DE2855781C2

DE2855781C2 - Brennkraftmaschine mit verbesserter Zündzeitpunktverstellung

Info

Publication number: DE2855781C2
Application number: DE2855781A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Hamamatsu Shizuoka Matsumoto; Keiichi Shizuoka Sugiyama
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1981-10-29
Also published as: IT7831275A0; ES476281A1; GB2011537B; IT1101143B; FR2412718A1; AU521828B2; SE7813124L; DE2855781A1; FR2412718B1; JPS5489110A; US4237828A; BR7808506A; GB2011537A; CA1097160A; AU4277178A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es ist aus der DE-OS 23 03 182 eine Brennkraftmaschine oben erwähnter Gattung bekannt. Bei einer solchen bekannten Brennkraftmaschine erfolgt das Verstellen des Zündzeitpunktes nach Maßgabe der Motordrehzahl unter Zugrundelegung von in einem Festwertspeicher abgespeicherten Zündzeitpunktdaten. Im Vergleich zu früher bekannten mechanischen bzw. pneumatischen Verstellungsemrichtungen für die Zündzeitpunkte kann mit dieser bekannten elektronischen Verstellungseinrichtung eine verbesserte Motorleistung erzielt werden. Trotzdem nimmt jedoch der Kraftstoffverbrauch bei Betrieb des Motors im niedrigen Drehzahlbereich zu, insbesondere im Stadtverkehr. Einer optimalen Ausnutzung des Kraftstoffs im Leerlauf- und Teillastbetrieb steht entgegen, daß das Gemisch in der Verbrennungskammer nicht vollständig und gleichmäßig verbrannt wird. Durchgeführte Versuche, eine optimale Verbrennung durch Verlegen des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Motordrehzahl zu erhalten, waren nur teilweise zufriedenstellend.

Aus der DE-OS 25 53 696 ist es bekannt, bei einem Verbrennungsmotor zwecks Konstanthaltung des Luft-Kraftstoff-Gemisches stromabwärts der Drosselklappe eine Hilfsleitung münden zu lassen, mit deren Hilfe eine gesteuerte Luft- oder Kraftstoffmenge nach Maßgabe eines bestimmten Abgasparameters zugesetzt werden kann, was mit Hilfe eines in der Hilfsleitung angeordneten Steuerventils erfolgt, welches zwecks Einstellung des Mischungsverhältnisses betätigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der aus der DE-OS 23 03 182 jo bekannten Gattung so auszubilden, daß eine gleichmäßigere und umfassendere Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale J5 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß in dem Hauptkanal vorgesehene Steuerventil nach Maßgabe der Drosselklappenstellung zu betätigen, um bei geringer öffnung der Drosselklappe, d. h. im Leerlauf- und Teillastbetrieb, den Hauptkanal im wesentlichen zu sperren, so daß das Gemisch durch den Hilfskanal in die Motor-Brennkammer gelangt. Da der Hilfskanal einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt aufweist, besitzt das Gemisch eine entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit, was zu einer guten Verwirbelung und Verteilung des Gemisches in der Brennkammer führt, so daß eine hervorragende Verbrennung erzielt werden kann. Hierdurch wird der Schadstoffgehalt der Auspuffgase auf niedrige Werte gesenkt und eine optimale Ausnutzung des Kraftstoffes gewährleistet, was eine entsprechende Kraftstoffersparnis beinhaltet.

Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung in einer Teilschnittansicht,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie H-II in Fig. 1.

Fig.3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig.4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

F i g. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Zündzeitpunktverstellung bzw. der Zündfolgenände-

rung nach Maßgabe der Motordrehzahl,

F i g. 6 eine Schnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F j g. 7 eine Schnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform dt. Erfindung,

F i g. 8 eine Seitenansicht der Betätigungseinrichtung für das Steuerventil bei der Ausführjngsform nach Fig. 7,

F i g. 9 eine alternative Ausführungsform einer Zündeinrichtung für die Brennkraftmaschine nach ¥ i g. 1, ι ο

Fig. 10 ein Diagramm, das die Veränderung der öffnung des Steuerventils nach Maßgabe der Belastung der Brennkraftmaschine verdeutlicht

Insbesondere unter Bezugnahme auf F i g. 1 ist eine Brennkraftmaschine gezeigt, die einen Motorblock 1 is besitzt, der im wesentlichen einen Zylinder 2 und einen Zylinderkopf enthält, der an dem oberen Ende des Zylinders 2 fest angebracht ist. Ein Kolben 3 ist in den Zyiinder 2 eingesetzt, der in Verbindung mit dem Zylinder 2 und dem Zylinderkopf 4 eine Brei.nkraftkam- mer 5 bildet. Der Zylinderkopf 4 ist mit einem Auslaßkanal 7 versehen, der über ein Auslaßventil 6 mit der Brennkammer 5 verbunden ist Der Auslaßkanal 7 ist mit einer Auslaßleitung 11 verbunden. Auch ist ein Einlaßkanal 8 vorgesehen, der über ein Einlaßventil 9 mit der Brennkammer 5 in Verbindung steht. Die zuvor beschriebene Auslegung ist an sich üblich und das Auslaßventil 6 und das Einlaßventil 9 werden mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen betätigt.

Der Einlaßkanal 8 umfaßt einen Kaupteinlaßkanal 8a, jo der den Zylinderkopf 4 durchzieht, ein Steuerventilgehäuse 15, das fest mit dem Zylinderkopf 4 verbunden ist, einen Ansaugkrümmer 12 und einen Vergaser 16. Der Einlaßkanal 8 umfaßt ferner einen Hilfsansaugkanal 8c, der in den Haupteinlaßkanal 8a an der Innenwandung r> desselben in der Nähe des Einlaßventils 9 über einen Düsenabschnitt Sb mündet, der einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt hat und dessen Mündung auf die Brennkammer 5 weist.

Der Vergaser 16 ist ein Doppelvergaser bzw. ein Vergaser mit zwei Vergaserlufttrichtern, der einen Hauptkanal 16a und einen Sekundärkanal 166 hat. In dem Hauptkanal 16a ist ein Vordrossel 17 und eine manuell regelbare Drosselklappe 18 vorgesehen. Im Sekundärkanal 16£> ist eine zweite Drosselklappe 19 vorgesehen, die nur im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine öffnet. In dem Gehäuse 15 ist ein Steuerventil 14 untergebracht, dessen Drosselklappe um einen Schaft 14a an den¹ Gehäuse 15 beweglich angebracht ist.

Der Schaft 14a besitzt einen fest damit verbundenen Arm 146, der seinerseits über eine Verbindung 21 mit einer in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitenden Einrichtung 22 verbunden ist. Die Einrichtung 22 ist über Stützen 23a und 23b an dem Gehäuse 15 angebracht, die mittels einer Schraube 24 in dem Gehäuse 15 verbunden sind. Die Einrichtung 22 umfaßt ein Gehäuse 25 und eine Membrane 26, die den Innen^aum des Gehäuses 25 in eine Saugdruckkammer 28 und eine unter Atmosphärendruck stehende Kammer 31 unterteilt. In der Kammer 28 ist eine Feder 27 vorgesehen, die die Membrane in Richtung auf die Kammer 31 vorbelastet. Die Saugdruckkammer 28 ist über eine Leitung 29 mit einem Abschnitt des Haupteinlaßkanals 8a verbunden, der zwischen der Drosselklappe 18 und dem Steuerventil 14 liegt. Die un'er Atmosphärendruck stehende μ Kammer 31 öffnet Nich über eine öffnung 32 zur Umgebung hin.

Wie in F i g. 2 gezeigt, umfaßt die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder 2 und die Arme 146 für die zugeordneten Zylinder sind mit Hilfe eines stabförmigen Elementes 33 miteinander verbunden. Zur Regelung der maximalen und minimalen öffnungsweiten der Steuerventile 14 ist eine Anschlageinrichtung 34 vorgesehen, die nach den F i g. 3 und 4 eine klammerförmige Stütze 35 mit zwei aufrecht stehenden Abschnitten 35a und Anschlagschrauben 36 umfaßt, die jeweils εη den Abschnitten 35a angebracht sind. Jede Anschlagschraube 36 kann eine Feder 37 haben, die ein Lockern bzw. Lösen verhindert

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 ist eine Abgasrückführungsleitung 51 zwischen der Abgasleitung 11 und dem Einlaßkanal 8 vorgesehen. Die Leitung 51 ist mit einem Abgasrückführungssteuerventil 52 versehen, das ein Ventilelement 52a umfaßt, das mit einem Ventilsitz 526 zusammenarbeitet Das Ventilelement 52a ist derart ausgelegt, daß es durch eine in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitende Einrichtung 53 derart steuerbar ist, daß es geschlossen ist wenn an der Einrichtung kein oder nur ein kleiner Saugdruck anliegt, und daß es öffnet wenn der Saugdruck ansteigt Die öffnungsweite wird in Abhängigkeit von einer Zunahme des Saugdrucks größer.

Die Einrichtung 53 ist stromabwärts der Drosselklappe mit dem Einlaßkanal 8 derart verbunden, daß die Einrichtung 53 und das Ventil 52 unter einem Saugdruck regulierbar sind. Zur Speicherung des Ansaugdruckes ist ein Saugdruckspeicherbehälter 55 vorgesehen, der über ein Rückschlagventil 54 mit dem Einlaßkanal 8 verbunden ist. Der Saugdruck in dem Behälter 55 wird über einen Durchgang und einen Verstärker 56 zu der Membraneinrichtung 53 übertragen. Der Verstärker 56 ist von an sich bekannter Bauart und ist derart ausgelegt, daß er durch ein von dem Einlaßkanal 8 in der Nähe der Drosselklappe 18 über einen ersten Steuerkanal 58 abgeleitetes Drucksignal und durch ein zweites Drucksignal steuerbar ist, das von einem Venturiabschnitt des Einlaßkanals 8 über einen zweiten Steuerdurchgang 59 abgeleitet wird. Die Einrichtung 56 arbeitet so, daß die Leitung 57 geschlossen ist, wenn die Drosselklappe 18 geschlossen ist, und Atmosphärendruck in dem Steuerkanal 58 herrscht, oder wenn die Drosselklappe 13 weit geöffnet ist und in dem Steuerkanal 58 ein sehr niedriger Saugdruck oder Atmosphärendruck vorhanden ist, um hierdurch den Saugdruck zu unterbrechen, der an die Membraneinrichtung 53 angelegt ist, was zur Folge hat, daß das Ventil 52 geschlossen wird.

Wenn die Drosselklappe 18 eine teilweise offene Stellung einnimmt, ist der erste Steuerkanal 58 auf der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 18 derart angeordnet, daß der Ansaugunterdruck stromabwärts der Drosselklappe 18 an dem Verstärker 56 anliegt, um die Leitung 57 freizugeben. Dann erhält der zweite Steuerkanal 59 einen Venturidruck, der sich in Abhängigkeit und proportional zu dem Ansaugstrom ändert. Der Verstärker 56 bewirkt dann, daß an die Einrichtung 53 ein Saugdruck angelegt wird, der nach Maßgabe einer Ansaupstromzunahme größer wird, der mittels des Drucksignals in dem zweiten Steuerkanal 59 ermittelt wird. Auf diese Art und Weise nimmt die zurückgeführte Verbrennungsgasmenge nach Maßgabe des größerwerdenden Ansaugstromes zu.

Im Zylinderkopf 4 ist eine Zündkerze 41 für jede Brennkammer 5 vorgesehen, die über einen Verteiler 42 mit einer Sekundärwicklung 43a einer Zündspule 43 verbunden ist. Die Zündspule 43 umfaßt auch eine

Primärwicklung 436, die über einen Hauptschalter 44 mit einer elektrischen Stromquelle 45 verbunden ist. Die Primärwicklung 43b der Zündspule 43 liegt über einen Unterbrecher 46 an Erde, der einen beweglichen Kontakt 46a und einen stationären Kontakt 46b hat. Wenn der I'nterbrecher 46 offen ist, wird in der Sekundärwindung 43a eine Hochspannung erzeugt und diese Spannung liegt über den Verteiler 42 an der Zündkerze 41 für den jeweiligen Zylinder an.

Der Unterbrecher 46 ist von an sich üblicher Bauart und umfaßt ein Gehäuse 46c, das einen Kurvenschaltkörper 46d enthält, dessen Winkelstellung nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Hilfe einer zentrifugal arbeitenden Zündvoreileinrichtung (nicht gezeigt) steuerbar ist, die auf einer Welle angebracht ist, die über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die beweglichen und stationären Kontakte 46a und 46b sind auf einer Platte 46e angebracht, die die Kontakte um den Kurvenschaltkörper 46dangeordnet hält.

In Fig.6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Einlaßkanal 8 der Brennkraftmaschine umfaßt einen Haupteinlaßkanal 8a, der den Zylinderkopf 4 durchzieht, einen Ansaugkrümmer 12, der an dem Zylinderkopf 4 angebracht ist, und ein 2·> Ventilgehäuse 15 für ein Steuerventil. Der Einlaßkanal 8 umfaßt ferner einen Hilfsansaugkanal 8c, der in der Umgebung des Einlaßventils 9 über einen Düsenabschnitt 8ö in die Innenwand des Haupteinlaßkanals 8a mündet, wobei der Düsenabschnitt 86 einen relativ jo kleinen Öffnungsquerschnitt hat und auf die Brennkammer 5 weist.

Der Hilfsansaugkanal 8c ist mit einer manuell regulierbaren Drosselklappe 18 und einem Steuerventil 14 versehen, das sich geringfügig zu öffnen beginnt, nachdem die Drosselklappe 18 geöffnet worden ist. In dem Haupteinlaßkanal 8a ist eine Drosselklappe 19 vorgesehen, die sich zu öffnen beginnt wenn die Drosselklappe 18 ihre im wesentlichen vollständige Öffnungsstellung erreicht Das Steuerventil 14 ist in einem Abschnitt angeordnet, der den Hilfsansaugkanal 8c mit dem Haupteinlaßkanal 8a verbindet und es ist derart ausgelegt daß es über eine in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitende Einrichtung 32 steuerbar ist die ähnlich wie die Einrichtung 22 bei der zuvor genannten Ausführungsform ausgelegt ist Die vorgesehene Abgasrückführung bei dieser Ausführungsform ist identisch wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, so daß deren nähere Erläuterung entfallen kann.

Die Platte 46e in dem Verteiler 46, die die so beweglichen und stationären Kontakte 46a und 466 trägt ist bei der Zündsteuereinrichtung für diese Ausführungsform auf dem Gehäuse 46c beweglich und ist derart ausgelegt daß sie sich nach Maßgabe einer in Abhängigkeit von einem Saugdruck arbeitenden Einrichtung 47 verdrehen kann. Die Einrichtung 47 umfaßt eine Saugdruckkammer, die über einen Kanal 48 mit dem Einlaßkanal 8 in der Nähe der Drosselklappe 18 verbunden ist Somit verdreht sich die Platte 46e in Bezug zu dem Kurvenschaltkörper 46ίί um eine m> Voreilung der Zündeinstellung zu erreichen, wenn die Brennkraftmaschine im Teillastbereich arbeitet.

Bei der Zündsteuereinrichtung nach Fig.9, die anstelle der Einrichtung bei der Ausführungsform nach F i g. 1 verwendet werden kann, besitzt der Unterbreeher 46 einen Voreilschaiter A und einen Verzögerungsschalte: B und er ist mittels eines Drosselklappenschalters 50 steuerbar, der seine Schließstellung einnimmt wenn die Drosselklappe 18 weit geöffnet ist. Der Verzögerungsschalter B wird nur dann wirksam, wenn die Brennkraftmaschine im Teillastbereich arbeitet.

Die in den F i g. 7 und 8 gezeigte Brennkraftmaschine umfaßt einen Einlaßkanal 8, der ebenfalls einen Haupteinlaßkanal 8a und einen Hilfsansaugkanal 8c umfaßt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Kanäle 8a und 8b stromaufwärts von der Drosselklappe 18 in dem Hilfsansaugkanal 8c und dem Steuerventil 14 in dem Haupteinlaßkanal 8a verbunden und ferner ist eine Verbindung über eine flexible Leitung 61 mit einem Durchflußmesser 62 vorgesehen. Das Steuerventil 14 und die Drosselklappe 18 besitzen jeweils Schäfte 14a und 18a, mit denen Arme i4j und 18y fest verbunden sind. Ein stabförmiges Verbindungselement 63, dessen eines Ende schwenkbar mit dem Arm 18/ verbunden ist, greift an seinem anderen Ende in einen Schlitz 14* in dem Arm 14y so ein, daß sich eine Totgangverbindung bildet Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dieser Ausführungsform die maximale Öffnungsstellung des Steuerventils 14 durch die Öffnungsstellung der Drosselklappe 18 bestimmt wird.

Bei dieser Ausführungsform wird Kraftstoff über eine Kraftstoffeinspritzdüse 64 dem Einlaßkanal 8 zugeführt, die in jeder Zweigleitung der Haupteinlaßleitung 12 vorgesehen ist. Um eine zusätzliche Kraftstoffzufuhr bei der Brennkraftmaschine zum Anlassen bei niedriger Temperatur zu erreichen, ist ferner eine Hilfskraftstoffeinspritzdüse 65 vorgesehen. Die Brennkraftmaschine kann desweiteren auch eine Abgasrückführung wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen umfassen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine näher erläutert In Fig. 1 sind die Bauteile in den Stellungen gezeigt wenn die Brennkraftmaschine stillsteht Da in dem Einlaßkanal 8 kein Saugdmck vorhanden ist, wird die Membrane 26 der in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitenden Einrichtung 22 in eine Grenzstellung gedrückt in der das Steuerventil 14 offen ist.

Sobald die Brennkraftmaschine angelassen wird, wird ein Saugdmck stromabwärts der Drosselklappe 18 aufgebaut und liegt über die Leitung 29 in der in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitenden Einrichtung 22 an. Im Leerlaufbetrieb und im Verzögerungsbetrieb, bei denen die Drosselklappe ihre minimalste Öffnungsstellung einnimmt, verharrt das Steuerventil 14 ebenfalls in seiner minimalen Öffnungsstellung. Insbesondere wird ein merkbarer Ansaugdruck in dem Einlaßkanal 8 stromabwärts der Drosselklappe 18 erzeugt so daß die Membrane 26 entgegen der Wirkung der Feder 27 nach links gezogen wird, um hierdurch das Steuerventil 14 m se*ne minimale öffnungsstelhing ZIi bewegen, die durch den Arm 146 und die Begrenzungseinrichtung 34 bestimmt ist

In dieser Stellung des Steuerventils 14 kann nur ein Teil des Ansaugstromes um den Umriß des Steuerventils 14 strömen und über den Haupteinlaßkanal 8a zu der Brennkammer 5 gelangen. Em Hauptteil des Ansaugstromes wird jedoch durch das Steuerventil 14 abgeblockt und so umgeleitet daß er über den Hilfsansaugkanal Sc und den Düsenabschnitt 86 zu dem Haupteinlaßkanal Sa geht. Da der Düsenabschnitt Sb einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt besitzt und auf die Brennkammer 5 gerichtet ist wird das angesaugte Gemisch über den Düsenabschnitt 86 mit einer hohen Geschwindigkeit ausgegeben und zu der Brennkammer 5 während des Ansaughubes geleitet bei dem das Einlaßventil 9 offen ist Der Ansauggemisch-

strom durch den Hilfskanal erzeugt eine starke Verwirbelung in der Brennkammer 5. Desweiteren erzeugt der Strom in der Wibelzone eine starke Turbulenz, wenn er auf die Vorsprünge und vorspringenden Teile in der Brennkammer 5, wie zum Beispiel 5 die Kopfteile der Einlaß- und Auslaßventile 6 und 9 und die Elektroden der Zündkerze 41, auftrifft.

Die so erzeugte Verwirbelung und Turbulenz ist so lange vorhanden, bis der Kompressionshub abgeschlossen ist, der dem Verdichtungshub folgt. Infolge der Verwirbelung und der Turbulenz ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme größer und das Gemisch wird innerhalb eines relativ kurzen Zeitraumes vollständig verbrannt. Somit läuft die Verbrennung stabil und effektiv ab und die gewünschte Zündzeitpunkteinstellung wird verzögert. Wie zuvor beschrieben, liegt der gewünschte Zündzeitpunkt bei üblichen Brennkraftmaschinen im Leerlaufbetrieb zwischen 25° und 35° vor dem oberen Totpunkt, was in F i g. 5 mit der gebrochenen Linie d dargestellt ist. Tatsächlich jedoch liegt der Zündzeitpunkt über 15° vor dem oberen Totpunkt, was mit der Linie e dargestellt ist. Dies ist deshalb erforderlich, um ein Klopfen in der Klopfzone f zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme derart ge- steigert, daß der gewünschte Zündzeitpunkt beispielsweise auf 20° vor dem oberen Totpunkt verzögert wird, wie dies in einer gebrochenen Linie g in F i g. 5 dargestellt ist. Hierdurch wird es möglich, den beträchtlichen Unterschied zwischen den gewünschten jo und den tatsächlichen Zündzeitpunkten zu vermeiden, der bei üblichen Brennkraftmaschinen festgestellt wird.

Um die starke Verwirbelung und die Turbulenz in der Brennkammer 5 so lange aufrechtzuerhalten, bis der Kompressionshub abgeschlossen ist, sind die vorspringenden Teile in der Brennkammer zweckmäßigerweise in Bezug zu ihrer Anzahl und ihrer Größe so klein wie möglich. Die Brennkammer 5 sollte zweckmäßigerweise eine halbkugelförmige Gestalt haben. Desweiteren sollte der Kolben 3 eine Oberseite haben, die weitgehend eben ist Im allgemeinen wird die Verbrennungsgeschwindigkeit gesteigert und die Verbrennungsleistung nimmt zu. Diese Verbesserungen werden immer markanter, wenn die Verwirbelung und die Turbulenz in der Brennkammer stärker werden. Wenn jedoch die Verwirbelung und die Turbulenz übermäßig intensiviert werden, tritt ein vergrößerter Wärmeverlust auf, der zu einem Nachteil führen kann, der den Vorteil eliminiert, der durch die Verbesserung der Verbrennungsleistung erzielt wird. Somit ist es im Hinblick auf eine wirksame Arbeitsweise der Brennkraftmaschine nicht sinnvoll, die Verwirbelung und die Turbulenz über ein bestimmtes Maß hinaus zu verstärken. Die Öffnungsstellung des Steuerventils 14 kann hierzu derart einreguliert werden, daß der Ansaugstrom durch den Hilfskanal eine geeignete Geschwindigkeit hat.

Wenn die Drosselklappe 18 im Teillastbereich geringfügig geöffnet wird, nimmt der Ansaugstrom derart zu, daß der Ansaugdruck stromabwärts der eo Drosselklappe 18 geringfügig abfällt Der Ansaugdruck zu diesem Zeitpunkt ist nicht so groß, daß das Steuerventil 14 jetzt noch nicht geöffnet wird. Somit wird der größere Anteil des Ansaugstromes im wesentlichen über den Hflfseinlaßkanal 8c geleitet, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit in dem Hflfseinlaßkana'. -tinimmt

Wenn dann die Drosselklappe 18 geöffnet wird, liegt die Öffnung des ersten Steuerkanals 58 zu dem Einlaßkanal 8 nunmehr stromabwärts der Drosselklappe 18, so daß der Ansaugdruck über den ersten Steuerkanal 58 an dem Verstärker 56 anliegt. Somit gibt der Verstärker 56 den Kanal 57 frei, der von dem Behälter 55 zu der in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitenden Einrichtung 53 führt. Der Kanal 57 wird während eines bestimmten geeigneten Zeitraumes mit Hilfe des Steuerdruckes offen gehalten, der über den zweiten Steuerkanal 59 anliegt und dem Ansaugdruck des Ansaugstromes entspricht.

Die Einrichtung 53 arbeitet so, daß das Rückführungsventil 52 in einer bestimmten geeigneten Öffnungsstellung nach Maßgabe des Steuerdruckes offen gehalten wird, der von dem Verstärker 56 geliefert wird. Somit kann eine entsprechende Abgasmenge durch den Kanal 51 zu dem Einlaßkanal 8 gehen. Das in den Einlaßkanal 8 eingeleitete Verbrennungsgas wird zusammen mit dem Ansauggemisch in die Brennkammer 5 geleitet und dient dazu, eine Steigerung der Verbrennungstemperatur zu unterdrücken, wodurch die Erzeugung von Stickoxiden vermindert wird.

Bei den dargestellten Brennkraftmaschinen wird das Verbrennungsgas in den Einlaßkanal 8 zwischen dem Steuerventil 14 und der Drosselklappe 18 derart eingeleitet, daß bei irgendeinem Anstieg des gesamten Ansaugstromes eine entsprechende Zunahme des Stromes bewirkt wird, der durch den Hilfsansaugkanal 8c geht. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit durch den Düsenabschnitt 8b gesteigert. Es ist darauf hinzuweisen, daß der gesamte Ansaugstrom angesaugtes Frischgemisch, das die Drosselklappe 18 passiert hat und Verbrennungsgas umfaßt, das von der Auslaßleitung 7 zurückgeführt worden ist, und teilweise durch das Steuerventil 14 und durch den Haupteinlaßkanal 8a durchgegangen ist und zu der Brennkammer 5 gelangt. Der Hauptteil des gesamten Ansauggemisches geht jedoch durch den Hilfsansaugkanal 8c zu dem Haupteinlaßkanal 8a und gelangt in die Nähe des Einlaßventils 9. Das insgesamt eingeleitete und angesaugte Gemisch wird über den Düsenabschnitt Sb während des Ansaughubes mit einer hohen Geschwindigkeit ausgegeben, bei dem das Einlaßventil 9 offen ist Das über den Düsenabschnitt 8b ausgegebene, insgesamt eingeleitete Gasgemisch geht durch die Einlaßöffnung durch und gelangt in die Brennkammer 5, wobei eine intensive Verwirbelung und Turbulenz erzeugt werden.

Die Verwirbelung und Turbulenz ist im Vergleich zum Leerlaufbetrieb aufgrund der Tatsache verstärkt daß der Anteil des angesaugten Frischgemisches größer ist Selbstverständlich werden durch das Einleiten des Verbrennungsgases in den Einlaßkanal auf die zuvor beschriebene Art und Weise die Verwirbelung und Turbulenz weiter verstärkt. Wie im Leerlaufbetrieb tragen die Verwirbelung und die Turbulenz zu einer schnellen Verbrennung des eingeleiteten Gemisches bei, wodurch eine vergrößerte Verbrennungsleistung und eine stabile Arbeitsweise erreicht werden.

Wie zuvor beschrieben, kann im Hinblick auf die Verbrennungsleistung ein nachteiliger Effekt auftreten, wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit übermäßig schnell ist Insbesondere liegt der Zündzeitpunkt im Teillastbereich später als der Zündzeitpunkt im Vollastbereich. In Fig.5 sind mit den Kurvenzügen a und b tatsächliche Zündzeitwerte wiedergegeben, die sich bei einer üblichen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Zündvorefleinrichtung ergeben. Wenn der

gewünschte Zündzeitpunkt, wie mit der Linie h in F i g. 5 angedeutet, verzögert werden soll, muß entweder irgendeine Einrichtung vorgesehen sein, die den tatsächlichen Zündzeitpunkt derart verstellt, daß er in der Nähe des Zündzeitpunktes liegr. oder die den gewünschten Zündzeitpunkt derart steuert, daß er in der Nähe des tatsächlichen Zündzeitpunktes liegt, der durch die Linie a oder b dargestellt ist.

Da der Zündzeitpunkt bzw. die Zündfolge nach den Kurvenzügen a oder b derart bestimmt ist, daß man ein zufriedenstellendes Ergebnis im Vollastbetrieb erhält, ist meist eine zusätzliche Einrichtung erforderlich, die eine weitere Verstellung im Teillastbetrieb vornimmt. Hierzu besitzen übliche Brennkraftmaschinen eine in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitende Zündvoreileinrichtung, mit der erreicht wird, daß der Zündzeitpunkt, wie mit der Linie ein Fig.5 angedeutet, im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine verstellt wird. Wie die Ausführungsformen nach der Zeichnung zeigen, wird eine derartige in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitende Zündvoreileinrichtung nicht mehr benötigt, da der Ansaugstrom durch den Hilfsansaugkanal 8c entsprechend dadurch gesteuert wird, daß die minimale Öffnungsstellung des Steuerventils 14 auf einen geeigneten Wert eingestellt wird. Das zu dem Einlaßkanal 8 zurückgeführte Verbrennungsgas bewirkt eine Verminderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird der gewünschte Zündzeitpunkt beim Teillastbetrieb dem Zündzeitpunkt beim Vollastbetrieb dadurch angenähert, daß man die minimale Öffnungsstellung des Steuerventils 14 auf etwa 5 bis 20°, zweckmäßigerweise 15°, einstellt und das Verbrennungsgas in den Einlaßkanal 8 in einer Menge zurückleitet, die sich auf etwa 5% des gesamten Einlaßgemisches beläuft. Erfindungsgemäß kann somit die Zündzeitpunktsteuereinrichtung vereinfacht werden, da nur die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Steuereinrichtungen zufriedenstellende Ergebnisse mit sich bringen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist ein einziges Steuerventil in der Ansaughauptleitung vorgesehen, so daß dieses zur Regelung aller Zylinder dient Bei dieser Auslegung ist die Strömungsgeschwindigkeit durch den Düsenabschnitt 9b kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit bei der Ausführungsform nach F i g. 1, bei der ein Steuerventil 14 für jeden Zylinder vorgesehen ist Somit kann bei der Ausführungsform nach F i g. 6 die minimale Öffnungsstellung des Steuerventils 14 etwa Null sein, so daß nahezu das gesamte und an der Drosselklappe 18 vorbeigehende Gemisch über den Hilfsansaugkanal 8c in die Brennkammer 5 gelangt Bei dieser speziellen Ausbildungsform wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme selbst dann nicht übermäßig ι schnell, wenn das Steuerventil 14 vollständig geschlossen ist. Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird dadurch verzögert, daß Verbrennungsgase in den Einlaßkanal 8 zurückgeleitet werden. Somit liegt der gewünschte Zündzeitpunkt im Teillastbetrieb früher als der Zünd-Zeitpunkt im Vollastbetrieb. Bei dieser Ausführungsform ist deshalb eine in Abhängigkeit von dem Saugdruck arbeitende Zündvoreileinrichtung 46 vorgesehen. Die Einrichtung 46 kann in ihrem Aufbau ähnlich wie übliche derartige Einrichtungen ausgelegt sein,

\% jedoch ist der von der Einrichtung 46 vorgegebene Zündzeitpunkt selbstverständlich im Vergleich zu dem Zündzeitpunkt verzögert, der bei äquivalenten Arbeitsbereichen bei üblichen Brennkraftmaschinen auftritt.
Um die Erzeugung von Stickoxiden auf ein befriedigendes Maß zu vermindern, kann es bei einigen Anwendungsfällen erforderlich sein, die Menge der zurückgeführten Verbrennungsgase auf etwa 10% oder mehr der gesamten Ansauggemischmenge zu steigern. Hierbei wurden bei üblichen Brennkraftmaschinen Schwierigkeiten festgestellt die darin zu sehen sind, daß eine stabile Verbrennung nicht mehr sichergestellt werden kann. Bei der Erfindung hingegen kann ein stabiler gleichmäßiger und weicher Betrieb der Brennkraftmaschine selbst dann sichergestellt werden, wenn keine beträchtliche Verbesserung der Verbrennungsleistung erzielt wird.

Wenn die Drosselklappe 18 weiter geöffnet wird, um eine Motorleistung zu erreichen, die 15 bis 20% der maximalen Motorleistung beträgt, schwächt sich der Ansaugdruck stromabwärts der Drosselklappe ab und das Steuerventil 14 wird schnell in seine in Fig. 10 gezeigte Öffnungsstellung gebracht Sobald das Steuerventil 14 über seine vorbestimmte Öffnungsstellung hinaus geöffnet worden ist wird ein Teil des Ansauggemisches so umgeleitet daß es durch den Haupteinlaßkanal 8a zu der Brennkammer 5 gelangt. Hierbei wird jedoch die Ansaugluftmenge adäquat erhöht und eine stabile und wirksame Verbrennung kann sichergestellt werden, ohne daß man hierzu die mit hoher Geschwindigkeit strömende Strömung durch den Hilfskanal benötigt Das Steuerventil 14 wird in seine vollständige Öffnungsstellung schließlich bei maximaler Motorleistung bewegt, um jegliche Verminderung der Abgabeleistung infolge einer Zunahme des Strömungsso Widerstandes im Einlaßkanal zu vermeiden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine, mit einer Zündzeitpunktverstellungseinrichtung, die eine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine arbeitende Zündvoreileinrichtung umfaßt, einem Einlaßkanal, der einen Hauptkanal aufweist, welcher über ein Einlaßventil mit der Brennkammer in Verbindung steht, und einer in dem Einlaßkanal vorgesehenen, manuell betätigbaren Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) einen Hilfsansaugkanal (8c) umfaßt, der in den Haupteinlaßkanal in der Nähe der Einlaßöffnung der Brennkammer (5) über einen Düsenabschnitt (Sb) mündet, der einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt hat und in Richtung auf die Brennkammer (5) weist, daß in dem Haupteinlaßkanal (8λ) ein Steuerventil (14) zum Drosseln der durchgehenden Strömung vorgesehen ist, und daß eine Steuereinrichtung (14a, 14b, 22) das Steuerventil (14) in einer minimalen Öffnungsstellung hält, wenn die Drosselklappe (18) ihre minimale Öffnungsstellung einnimmt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Öffnungsstellung des Steuerventils (14) derart bestimmt ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch den Hilfsansaugkanal (8c) entsprechend steuerbar ist, und daß der gewünschte Zündzeitpunkt im Teillastbetrieb etwa mit dem von der Zündvoreileinrichtung (46) vorgegebenen Zündzeitpunkt zusammenfällt.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (18) im Haupteinlaßkanal (8a) vorgesehen ist, und daß ein stromaufwärtiges Ende des Hilfsansaugkanals (8c) mit dem Haupteinlaßkanal (8a) an einer zwischen der Drosselklappe und dem Steuerventil (14) liegenden Stelle verbunden ist (Fig. Ibis 4).

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (18) im Hilfsansaugkanal (8c) vorgesehen ist und daß ein stromaufwärtiges Ende des Hiifsansaugkanals (8c) zur Umgebung offen ist (F ig. 6).

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunktverstelleinrichtung eine in Abhängigkeit vom Ansaugedruck arbeitende Zündvoreileinrichtung (46) umfaßt (F i g. 6).

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Öffnungsstellung des Steuerventils (14) um weniger als 20% von der Schließstellung wegliegt, und daß diese minimale Öffnungsstellung im unteren Lastbereich, bei dem die Motorleistung weniger als ein Fünftel der maximalen Motorleistung beträgt, beibehalten wird.