DE3434476A1 - Gemischverdichtende, fremdgezuendete hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Gemischverdichtende, fremdgezuendete hubkolben-brennkraftmaschine

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DE3434476A1
DE3434476A1 DE19843434476 DE3434476A DE3434476A1 DE 3434476 A1 DE3434476 A1 DE 3434476A1 DE 19843434476 DE19843434476 DE 19843434476 DE 3434476 A DE3434476 A DE 3434476A DE 3434476 A1 DE3434476 A1 DE 3434476A1
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Description

-A-
Gemischverdichtende, fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches von der DE-OS 30 44 292 aus.
Bei der bekannten Bauart stehen die verschiedene Querschnitte aufweisenden ersten und zweiten Ansaugluftführungen mit einem gemeinsamen Luftsammler in Verbindung. Dieser ist in seinem Einlaß mit einem Hauptsteuerorgan für beide Ansaugluftführungen ausgestattet. Diesem willkürlich betätigbaren Hauptsteuerorgan sind in den zweiten Ansaugluftführungen gesonderte Steuerorgane nachgeordnet, die über einen Mechanismus gemeinsam kennfeldgesteuert sind. Diese in Reihe angeordneten Steuerorgane bewirken einen erhöhten Strömungsverlust. Von weiterem Nachteil ist der Anschluß der ersten und zweiten Ansaugluftführungen an einen gemeinsamen Luftsammler, weil damit insbesondere auf den dynamischen Ladeeffekt zur Steigerung des Drehmomentes im unteren Teillastbereich verzichtet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach der gattungsbildenden Bauart im oberen Drehzahlbereich auf Hochleistung ausgebildete Brennkraftmaschine so weiterzubilden, daß auch im unteren Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Grundgedanke der Erfindung ist, die ersten und zweiten Ansaugluftführungen als Bestandteil getrennter Ansaugsysteme mit gesonderten Luftsammlern auszubilden, wobei die ersten Ansaugluft führungen von kleinem Querschnitt durch ihre wesentlich größere Länge als Schwingrohre dienen. Bei entsprechender Abstimmung der ersten Ansaugluftführungen bezüglich ihrer Länge und ihres Querschnittes relativ zum Hubvolumen des
IQ jeweiligen Zylinders wird auf diese Weise eine Brennkraftmaschine erreicht, die bei relativ großem Hubraum und relativ hoher Verdichtung im Teillastbereich verbrauchsgünstig zu betreiben ist. Diese ergibt zudem in vorteilhafter Weise im unteren Drehzahlbereich . einen satten Drehmomentverlauf. Durch entsprechende Anpassung der Steuerung
der zweiten Ansaugluftführungen ist es mit der Erfindung möglich, durch Zuschaltung der zweiten Ansaugluftführungen den Drehmomentverlauf zumindest weiterhin auf hohem Niveau zu halten. Die Erfindung eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine im oberen Drehzahl- und Lastbereich durch lange Steuerzeiten und relativ große Ventilüberschneidung/auf Hochleistung ausgelegte Brennkraftmaschine im unteren Drehzahl- und Lastbereich bei relativ kurzen Steuerzeiten und extrem kleinen Ventilüberschneidungen wirkungsgradoptimiert zu betreiben. Ergebnis ist eine im unteren Drehzahl-
und Lastbereich drehmomentstarke, verbrauchsgünstige Brennkraftmaschine mit einer im oberen Drehzahl- und Lastbereich gewünschten Leistungsentfaltung.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit den beiden Ansaugsystemen,
Fig. 2 ein Diagramm des Drehmomentenverlaufes über der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
" S 3A3A476
Eine gemischverdichtende, fremdgezündete und lediglich teilweise dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 weist für jeden Zylinder 2 ein im Durchmesser kleines Einlaßventil 3 und ein weiteres, im Durchmesser großes Einlaßventil 4 auf. Mit 5 ist ein Auslaßventil bezeichnet. Die Einlaßventile 3 und 4 werden voneinander unabhäigLg durch Nocken mit unterschiedlichen Steuerzeiten betätigt, wobei die im Durchmesser kleinen Einlaßventile 3 mit Nokken von relativ kurzen Steuerzeiten zusammenwirken. Demgegenüber sind die Nocken für die im Durchmesser großen Einlaßventile 4 für hohe Leistung auf relativ lange Steuerzeiten ausgelegt. Entsprechend groß ist demnach auch im Steuerdiagramm des Einlaßventiles 4 und des Auslaßventiles 5 die Überschneidung gewählt. Dagegen ist im Steuerdiagramm des kleinen Einlaßventiles 3 mit dem Auslaßventil 5 die Überschneidung sehr klein oder nicht gegeben.
Weiter weist die Brennkraftmaschine 1 eine Register-Ansauganlage mit zwei separaten Ansaugsystemen 6 und 7 auf.
Die Ansaugsysteme 6 und 7 umfassen getrennt verlaufende Ansaugluftführungen 8 und 9, die den unterschiedlichen Durchmessern der Einlaßventile 3 und 4 entsprechend verschiedene Querschnitte aufweisen. Die Ansaugluftführungen 8 bzw. 9 stehen jeweils mit einem Luftsammler 10 bzw. 11 in Verbindung. Die gesonderten Luftsammler 10 und 11 der beiden Ansaugsysteme 6 und 7 sind relativ zur Brennkraftmaschine so angeordnet, daß für die ersten Ansaugluftführungen 8 von kleinem Querschnitt zu den im Durchmesser kleinen Einlaßventilen 3 eine wesentlich größere Länge erreicht wird als für die zweiten Ansaugluftführungen 9 von großem Querschnitt zu den im Durchmesser großen Einlaßventilen 4. Die beiden Ansaugsysteme 6 und 7 weisen demnach unterschiedliche Schwingrohrlängen auf.
Die Luftsammler 10 und 11 bzw. die Ansaugsysteme 6 und 7 stehen mit der freien Umgebungsluft jeweils über einen eigenen Einlaß 12 bzw. 13 in Verbindung. Die Einlasse 12
/r
und 13 der Luftsammler 10 und 11 münden in einen gemeinsamen Sammler 14, der mit einem Luftmengen- oder Luftmassenmesser 15 in Verbindung steht. In jedem der Einlasse 12 und 13 ist ferner zur Steuerung der Ansaugluft ein Steuerte organ 16 bzw. 17 angeordnet. Das Steuerorgan 16 des Ansaugsystems 6 mit den langen Ansaugluftführungen 8 von kleinem Querschnitt zu den im Durchmesser kleinen Einlaßventilen 3 wird durch einen Stellmotor 18 kennfeldgesteuert. Das Steuerorgan 17 im Einlaß 13 des Ansaugsystems 2 mit 1Q den zweiten Ansaugluftführungen 9 von großem Querschnitt entsprechend den im Durchmesser großem Einlaßventil 4 wird durch einen Stellmotor 19 ebenfalls kennfeldgesteuert.
In einer elektronischen Steuereinheit 20 sind die in Figur
,ρ- 2 von Vollastkurven "a" und "b" sowie einer Fahrleistungskurve "c" im direkten Gang eines Fahrzeuges begrenzten Kennfeldbereiche "A" und "B" der Brennkraftmaschine 1 gespeichert. Die Vollastkurve "a" ergibt sich beim ausschließlichen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem
2Q Ansaugsystem 6, während die Vollastkurve "b" beim ausschließlichen Betrieb mit dem Ansaugsystem 7 erzielt wird. Ergibt sich in der Steuereinheit 20, daß ein aus einem Signal des Luftmengen- oder Luftmassenmessers 15 und einer Motordrehzahl erfaßter momentaner Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 im Kennfeldbereich "A" liegt, wird ausschließlich das Steuerorgan 16 des Ansaugsystem 6 betätigt. Das Steuerorgan .17 des Ansaugsystems 1J bleibt dabei geschlossen. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Kennfeldbereich "B" wird das Steuerorgan 17 zusätzlich geöffnet, wobei das Steuerorgan 17 an der Vollastkurve "b" voll geöffnet ist.
Die Steuereinheit 20 erhält den jeweiligen Lastwunsch durch ein Signal von einem Potentiometer 21, das in
ok Antriebsverbindung mit einem Fahrpedal 22 steht. Im Steuer-20/
gerät/wird der eindeutigen Soll-Kennfeldzuordnung, beste-
hend aus Motordrehzahl und Winkelstellung des Fahrpedals 22 bzw. des Potentlometen?21, eine Kombination von den beiden Drosselklappenöffnungwinkeln errechnet. Die beiden Stellmotoren 18 und 19 stellen die errechneten öffnungs- ^ winkel für den Teillastbetrieb her.
Mit der Register-Ansauganlage aus zwei getrennten, schwingungsoptimierten Ansaugsystemen 6 und 7 werden für die Brennkraftmaschine 1 im Vollastbetrieb von den unteren •0 Drehzahl/bis in die oberen Drehzahlen hohe Drehmomentwerte bei relativ flachen Verlauf erreicht.
Weiter ergibt sich beim Betrieb im Kennfeldbereich "A" ein äußerst günstiger Kraftstoffverbrauch, da die interne •5 Abgasrückführung durch kleine Ventilüberschneidungen vermindert wird.
- Leerseite -

Claims (1)

  1. Patentanspruch: 10
    Gemischverdichtende, fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine,
    - mit je Zylinder (2) zwei, im Durchmesser unterschiedlichen Einlaßventilen (3, 2O,
    - die voneinander unabhängig durch Nocken mit unterschiedlichen Steuerzeiten betätigt werden,
    - wobei die im Durchmesser kleineren Einlaßventile (3) mit Nocken von relativ kurzen Steuerzeiten zusammenwirken,
    - mit einer Register-Ansauganlage, 20
    - die einen Luftsammler (10 bzw. 11) und
    - zu den Einlaßventilen (3> 1O jedes Zylinders (2) getrennt verlaufende erste und zweite Ansaugluftführungen (8, 9) umfaßt,
    - die den unterschiedlichen Durchmessern der Einlaßventile 25
    (3, 2O entsprechend verschiedene Querschnitte aufweisen, und
    - die ferner mit Organen (16, 17) zur Steuerung der Ansaugluft ausgerüstet ist,
    - wobei die zweiten Ansaugluftführungen (9) kennfeldge-30
    steuert sind,
    gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale: a) - die ersten Ansaugluftführungen (8) von kleinem Querschnitt sind wesentlich länger als die zweiten Ansaugluftführungen (9) von großem Querschnitt, 35
    1 b) - die ersten und zweiten Ansaugluftführungen (8, 9) bilden mit gesonderten Luftsammlern (10, 11) jeweils ein Ansaugsystem (6, 7)ι
    c) - jedes Ansaugsystem (6, 7) bzw. jeder Luftsammler (10, 5 11) weist einen eigenen Einlaß (12, 13) für die Ansaugluft auf,
    d) - beide Steuerorgane (16, 17) in den Einlassen (12,
    13) sind kennfeldgesteuert.
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