DE3444356C2

DE3444356C2 -

Info

Publication number: DE3444356C2
Application number: DE3444356A
Authority: DE
Inventors: Taiyo Kawai; Nobuo Habu; Shinichi Susono Shizuoka Jp Matsumoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3444356A1; US4548175A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine zum Betreiben mit mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem JP-Abstract 6 01 13 020 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, in deren Zylinderkopf ein erster spiralförmiger Saugkanal und ein zweiter Saugkanal mit gerader Form ausge bildet sind. Eine Steuerklappe sitzt im zweiten Saugkanal. Die Steuerklappe ist in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl oder niedriger Motorlast geschlossen, so daß die Ansaugluft durch den spiralförmigen Saugkanal zugeführt wird, wodurch innerhalb der Brennkammer eine Verwirbelung bewirkt wird. In einem Betriebszustand mit hoher Drehzahl oder hoher Motorlast ist die Steuerklappe geöffnet, so daß die Ansaugluft nicht nur durch den ersten spiralförmigen Saugkanal, sondern auch durch den zweiten geraden Saugkanal zugeführt wird. So werden die Verwirbelungserscheinungen vermindert, so daß sich ein hoher volumetrischer Wirkungs grad ergibt. Eine Kraftstoffeinspritzdüse ist im spiralförmigen Saugkanal angeordnet. Dadurch wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit Verwirbelung in die Brennkammer eingeführt, sofern die Steuerklappe aufgrund des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ge schlossen ist. Die erzielbare Schichtungswirkung ist ver gleichsweise gering, da das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer nahezu gleich verteilt wird. Demgemäß wird die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oberhalb der Magergrenze liegt, tatsächlich unmöglich.

Im Abschnitt 3.1 auf Seite 887 der VDI-Zeitschrift Band 118, 1976 Nr. 19 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Brennraum gezeigt, der aus einer Hauptkammer, zu der ein Saugkanal führt, und einer Vorkammer besteht, die mit der Hauptkammer über einen Durchlaß verbunden ist und zu der ein Saugkanal führt. Eine Schichtung des Luft-Kraft stoff-Gemisches wird erreicht, indem durch ein Haupteinlaß ventil mageres Gemisch in die Hauptkammer und durch ein Hilfsventil fettes Gemisch in die Vorkammer eingebracht wird und während des Saughubs die Wechselwirkung zwischen Haupt- und Vorkammer ausgenutzt wird.

Das JP-Abstract 52-1 54 907 zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der bei einer hohen Motorlast der Brennkammer über einen seitlich angeordneten Ansaugkanal ein mageres Luft- Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, womit gleichfalls eine Verwirbelung in der Brennkammer erreicht wird. Bei einer niedrigen Motorlast wird der Brennkammer über einen zweiten, geraden Ansaugkanal ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt, welches direkt auf die Zündkerze gerichtet ist und damit ebenfalls im Magerbetrieb eine bessere Zündung ermöglicht.

In der DE-OS 28 54 332 ist eine Brennkraftmaschine mit einem spiralförmigen und einem geraden Ansaugkanal beschrie ben, wobei dort in allen Lastzuständen Luft-Kraftstoff- Gemisch durch den spiralförmigen Ansaugkanal zugeführt wird.

Die DE-OS 15 26 294 zeigt eine Zündkerze, die etwa in der Mitte der Brennkammer eines Magermotors angeordnet ist, wobei im Bereich der Zündkerze eine Gemischanreicherung mit Hilfe zweier Ansaugkanäle ermöglicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß in Betriebs zuständen mit niedriger Drehzahl oder Motorlast auch möglichst magere Luft- Kraftstoff-Gemische verbrannt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Kraftstoffeinspritzdüse ist stromab der Steuerklappe in dem geraden Saugkanal angeordnet. Bei niedriger Motorlast ist die Steuerklappe während des Saughubs geschlossen, wohin gegen sie während eines vom Saughub verschiedenen Zeitraums geöffnet ist. In diesem Betriebszustand wird die Kraftstoffeinspritzdüse während des Saughubs des Kolbens betätigt, so daß ein Kraftstoffstrom über den zweiten Saugkanal gegen die Elektrode gerichtet wird, wohingegen der Ansaugluftstrom über den ersten Saugkanal in die Brennkammer während des Saughubs etwa spiralförmig gerichtet ist. Dadurch entsteht um die Funkenelektrode der Zündkerze eine Zone mit einem vergleichsweise fetten Luft-Kraftstoff- Gemisch, die von einem ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch enthaltenden Bereich umgeben ist. Dadurch sind normaler weise nicht brennfähige Luft-Kraftstoff-Gemische mit einem totalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis bis zu 23,0 brennbar, denn die "fette" Zone wird zunächst entzündet und überträgt die Flamme in den "mageren" Bereich. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Verbrennung in den genannten Betriebs zuständen erheblich erhöht, wodurch sich naturgemäß auch eine entsprechende Verringerung des Anteils toxischer Stoffe im Abgas ergibt.

Bei hoher Motor last bzw. hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine ist die Steuerklappe ge öffnet und die Kraftstoffeinspritzdüse arbeitet zeitlich außerhalb des Saughubs. Da sowohl der spiralförmige Saugkanal als auch der gerade Saugkanal geöffnet sind, wird eine Verwirbelung der Ansaugluft weitgehend verhindert, so daß der volumetrische Wirkungsgrad erhöht ist. Da die Kraftstoffeinspritzung außerhalb des Saughubs erfolgt, wird der Kraftstoff zeitweise im Saugkanal zurückgehalten, so daß während des Saughubs fein verteilter Kraftstoff aus diesem Saugkanal angesaugt wird. Dadurch kann eine hohe Ausgangsleistung erzielt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs gemäßen Brennkraftmaschine;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 und 4 eine schematische Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer Brennkammer bei geschlossener Steuerklappe;

Fig. 5 die Beziehung zwischen der Stellung der Kurbelwelle und der Öffnung der Einlaß- und Auslaßventile;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht der Brennkammer bei hoher Motorlast;

Fig. 7a bis h Diagrammdarstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Brennkraftmaschine; und

Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf die Brennkammer einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Zylinderblock bzw. Zylinder 10, in dem eine Zylinderbohrung 12 ausgebildet ist. Ein Zylinderkopf 14 ist mit dem Zylinderblock 10 verbunden. Ein Kolben 16 ist in der Zylinderbohrung 12 derart angeord net, daß er zwischen dem Zylinderblock 12, dem Zylinderkopf 14 und dem Kolben 16 eine Brennkammer 18 bildet. Der Zylinder kopf 14 hat einen ersten und einen zweiten Saugkanal 20 und 22, die mittels Einlaßventilen 24 und 26 zur Brennkammer 18 geöffnet werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der Zylinderkopf 14 dieser Ausführungsform ein Paar Auslaß öffnungen 27 und 28 auf, die jeweils mittels Auslaßventilen 30 und 32 zur Brennkammer 18 geöffnet werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine Zündkerze 34 derart mit dem Zylinder kopf 14 verbunden, daß eine Elektrode 34′ in einer Stellung zwischen den Einlaß- bzw. Auslaßventilen 24, 26, 30 und 32 in der Mitte des oberen Abschnitts der Brennkammer 18 sitzt.

Oberhalb des Zylinderkopfs 14 sind zwei Nockenwellen 36 und 38 derart angeordnet, daß sie die Einlaßventile 24 und 26 und die Auslaßventile 30 und 32 betätigen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der erste Saugkanal 20 spiralförmig, so daß er eine starke Verwirbelung der Luft in der Zylinderbohrung 12 erzeugen kann. Andererseits ist der zweite Saugkanal 22 gerade, so daß der Zustrom aus ihm unmittelbar den Bereich nahe der Elektrode 34′ der Zündkerze 34 erreichen kann, die in der Mitte des Oberabschnitts der Brennkammer 18 angeordnet ist.

Mit den Enden des ersten und des zweiten Saugkanals 20 und 22 ist ein Ansaugrohr 50 verbunden. Das Ansaugrohr 50 hat an seinem stromabwärtigen Ende einen ersten und einen zweiten Durchgang 50-1 und 50-2, die voneinander getrennt sind und mit dem ersten, bzw. zweiten Saugkanal 20 und 22 verbunden sind. Das Ansaugrohr 50 geht an seinem stromaufwärtigen Ende in einem gemeinsamen Durchgang 50′ in eine Kammer 52 über, die mit einer Drossel klappe 54 versehen ist.

Eine Steuerklappe 57 ist im Ansaugrohr 50 vor den Durch gängen 50-1 und 50-2 angeordnet. Die Steuerklappe 57 wird entsprechend dem Lastzustand der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten, durch die durchgezogene Linie dargestellten Position, bei der der gerade zweite Saugkanal 22 mit dem gemeinsamen Durchgang 50′ über den zweiten Durchgang 50-2 verbunden ist, und einer zweiten, durch die gestrichelte Linie dargestellten Position bewegt, bei der der zweite Saugkanal von dem gemeinsamen Durchgang 50′ abgeschlossen ist. Der erste Durchgang 50-1, der sich zum spiralförmigen ersten Saugkanal 20 öffnet, ist immer mit dem gemeinsamen Durchgang 50′ verbunden.

Eine Kraftstoffeinspritzdüse 58 ist mit dem Ansaugrohr 50 (Fig. 2) derart verbunden, daß sich ihre Düsenöffnung 58′ stromab der Steuerklappe in den zweiten Saugkanal 22 öffnet.

Eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 ist mit dem Ansaugrohr 50 derart verbunden, daß sich ihre Düsen öffnung 59′ in den ersten Saugkanal 20 öffnet. Diese Kraft stoffeinspritzdüse 59 wird nur dann in Betrieb gesetzt, wenn die Brennkraftmaschine im Vollastbetrieb arbeitet.

Beide Kraftstoffeinspritzdüsen 58 und 59 und die Steuerklappe 57 werden in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine von einem nicht dargestellten Steuerkreis gesteuert.

Mit dem Steuerkreis ist ein Fühler zum Messen der Stellung der Kurbelwelle 92 verbunden, so daß aus den gemessenen Winkelstellungen entsprechende Impulssignale erzeugt und weitergeleitet werden. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 58 und 59 und die Steuerklappe 57 werden abhängig von den Impulssignalen gesteuert, um eine gewünschte Regelung der Brennkraft maschine zu erreichen.

Im folgenden wird zunächst der Betrieb bei niedriger Motor last beschrieben. Wenn eine relativ geringe Luftmenge eintritt, wie es bei niedriger oder mittlerer Geschwindig keit oder niedriger oder mittlerer Last der Fall ist, bewirkt der Steuerkreis, daß die Steuerklappe 57 in die durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht wird, in der der gerade Saugkanal 22 vom Ansaugrohr 50 getrennt ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, spritzt die Kraftstoffeinspritz düse 58 Kraftstoff ein, wenn sich der Kolben 16 beim Saughub nahe an seinem oberen Totpunkt befindet, während die zu sätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 nicht in Betrieb ist. Daraus ergibt sich, daß eine Strömung von Makroteil chen des Kraftstoffs, wie durch einen Pfeil F 1 gezeigt, mit einer mäßigen Geschwindigkeit in die Brennkammer 18 eingeleitet wird, da zwischen der Brennkammer 18 und dem zweiten Saugkanal 22 nur eine geringe Druckdifferenz be steht. Aus dem Ansaugrohr 50 wird über den spiralförmigen ersten Saugkanal 20 Luft in die Zylinderbohrung 12 einge leitet, um hierin eine Verwirbelung zu erzielen, wie durch einen Pfeil A dargestellt. Wegen der Verhinderung der Ein leitung von Luft aus dem zweiten Saugkanal 22, der durch die Steuerklappe 57 geschlossen ist, sammelt sich der Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse 58 häuptsächlich, wie durch H gezeigt, im Oberabschnitt der Brennkammer 18 nahe der Funkenelektrode 34′ an, während die durch die Strömung aus dem ersten spiralförmigen Saugkanal 20 gebildete Luftströmung in der Zylinderbohrung 12 verhin dert, daß das endzündbare Gemisch im Oberteil der Brenn kammer 18 nach unten bewegt wird. Das heißt, daß bei der Stellung des Kolbens 16 nahe dem oberen Totpunkt während des Kom pressionshubs eine Schichtung des endzündbaren Gemisches erreicht wird, bei der eine Schicht aus vergleichsweise fettem Luft-Kraftstoff-Gemisch nahe der Elektrode 34′ und eine Schicht aus vergleichsweise magerem Luft- Kraftstoff-Gemisch über der Oberfläche des Kolbens 16 auftritt, so daß die fette Schicht gut gezündet werden kann, um eine Flamme zu erzeugen, die in die magere Schicht übertragen wird, um auch diese zu verbrennen. Eine derartig ausgeprägte Schichtung ermöglicht den Gebrauch eines insge samt sehr mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches sowie ein hohes Verhältnis der Abgasrückführung.

Die Öffnungs- und Schließungszeitsteuerung des ersten und des zweiten Einlaßventils 24 und 26 werden durch die Nockenabschnitte 36-1 und 36-2 (Fig. 2) bestimmt. Fig. 5 zeigt so bestimmte, vorzu ziehende Charakteristika. Wie durch die Kurve X gezeigt, beginnt das Einlaßventil 24 im spiralförmigen Saugkanal 20 im Zeitpunkt P mit der Öffnungsbewegung, wobei der Zeitpunkt etwas vor dem oberen Totpunkt beim Saughub liegt; es schließt sich vollständig zum Zeitpunkt Q, der etwas nach dem unteren Totpunkt beim Kompressionshub liegt. Das zweite Einlaßventil 26 beginnt, wie durch die Kurve Y dargestellt, zu einem Zeitpunkt R mit der Öffnungsbewegung, wobei der Zeitpunkt R nach dem Ende T der Schließbewegung der Auslaßventile 30 und 32 (Charakteristika dargestellt durch W) in der Mitte des Saughubs liegt; es schließt sich vollständig zum Zeitpunkt S, der nach dem Schließen des ersten Einlaßventils 24 liegt. Mit anderen Worten, der Zeitpunkt R des Beginns der Öffnung des zweiten Einlaß ventils 26 liegt später als der Zeitpunkt P des Beginns der Öffnung des ersten Einlaßventils 24; der Zeitpunkt S des Schließens des zweiten Einlaßventils 26 liegt später als der Zeitpunkt Q des Schließens des ersten Einlaßventils 24. Auch wenn die Brennkraftmaschine mit einer Regelung der Ventileinstellung versehen ist, sollte diese Beziehung zwischen den Einstellungen des ersten und zweiten Einlaßventils 24 und 26 sowie der Auslaßventile 30 und 32 aufrechterhalten werden.

Dadurch, daß das erste Einlaßventil 24 zuerst geöffnet wird, während das zweite Einlaßventil 26 geschlossen ist, wird die Verwirbelung der Eingangsluft in der Zylinder bohrung 12 sehr stark. Während dieses Zeitabschnitts, wie durch Z in Fig. 5 gezeigt, wird der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse 58 eingespritzt. Der einge spritzte Kraftstoff bleibt für einen Zeitraum in dem zwei ten Saugkanal 22, da das zweite Einlaßventil 26 bis zum Zeitpunkt R geschlossen gehalten wird. Da das zweite Ein laßventil 26 während des vorhergehenden Zyklus die Schließungs bewegung zu einem S entsprechenden Zeitraum in der Mitte des Kompressionshubs beendet, wird im zweiten Saugkanal 22 ein ziemlich hoher Druck aufrechterhalten, so daß eine Strömung eines fetten Luft-Kraftstoff-Gemisches im zweiten Saugkanal 22, die in die Brennkammer 18 geleitet wird, wie durch den Pfeil F 1 gezeigt, erzielt wird, wenn das zweite Einlaßventil 26 im Zeitpunkt R geöffnet wird, unabhängig von der Tatsache, daß die Steuerklappe 57 ge schlossen ist, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigt ist. Dadurch wird durch Einstellung der Einlaß ventile 24 und 26 und der Auslaßventile 30 und 32 die obenerwähnte Schichtung mit der Schicht eines sehr fetten Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer 18 nahe der Funkenelektrode 34′ und einer Schicht eines sehr mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer 18 nahe der oberen Oberfläche des Kolbens 16 erzielt. Diese Schichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird wegen der Verwirbelung der Luft A in der Zylinderbohrung 12 aufrechterhalten, bis der Kolben 16 die obere Totpunktstellung während des Kompressionshubs erreicht.

Wie bereits dargestellt, ist das zweite Einlaßventil 26 zum Zeitpunkt S (Fig. 5) beim Kompressionshub geschlossen, um nach dem Zeitpunkt S einen vergleichsweisen hohen Druck im zweiten Saugkanal 22 zu erzeugen, wobei dieser Druck zur Erzeugung einer starken Verwirbelung beiträgt. Falls dieser Effekt jedoch zu stark ist, wird die Schich tung abgeschwächt. Daher muß die Einstellung der Schlie ßung des zweiten Einlaßventils 26 derart ausgewählt werden, daß eine gute Schichtung erzielt wird.

Nun wird die Betriebsweise bei hoher Motorlast erklärt. Falls die Brennkraftmaschine mit einer hohen Geschwindig keit oder einer hohen Last betrieben wird, öffnet der Steuerkreis die Steuerklappe 57, wie durch die durchge zogene Linie in Fig. 1 gezeigt. In diesem Fall wird die Luft aus dem Ansaugrohr 50 nicht nur durch den ersten Saugkanal 20 sondern auch durch den zweiten Saugkanal 22 in die Brennkammer 18 eingeleitet. Daher findet in der Zylinderbohrung 12 keine Verwirbelung der Eingangsluft statt, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brenn kammer 18 gleich verteilt wird. In diesem Fall wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis derart festgelegt, daß es nahe am theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis liegt. So kann ein Betriebszustand für eine hohe Geschwindigkeit oder eine große Last erreicht werden. Bei diesem Hoch lastzustand soll die Kraftstoffeinspritzung während eines Zeitraums, der nicht mit dem des Saughubs identisch ist, durchgeführt werden, so daß Kraftstoff im zweiten Saugkanal 22 für einen Zeitraum gehalten werden kann und so daß eine Strömung mit großen Kraftstoff-Makroteilchen ermöglicht wird. Um das zu erreichen, ist es möglich, die Kraftstoff einspritzdüsen 58 und 59 zeitlich getrennt zu betätigen. Anstelle der getrennten Betätigung können sie auch simultan in vorgegebenen Stellungen der Kurbelwelle betätigt werden.

Im Hochgeschwindigkeits- oder Hochlastzustand ist es mög lich, nur die Kraftstoffeinspritzdüse 58 zu betätigen, ähnlich wie beim Niedriggeschwindigkeits- oder Niedrig lastzustand. Es ist jedoch vorzuziehen, zusätzlich zur Kraftstoffeinspritzdüse 58 die zusätzliche Kraftstoff einspritzdüse 59 im ersten Saugkanal 20 zu betätigen. Daher, wie schematisch in Fig. 6 gezeigt, werden Strömungen F ₁ und F ₂ eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit etwa gleichem Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem ersten und dem zweiten Saugkanal 20 und 22 in die Brennkammer 18 eingeleitet. Daraus ergibt sich, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des endzündbaren Gemisches angeglichen wird, so daß ein gleichmäßiger Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, auch wenn sie noch kalt ist. Auch wird eine Moment änderung verhindert, wodurch es möglich ist, eine hohe Kraftstoffausnutzung und niedrige giftige Anteile im Abgas zu erzielen.

Die Betriebsweise in Übergangszuständen wird nun erklärt. Während des Übergangszustands, in dem die Steuerklappe 57 aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung aus einem Zustand, in dem nur die Kraftstoffeinspritzdüse 58 betätigt wird, in einen Zustand gebracht, in dem auch die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 betätigt wird. Bei diesem Fall gibt es einige Unterschiede im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen dem ersten Saugkanal 20 und dem zweiten Saugkanal 22, die eine zeitlich begrenzte, instabile Erscheinung, beispielsweise eine Momentänderung, bewirken. Um diesen Nachteil zu beseitigen ist es ratsam, die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 vor dem Beginn der Umstellung der Steuerklappe 57 zu betätigen.

Wenn die Steuerklappe 57 aus der offenen in die geschlossene Stellung gebracht wird, tritt etwa dasselbe auf. Um einen stabilen Betrieb der Brennkraftmaschine während dieses Übergangszustands aufrechtzuerhalten, wird die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 für einen Zeitraum direkt nach dem Beginn der Schließbewegung der Steuerklappe 57 in Betrieb gehalten.

Der Wechsel der Brennkraftmaschine aus einem Niedriglast zustand in einen Hochlastzustand ist durch u in Fig. 7a gezeigt, wobei zu diesem Zeitpunkt u die Drosselklappe 54 geöffnet wird.

Wenn der durch den Drucksensor 94 erfaßte Druck höher als ein vorgegebener Wert P _B ₂ (Fig. 7b) ist, wird die Steuerklappe 57 gedreht, um den zweiten Saugkanal 22 zum Ansaugrohr 50 zu öffnen. Darauf wird ein Signal f ₁ gelöscht, wodurch das Ende des Übergangszustands der Steuerklappe 57 zwischen der geschlossenen und der geöffneten Stellung angezeigt wird.

Wenn der durch den Drucksensor 94 erfaßte Druck niedriger als P _B ₂ ist, wird die Steuerklappe 57 geschlossen gehalten.

Wenn die Steuerklappe 57 geöffnet und der durch den Druck sensor 94 erfaßte Druck höher als ein vorgegebener Wert P _B ₃ ist, liegt eine hohe Motorlast vor; die Steuerklappe 57 wird geöffnet gehalten.

Falls die Steuerklappe 57 geöffnet und der durch den Druck sensor erfaßte Druck niedriger als P _B ₃ ist, wird auf eine niedrige Motorlast umgestellt, wie durch x in Fig. 7a gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Signal f ₂ gesetzt, das einen Übergangszustand der Steuerklappe 57 aus der offenen Stellung in die geschlossene Stellung anzeigt. Die Steuerklappe 57 wird in die geschlossene Stellung gedreht, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dar gestellt. Für eine Nachlaufzeit t ₂ bleibt die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59 in Betrieb.

Nach Ablauf des Zeitraums t ₂ wird, falls der durch den Drucksensor 94 erfaßte Druck kleiner als ein vorgegebener Wert P _B ₄ ist, das Signal f ₂ gelöscht, wodurch die Beendigung des Übergangszustands der Steuerklappe 57 aus der offenen in die geschlossene Stellung angezeigt wird.

Wenn der erfaßte Druck während des Zeitraums t ₂ nicht unter den vorgegebenen Wert P _B ₄ sinkt, wird die Steuerklappe 57 geöffnet.

Bei jeder Verstellung der Kurbelwelle um 30° sendet der Sensor 92 ein Signal an den Steuerkreis.

Wenn die Steuerklappe 57 geschlossen ist und die Signale f ₁ und f ₂ nicht vorhanden sind (Fig. 7c und d), wird eine unabhängige Steuerung der Kraftstoffeinspritzdüse 58 ein gestellt.

Die unabhängige Einspritzung jeder Kraftstoffeinspritz düse 58 bei niedriger Motorlast, bei der die Steuerklappe 57 geschlossen ist, ist durch L ₁ in Fig. 7g und h gezeigt.

Die simultane Kraftstoffeinspritzung aller Kraftstoff einspritzdüsen 58 und 59 im Hochlastzustand, in dem die Steuerklappe 57 geöffnet ist, ist durch L ₂ in Fig. 7g und h gezeigt.

Wenn die Steuerklappe 57 im Übergangszustand aus der ge schlossenen in die geöffnete Stellung ist, ist das Signal f ₁ vorhanden. Das heißt, daß vor Öffnung der Steuerklappe 57 (Fig. 7e, v) zusätzlich zu den Kraftstoffeinspritzdüsen 58 die zusätzlichen Kraftstoffeinspritzdüsen 59 für den Zeitraum t ₁ (Fig. 7c) betätigt werden. Entsprechend wird eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vermieden, wenn die Öffnung der Steuerklappe 57 nach diesem Zeitraum t ₁ begonnen wird. Der Ablauf der Kraftstoffeinspritzung während dieses Übergangszustandes ist durch L ₃ in Fig. 7g und h gezeigt.

Wenn die Steuerklappe 57 im Übergangszustand aus der geöffne ten in die geschlossene Stellung ist, ist das Signal f ₂ vorhanden. Somit bleiben die zusätzlichen Kraftstoffeinspritz düsen 59 für einen Zeitraum t ₂ (Fig. 7d) nach dem Schließungs beginn der Steuerklappe 57 in Betrieb. Der Ablauf der Kraftstoffeinspritzung während dieses Übergangszustands ist durch L ₄ in Fig. 7g und h gezeigt.

Während die obige Ausführungsform in Hinsicht auf eine Anwendung beim Vierventilmotor erklärt ist, ist die Erfindung auch beim Dreiventilmotor anwendbar, wie in Fig. 8 gezeigt. Hierbei ist die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse 59, nicht vorhanden. Außerdem werden das erste Einlaßventil 24 und das Auslaßventil 30 durch eine Nockenwelle betätigt, während das zweite Einlaßventil 26 durch eine andere Nocken welle betätigt wird. In diesem Fall ist es möglich, daß die Strömung F ₁ des Kraftstoffs aus dem zweiten Saugkanal 22 sehr stark konzentriert auf den mittleren Bereich der Brennkammer 18 gerichtet wird. So wird neben der Funken elektrode 34′ ein fetteres Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet, wodurch ein Ansteigen des zündbaren Magerkeitsgrenzwerts erreicht wird.

Hierbei wird die Regelung der Steuerklappe 57 durch Erfassung des Drucks in der Kammer 52 erreicht.

Statt dessen kann die Steuerklappe auch durch andere Motor betriebsparameter geregelt werden, beispielsweise durch die Motordrehzahl oder die Drosselöffnung, oder Kombinationen dieser Motorbetriebsparameter.

Claims

1. Brennkraftmaschine zum Betreiben mit mageren Kraft stoff-Luft-Gemischen,
mit einem Zylinder und einem darin geführten Kolben, die zusammen mit einem Zylinderkopf eine Brennkammer bilden,
mit einem Ansaugrohr für Zuluft, welches sich in einen ersten und einen zweiten Saugkanal aufzweigt, die ihrer seits über ein erstes bzw. zweites, zyklisch gesteuertes Einlaßventil mit der Brennkammer verbunden sind, wobei der erste Saugkanal spiralförmig gebogen und der zweite Saugkanal im wesentlichen gerade geführt ist,
mit wenigstens einer Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Saugkanal und einer Steuerklappe in einem Saugkanal, sowie mit einer Zündkerze im oberen mittleren Bereich der Brennkammer und einem Auslaßventil,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerklappe (57) im zweiten Saugkanal (22) und die Kraftstoffeinspritzdüse (58) zwischen der Steuerklappe (57) und dem zweiten Einlaßventil (26) angeordnet ist,
daß die Steuerklappe (57) bei niedriger Motorlast geschlossen ist, der Kraftstoff während des Saughubs des Kolbens (16) bei zumindest zeitweise geöffnetem zweiten Einlaß ventil (26) eingespritzt und zur Zündkerze (34) geleitet wird, um dort eine Schichtung mit einem fetten Gemisch zu bilden,
daß die Steuerklappe (57) bei hoher Motorlast geöffnet ist und der Kraftstoff außerhalb des Saughubs in den zweiten Saugkanal eingespritzt wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei niedriger Motorlast die Einspritzung etwa in der Mitte des Saughubs des Kolbens (16) endet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit mehr als einem Zylinder (10), dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Motorlast die jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüsen (58) gleichzeitig einspritzen.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Saugkanal (20) eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse (59) angeordnet ist, die bei niedriger Motorlast nahezu geschlossen ist, und daß bei hoher Motorlast beide Kraftstoffeinspritzdüsen (58, 59) gleiche Kraftstoffmengen einspritzen.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse (59) während eines kurzen Zeitraums unmittelbar nach Beginn der Schließbewegung der Steuerklappe (57) geöffnet bleibt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kraftstoffeinspritz düse (59) während eines kurzen Zeitraums unmittelbar vor Beginn der Öffnungsbewegung der Steuerklappe (57) geöffnet wird.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Saughubs das zweite Einlaßventil (26) nach dem ersten Einlaßventil (24) geöffnet wird.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einlaßventil (26) nach dem ersten Einlaßventil (24) geschlossen wird.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einlaßventil (26) nach dem Schließen des Auslaßventils (30, 32) geöffnet wird.