DE3444356C2 - - Google Patents
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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 (9)
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.
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |