DE3502699C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Im einzelnen be­ faßt sich die Erfindung mit einer Ansaugvorrichtung, bei der die Schwingung der Luftsäule im Ansaugsystem mit dem Ansaugtakt derart synchronisiert wird, daß man einen Trägheits- oder Schwingungs-Aufladeffekt erhält, durch den die Maschinenleistung erhöht wird.

In Kolben-Brennkraftmaschinen wird bei der Auf- und Ab­ bewegung des Kolbens im Zylinder eine Druckwelle in der Ansaugleitung erzeugt und über diese zu dem darin angeordneten Ausgleichstopf oder Pufferbehälter weiter­ geleitet, wo sie reflektiert wird und wieder zum Zylinder zurückkommt. Dies wiederholt sich ständig und führt zu einer periodischen Druckschwankung in der Ansaugleitung mit einer Frequenz, die durch den Betriebs­ zustand der Brennkraftmaschine, z. B. die Maschinendreh­ zahl, bestimmt ist. Andererseits hat jedes Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine diesbezüglich eine Eigen­ frequenz, die durch das Volumen der Ansaugleitung und des Zylinders bestimmt ist. Es ist deshalb bekannt, daß sich der Liefergrad der Brennkraftmaschine durch Aus­ nutzung der kinetischen Energie des Ladungswechselvor­ ganges, d. h. des Ansaug-Trägheitseffekts erhöhen läßt und eine Steigerung der Maschinenleistung möglich ist, indem die beiden erwähnten Frequenzen aufeinander ab­ gestimmt werden.

Die Eigenfrequenz des Ansaugsystems ist vor allem durch die Länge und die Querschnittsfläche der Ansaugleitung und das mittlere Volumen des Zylinders in der Ansaug­ phase bestimmt. Um den Drehzahlbereich der Brennkraft­ maschine zu erweitern, über den hinweg sich die Druck­ schwankungsfrequenz auf die Eigenfrequenz des Ansaug­ systems abstimmen läßt und damit eine Steigerung der Maschinenausgangsleistung durch Ausnutzung des Ansaug- Trägheitseffekts erzielbar ist, wurde bereits vorgeschlagen, die Effektivlänge oder den Effektivquerschnitt der Ansaug­ leitung auf die Maschinendrehzahl abzustimmen (DE-PS 9 57 802, JP-OS 48(1973)-58 214, 56(1981)-1 14 819 und 58(1983)-1 19 919). Jedoch läßt sich der Drehzahlbereich der Maschine, über den hinweg entsprechend dem geschilderten Stand der Technik die Maschinenausgangsleistung durch Ausnutzung des Ansaug- Trägheitseffekts gesteigert werden kann, nicht hinreichend verbreitern. Hinzu kommt, daß zur Veränderung der Effektiv­ länge der Ansaugleitung um einen ausreichenden Betrag eine vergleichsweise komplizierte und große Einrichtung er­ forderlich ist. Das bedeutet, daß in der Praxis die Effektiv­ länge der Ansaugleitung lediglich geringfügig veränderbar ist und deshalb der Drehzahlbereich, über den hinweg die Maschinenleistung durch Ausnutzung des Ansaug-Trägheits­ effekts gesteigert werden kann, durch Veränderung der Effektivlänge nur gering bleibt.

Es ist auch bereits bekannt, die Öffnungszeit der Ventile einer Brennkraftmaschine in Anpassung an die sich ändernden Betriebsbedingungen zu verändern und hierzu eine entsprechende Einrichtung vorzusehen (DE-OS 30 25 259). Eine Steigerung der Maschinenleistung durch die Veränderung der Ventil­ steuerzeiten ist jedoch verhältnismäßig begrenzt.

Im Hinblick darauf liegt der Erfindung die Hauptaufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung für Brennkraftmaschinen der beschriebenen Art zu schaffen, mittels der eine optimale Ausnutzung des Ansaug-Trägheitseffekts und damit eine Steigerung der Maschinenleistung über einen breiten Drehzahlbereich hinweg möglich ist. Insbesondere soll der Effekt weitgehend über den gesamten Drehzahlbereich hinweg, für den die Effektivlänge der Ansaugleitung im Betrieb zum Zweck der Abstimmung der Frequenz der periodischen Druck­ schwankung in der Ansaugleitung auf die Eigenfrequenz der Ansaugleitung veränderbar ist, optimal eingestellt werden können. Schließlich besteht eine weitere Aufgabe dahingehend, die vorstehend angegebenen Forderungen zu erfüllen, ohne daß der Aufbau der Maschine verkompliziert wird und/oder der Gesamt-Platzbedarf des Ansaugsystems wesentlich erhöht wird.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine Aus­ gestaltung der Ansaugvorrichtung entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine optimale Ausnutzung des Ansaug-Trägheitseffektes sellbst in dem Dreh­ zahlbereich, in welchem sich die Effektivlänge der Ansaug­ leitung betriebsmäßig verändern und damit eine Abstimmung der beiden genannten Frequenzen erreichen läßt, nicht er­ zielbar ist, wenn nicht auch die Ventilsteuerzeit ent­ sprechend angepaßt ist.

Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung umfaßt somit einer­ seits eine Längenverstellvorrichtung zur Veränderung der Effektivlänge der Ansaugvorrichtung für jeden Zylinder, andererseits eine Einrichtung zur Veränderung der Ventil­ steuerzeiten, mittels der zumindest der Schließzeitpunkt des Einlaßventils an jedem Zylinder verlegbar ist. Zu­ sätzlich ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, um die Längenverstellvorrichtung und die Einrichtung zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten in gegenseitiger Abhängigkeit und in Abhängigkeit von dem Betriebszustand zu steuern und auf­ einander abzustimmen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnungen sowie aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Teil-Querschnitt durch eine Mehrzylinder- Brennkraftmaschine mit einer ersten Ausführung einer Ansaugvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaubild, das die Steuerung der Einlaßventil- Steuerzeit mittels der Einrichtung zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten an der Ansaugvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 wiedergibt;

Fig. 4 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Steuerung der Effektivlänge an jeder Ansaugleitung sowie der Schließzeitpunkt-Verstellung des Einlaßventils in Bezug aufeinander, wie diese bei der erfindungs­ gemäßen Ansaugvorrichtung erzielt wird;

Fig. 5 ein Schaubild, aus dem der Schließzeitpunkt des Einlaßventils entnehmbar ist, für den ein optimaler Ansaug-Trägheitseffekt in einem gegebenen Maschinen- Drehzahlbereich erzielbar ist;

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine Mehrzylinder-Brenn­ kraftmaschine, bei der eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung zur An­ wendung kommt;

Fig. 7 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Steuerung der Einlaßventil-Steuerzeit, wie diese durch die Einrichtung zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten in der Ansaugvorrichtung gemäß Fig. 6 erzielbar ist, und

Fig. 8 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Steuerung der Effektivlänge an jeder Ansaugleitung sowie des Schließzeitpunktes des Einlaßventils in Bezug aufeinander, wie diese bei der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung erreicht wird.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei der eine Ansaugvorrichtung nach der Erfindung zur An­ wendung kommt. Jeder Brennraum 2 der Maschine 1 weist eine Einlaßöffnung 3 und eine Auslaßöffnung 4 auf. In der Ein­ laßöffnung 3 ist zu deren Öffnung und Schließung ein Ein­ laßventil 5 angeordnet; entsprechend weist jede Auslaß­ öffnung 4 ein Auslaßventil 6 auf. Jede Einlaßöffnung 3 steht mit der Atmosphäre über eine Ansaugleitung 7 in Verbindung, die einen Ausgleichstopf oder Pufferbehälter 9, der stromab von einer Drosselklappe 8 angeordnet ist, und ein gesondertes Ansaugrohr 12 beinhaltet, welches von dem Ausgleichstopf 9 abzweigt. In jedem Ansaugrohr 12 ist eine Brennstoff-Einspritzdüse 10 angeordnet.

Der Ausgleichstopf 9 hat die Form eines Hohlzylinders und ist drehbar in einem Gehäuse 11 so gelagert, daß er sich in dessen Längsrichtung erstreckt. Er weist ein offenes Ende 9 a auf und sein Innenraum steht mit der Atmosphäre über dieses offene Ende 9 a sowie über die Drosselklappe 8 in Verbindung. Außerdem ist er an seiner Umfangsfläche mit Verbindungslöchern 9 b versehen, die seinen Innenraum mit den Ansaugrohren 12 für die jeweiligen Brennräume 2 verbinden. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird Ansaugluft in jeden Brennraum 2 durch das offene Ende 9 a des Aus­ gleichtopfes 9, dessen Innenraum, das entsprechende Ver­ bindungsloch 9 b, einen Raum 13 zwischen der äußeren Um­ fangsfläche des Ausgleichstopfes 9 und der Innenseite des Gehäuses 11 und das entsprechende gesonderte Ansaug­ rohr 12 angesaugt. Demzufolge kann die Strecke, die die Ansaugluft nach dem Hindurchströmen durch jedes Ver­ bindungsloch 9 b und vor dem Einströmen in jeden Brenn­ raum 2 zurücklegen muß, durch Verdrehen des Ausgleichs­ topfes 9 um seine Längsachse verändert werden, d. h. die Effektivlänge jeder Ansaugleitung 7 läßt sich durch Verdrehen des Ausgleichstopfes 9 einstellen.

Der Ausgleichstopf 9 ist durch einen Antriebsmechanismus 20 antreibbar, um die Effektivlänge der Ansaugleitung 7 zu verändern. Dieser Antriebsmechanismus 20 ist auf der dem offenen Ende 9 a des Ausgleichstopfes 9 gegenüber­ liegenden Stirnseite des Gehäuses 1 montiert und umfaßt ein Zahnrad 16, das fest auf einer Welle 9 c sitzt, welche wiederum einstückig mit dem Ausgleichstopf 9 ist und durch die Stirnwand des Gehäuses 11 hindurch nach außen ragt. Weiterhin umfaßt der Antriebsmechanismus 20 einen Elektromotor 17 und ein Ritzel 18, das auf der Welle des Elektromotors 17 sitzt und mit dem Zahnrad 16 kämmt. Der Elektromotor 17 ist gesteuert durch ein Steuersignal einer Steuereinrichtung (Steuereinheit) 21.

Im Zylinderkopf 15 der Brennkraftmaschine 1 ist zum Öffnen und Schließen der Einlaßventile 5 ein Einlaßventil- Antriebsmechanismus 22 und zum Öffnen und Schließen der Aus­ laßventile 6 ein Auslaßventil-Antriebsmechanismus 24 ange­ ordnet. Der Einlaßventil-Antriebsmechanismus 22 weist eine Einrichtung 23 zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten auf, um hierdurch die Einlaß-Steuerzeit zu verändern. Er besteht im wesentlichen aus einer Nockenwelle 25, die durch die nicht gezeigte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 ange­ trieben ist, und die Einlaßventile 5 werden in Abhängig­ keit von der Drehung der Nockenwelle 25 über Stößel 26 betätigt. Die Stößel 26 sind in einem Schwenkelement 27 gleitend gelagert und das Schwenkelement 27 ist so an der Nockenwelle 25 gegeneinander verdrehbar sind. Das Schwenk­ element 27 besitzt eine bogenförmige Unterfläche. Zur Verschwenkung des Schwenkelementes 27 um die Drehachse der Nockenwelle 25 entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist eine Betätigungsvorrichtung 29 mit einer Schiebestange 28 vorgesehen. Die Betätigungs­ vorrichtung 29 ist durch ein Steuersignal aus der Steuer­ einheit 21 steuerbar. Insgesamt bilden die beschriebenen Teile die Einrichtung 23 zur Veränderung der Ventilsteuer­ zeiten.

Wird die Schiebestange 28 nach rechts (in Fig. 1) durch die Betätigungsvorrichtung 29 verschoben, so wird dadurch das Schwenkelement 27 in Drehrichtung der Nockenwelle 25 (im Uhrzeigersinn in Fig. 1) verschwenkt und mit dem Schwenk­ element 27 bewegen sich die Stößel 26. Hierdurch wird auch der Kontaktpunkt zwischen der Nockenfläche und der Ober­ seite jedes Stößels 26 ausgehend von einer gegebenen Winkel­ stellung der Nockenwelle 25 verstellt, so daß die Einlaß­ ventil-Steuerzeit auf später verschoben wird. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel wird sowohl der Öffnungs­ zeitpunkt als auch der Schließzeitpunkt der Einlaßventile 5 bei zunehmender Maschinendrehzahl auf später verschoben, wie sich aus der strichpunktierten Kurve in Fig. 3 erkennen läßt, wobei die Einlaß-Steuerzeit bei niedriger Drehzahl der Maschine in Fig. 3 ausgezogen dargestellt ist. Es kann jedoch auch lediglich der Schließzeitpunkt des Ventils auf später verlegt werden, ohne daß die Ventil­ steuerzeit bei zunehmender Maschinendrehzahl insgesamt verändert wird, wie sich dies aus der gestrichelten Linie in Fig. 3 ergibt.

An der Steuereinrichtung 21 liegt ein Drehzahlsignal der Maschine, das aus einem Drehzahlfühler 31 stammt, sowie ein Lastsignal eines Lastfühlers 32 an, und die Steuer­ einrichtung 21 steuert aufgrund dessen die Effektivlänge der Ansaugleitungen 7 und den Schließzeitpunkt der Einlaß­ ventile 5 entsprechend der Maschinendrehzahl zumindest bei hoher Last, so daß ein maximaler Ansaug-Trägheits­ effekt erzielbar ist. Dabei erfolgt die Steuerung der Effektivlänge der Ansaugleitungen 7 durch die Steuerein­ richtung 21 mittels einer Veränderung durch Drehung des Ausgleichstopfes 9, wie vorstehend bereits beschrieben, und die Steuerung des Ventil-Schließzeitpunktes der Ein­ laßventile 5, wie sich das aus Fig. 4 ergibt.

Grundsätzlich wird durch Einwirkung der Steuereinrichtung 21 die Effektivlänge der Ansaugleitungen 7 bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine verlängert, hingegen ver­ kürzt, wenn die Maschinendrehzahl auf einen hohen Wert gesteigert wird. Erreicht die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert N, der relativ hoch liegt, dann be­ tätigt die Steuereinrichtung 21 den Antriebsmechanismus 20, um hierdurch die Effektivlänge der Ansaugleitungen 7 in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl zu verkürzen.

Weiterhin verstellt die Steuereinrichtung 21 auch den Schließzeitpunkt der Einlaßventil 5 bei zunehmender Maschinendrehzahl auf später. Der Betrag, um den der Schließzeitpunkt der Einlaßventile bei einem Über­ schreiten des vorgegebenen Drehzahlwertes N auf später verlegt wird, ist kleiner als er eigentlich erforderlich wäre, wenn die Effektivlänge der Ansaugleitungen 7 nicht verändert wird. Dieser Sachverhalt ergibt sich aus Fig. 4, in der die Kurve für den Einlaß-Schließzeitpunkt über der Maschinendrehzahl aufgetragen ist und die Kurve bei konstant gehaltener Effektivlänge der Ansaugleitungen gestrichelt ist. Ist die Maschinendrehzahl n niedriger als der vorbestimmte Drehzahlwert N, so werden die Ansaug­ ventile 5 bei abnehmender Maschinendrehzahl früher ge­ schlossen, so daß kein Rückschieben der Ladung auftritt. Überschreitet die Maschinendrehzahl den vorbestimmten Wert N, dann wird der Einlaß-Schließzeitpunkt so gewählt, daß die Drucksteigerung aufgrund der Abstimmung zwischen der maschinenbedingten Frequenz und der Eigenfrequenz des Ansaugsystems - die durch Verkürzung der Effektiv­ länge der Ansaugleitungen erzielt wird - optimal ausge­ nützt wird.

Die Öffnungszeit der Einlaßventile wird auf der Grundlage der Charakteristik gemäß Fig. 5 festgesetzt. Um einen maximalen Ansaug-Trägheitseffekt zu erreichen, sollte grundsätzlich jedes Einlaßventil 5 in dem Augen­ blick geschlossen werden, in welchem der Druck in der Einlaßöffnung 3 unmittelbar stromauf von dem Einlaß­ ventil 5 und der Druck im Brennraum 2 sich einander angeglichen haben, weil bei einem weiteren Offenstehen des Einlaßventiles 5 über diesen Zeitpunkt hinaus der erstgenannte Druck geringer als der zweitgenannte wird und demzufolge ein Rückströmen der Ladung aus dem Brenn­ raum 2 erfolgt. Aufgrund der vorstehend geschilderten Abstimmung der drehzahlbedingten Frequenz und der Eigen­ frequenz des Ansaugsystems, die durch die Veränderung der Effektivlänge der Ansaugkanäle erzielt wird, wird die Druckamplitude an der Einlaßöffnung mit zunehmender Maschinendrehzahl erhöht. Dies ergibt sich aus Fig. 5, in der die Druckschwankungen in der Einlaßöffnung bei niedriger, mittlerer und hoher Maschinendrehzahl durch die gestrichelte Linie A, die ausgezogene Linie B bzw. die strichpunktierte Linie C dargestellt sind. Der Minimalwert des Brennraumdruckes (der negativ ist) sinkt mit zunehmender Maschinendrehzahl ab, wie sich ebenfalls aus Fig. 5 ergibt, in welcher die Schwankungen des Brenn­ raumdruckes bei niedriger, mittlerer und hoher Maschinen­ drehzahl durch die gestrichelte Linie a, die ausgezogene Linie b bzw. die strichpunktierte Linie C dargestellt sind. Darüber hinaus steigt der Brennraumdruck, sobald der Kolben 34 seine Aufwärtsbewegung begonnen hat, mit einer gewissen Phasenverschiebung, die mit steigender Maschinen­ drehzahl größer wird. Demzufolge verschiebt sich der Zeitpunkt, zu dem das Einlaßventil 5 in einem gegebenen Drehzahlbereich geschlossen werden sollte, d. h. der Zeitpunkt, zu dem der Druck in der Einlaßöffnung und der Brennraumdruck sich bei einer gegebenen Maschinen­ drehzahl einander angeglichen haben, mit zunehmender Maschinendrehzahl auf später. In Fig. 5 veranschaulichen die Punkte I, II und III den Kurbelwinkel, bei dem das Einlaßventil 5 bei niedriger, mittlerer bzw. hoher Drehzahl geschlossen werden sollte.

Indem auf diese Weise sowohl die Effektivlänge der Ansaug­ leitungen 7 und die Steuerzeit der Einlaßventile verändert werden, läßt sich ein maximaler Ansaug-Trägheitseffekt erzielen. Würde man nur die Steuerzeit der Einlaßventile verändern, dann könnte über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine keine derartig hohe Druckamplitude erreicht werden. Andererseits würde ein Rückströmen der Ladung auftreten oder die Einlaßventile 5 könnten geschlossen werden, bevor der Ansaugvorgang ganz vollendet ist, wenn nur die Effektivlänge der Ansaugleitungen verändert werden würde.

In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 33 und 34 ein Zylinder­ block und der bereits erwähnte Kolben bezeichnet.

Die Fig. 6 zeigt einen teilweisen Querschnitt einer Mehr­ zylinder-Brennkraftmaschine, bei der eine weitere Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung zur Anwendung kommt. Diese Ausführungsform ist ähnlich der zuvor beschriebenen mit der Ausnahme, daß jede Ansaug­ leitung 7 nahe dem Brennraum in zwei Kanäle aufgeteilt ist und daß die Steuerung der Effektivlänge der Ansaug­ leitung und der Ventilsteuerzeit sich unterscheidet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist jeder Brennraum 2 der Brennkraftmaschine eine erste und eine zweite Einlaßöffnung 3 a bzw. 3 b auf, von denen die erste Einlaßöffnung 3 a für den Betrieb bei niedriger Last und die zweite Einlaßöffnung 3 b für den Betrieb bei hoher Last bestimmt ist. Die beiden Einlaßöffnungen 3 a und 3 b sind entsprechend mit einem ersten Einlaßventil 5 a und einem zweiten Einlaßventils 5 a ist fest, während diejenige des zweiten Einlaßventils 5 b variabel in dem Sinn ist, daß die Gesamt-Öffnungszeit des Einlaßventils für jeden Brennraum 2, d. h. die Zeit, während der zumindest eines der beiden Einlaßventile 5 a und 5 b offensteht, veränderlich ist.

Jede Ansaugleitung 7 ist in einen ersten Ansaugkanal 7 a und einen zweiten Ansaugkanal 7 b zwischen dem Ausgleichs­ topf 9 und dem Brennraum 2 durch eine Trennwand 35 aufge­ teilt. Der erste Ansaugkanal 7 a steht mit der ersten Ein­ laßöffnung 3 a, der zweite Ansaugkanal 7 b mit der zweiten Einlaßöffnung 3 b in Verbindung. Eine Schließklappe 36 ist in jedem zweiten Ansaugkanal 7 b angeordnet, um diesen wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Daraus ergibt sich, daß er effektive Gesamtquerschnitt der Ansaugleitung 7 für jeden Brennraum 2 durch Öffnen bzw. Schließen der Schließklappe 36 verändert werden kann. Darüber hinaus läßt sich die Effektivlänge der Ansaugleitung und damit auch des ersten und zweiten Ansaugkanales 7 a bzw. 7 b mittels des gleichen Mechanismus verändern, wie er vorstehend in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 erläutert worden ist.

Die Trennwand 35 ist teilweise ausgeschnitten, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ansaug­ kanal 7 a bzw. 7 b an einer Stelle stromab von der Schließ­ klappe 36 herzustellen. In dem ausgeschnittenen Teil der Trennwand 35 ist eine einzelne Einspritzdüse 10 ange­ ordnet, um durch diese in beide Ansaugkanäle 7 a und 7 b Brennstoff einzuspritzen. Die beiden Ansaugkanäle 7 a und 7 b können jedoch auch nach Belieben vollkommen getrennt voneinander ausgestaltet sein.

Die erwähnte Schließklappe 36 wird bei einer vorbestimmten Maschinendrehzahl (einer vorbestimmten Menge an Ansaugluft) in einem mittleren Drehzahlbereich geöffnet. Das bedeutet, daß in einem unteren Drehzahlbereich, der niedriger als die erwähnte vorbestimmte Maschinendrehzahl liegt, Ansaug­ luft in den Brennraum 2 nur über den ersten Ansaugkanal 7 a eingesaugt wird und folglich der effektive Strömungs­ querschnitt der Ansaugleitung klein ist. Hingegen wird in einem oberen Drehzahlbereich, der über der vorbestimmten Maschinendrehzahl liegt, Ansaugluft in den Brennraum 2 durch beide Ansaugkanäle 7 a und 7 b eingesaugt, so daß folglich der effektive Strömungsquerschnitt der Ansaug­ leitung vergrößert ist.

Ein Beispiel für die Art und Weise der Steuerung der Effektivlänge der Ansaugleitungen und des Schließzeit­ punktes der Einlaßventile ist in Fig. 8 dargestellt:

Liegt die Maschinendrehzahl in einem mittleren Drehzahl­ bereich zwischen einem ersten vorbestimmten Drehzahl­ wert N 1 und einem zweiten vorbestimmten Drehzahlwert N 2, so wird bei zunehmender Maschinendrehzahl die Effektivlänge der Ansaugleitungen verkürzt, so daß dadurch die Frequenz der Luftsäulenschwingung (Saug­ schwingung) auf die Maschinendrehzahl abgestimmt wird und hierdurch der Ansaug-Trägheitseffekt mit einer damit einhergehenden Leistungssteigerung besser ausge­ nutzt wird. Das zweite Ansaugventil 5 b wird in dem unteren Drehzahlbereich, der unter dem erstgenannten Drehzahlwert N 1 liegt, verhältnismäßig früh geschlossen, um ein Rückschieben der Ladung zu verhindern. Der Schließzeitpunkt des zweiten Einlaßventils 5 b wird mit zunehmender Maschinendrehzahl allmählich auf später verlegt, und in dem mittleren Drehzahlbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlbereich N 1 und N 2, in welchem eine Veränderung der Effektivlänge der Ansaug­ leitung stattfindet, wird der Schließzeitunkt des zweiten Einlaßventils 5 b auf einen Zeitpunkt nach hinten verschoben, so daß unter Berücksichtigung des erwähnten Abstimmeffektes eine maximale Ausnutzung des Ansaug- Trägheitseffekts erfolgt. In dem oberen Drehzahlbereich, der über dem Drehzahlwert N 2 liegt, wird der Schließzeit­ punkt des zweiten Einlaßventils 5 b so auf später gelegt, daß die Frequenz der Saugschwingung und die Maschinen­ drehzahl wiederum entsprechend der Veränderung des Ventil­ öffnungszeitpunktes aufeinander abgestimmt sind. Das bedeutet, daß bei diesem Ausführungsbeispiel durch Ver­ änderung der Steuerzeit eines der beiden Einlaßventile 5 a und 5 b die Zeit, zu der mindestens ein Einlaßventil offensteht, freizügiger verändert werden kann, so daß dadurch der Betriebsbereich der Maschine, in der die genannte Frequenzabstimmung erzielbar ist, ver­ größert werden kann.

Bei der Ansaugvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel kann das Verbrennungsverhalten durch Verringerung des effektiven Strömungsquerschnittes der Ansaugleitung verbessert werden, da hierdurch eine Erhöhung der Strömungs­ geschwindigkeit des Ansauggases im unteren Drehzahlbereich erzielbar ist. Hingegen läßt sich im oberen Drehzahlbereich eine große Luftmenge durch entsprechende Vergrößerung des Effektivströmungsquerschnittes glatt in den Brennraum einbringen.

Da eine Schwingungsaufladung durch Ausnutzung des be­ schriebenen Trägheitseffekts nur bei hoher Last der Maschine erforderlich ist, findet zweckmäßigerweise die Steuerung der Effektivlänge der Ansaugleitung und des Einlaßventil-Schließzeitpunktes entsprechend auch nur bei hoher Last statt.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, die zur Veränderung der Effektivlänge der Ansaugleitung durch eine Verdrehung des Ausgleichstopfes 9 ausgestaltet sind, bringen den Vorteil einer einfachen und kompakten Gesamt­ konstruktion mit sich und bewirken zugleich auch eine verläßliche Steuerung der Effektivlänge der Ansaugleitung. Es versteht sich jedoch, daß in Abweichung von den be­ schriebenen Einzelheiten die Effektivlänge der Ansaug­ leitungen und die Ventilsteuerzeiten auch durch andere Steuerelemente und -einheiten als die beschriebenen ge­ steuert werden können. So kann beispielsweise auch eine Betätigungsvorrichtung eingesetzt werden, die in Ab­ hängigkeit vom Auslaßdruck betrieben ist.

Claims (8)

1. Ansaugvorrichtung für eine Kolben-Brennkraftmaschine, mit einer Längenverstellvorrichtung für die Ansaug­ leitung zur Anpassung der Schwingungsfrequenz der Luftsäule in der Ansaugleitung an die Maschinendreh­ zahl zum Zweck der Ausnützung eines Ansaug-Trägheits­ effektes, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten, durch die zumindest der Schließzeitpunkt jedes Einlaßventils (5, 5 a, 5 b) verlegbar ist, und durch eine Steuer­ einrichtung (21) zur gegenseitigen Abstimmung der Längenverstellvorrichtung (9, 20) und der Einrichtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten in Ab­ hängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine.

2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit von einer Änderung der Effektivlänge der Ansaugleitungen (7) unter dem Einfluß der Längenverstellvorrichtung (9, 20) steuerbar ist.

3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Längenverstellvorrichtung (9, 20) die Effektivlänge der Ansaugleitungen (7) derart steuert, daß diese bei hoher Maschinendrehzahl kürzer als bei niedriger Maschinendrehzahl ist.

4. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektivlänge der Ansaugleitungen (7) durch die Längenverstellvorrichtung (9, 20) in Ab­ hängigkeit von der Maschinendrehzahl kontinuierlich ver­ änderbar ist.

5. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten den Schließzeitpunkt des Einlaßventils (5, 5 a, 5 b) derart steuert, daß er bei einer Verkürzung der Effektivlänge der Ansaugleitung (7) auf später verlegt wird.

6. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenverstellvorrichtung (9, 20) in einem bestimmten Betriebsbereich der Brenn­ kraftmaschine betätigbar ist, während die Einrichtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten zumindest in einem außerhalb dieses Betriebsbereiches liegenden weiteren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine betätig­ bar ist.

7. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der weitere Betriebsbereich der Brennkraft­ maschine ein Bereich ist, in welchem die Maschinendreh­ zahl über einem vorbestimmten Drehzahlwert liegt.

8. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenverstellvorrichtung (9, 20) und die Ein­ richtung (23) zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten über die Steuereinrichtung (21) derart steuerbar sind, daß in dem vorbestimmten Betriebsbereich und bei zunehmender Maschinendrehzahl die Effektivlänge der Ansaugleitung (7) verkürzt und der Schließzeitpunkt des Einlaßventils (5) auf später verlegt wird, während in dem genannten weiteren Betriebsbereich bei zunehmender Maschinendreh­ zahl nur der Schließzeitpunkt des Einlaßventil (5) auf später verlegt wird.