DE3609693C2 - - Google Patents

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Nobuaki Gotenba Shizuoka Jp Kayanuma
Taiyo Kawai
Norihisa Nakagawa
Hiroshi Susono Shizuoka Jp Nomura
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen je Zylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der Zeitschrift "Automotive Engineering", Dezember 1984, Seiten 89 bis 91, sind eine Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen je Zylinder und die mit derartigen Brennkraftmaschinen erreichbaren Vorteile bekannt, insbe­ sondere bei der Anwendung derartiger Brennkraftmaschinen bei Motorrädern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraft­ maschine mit drei Einlaßventilen je Zylinder zu schaffen, die mit Kraftstoffeinspritzung arbeitet und bei der im Brennraum ein sehr hoher Schichtungsgrad erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße zeitliche Steuerung der Einlaßventile, insbesondere des dritten Einlaßventils, die räumliche Anordnung sowie die zeitliche Steuerung des Einspritzven­ tils und die räumliche Anordnung und die lastabhängige Steuerung des Luftregelventils gewährleisten, daß im Brennraum ein stark geschichtetes Luft-Kraftstoffgemisch vorliegt, wenn es benötigt wird.
Aus der DE 35 08 763 A1 (Stand der Technik gemäß §3 Abs. 2 Ziff. 1 Patg) ist eine Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen bekannt, mit der der volumetrische Wir­ kungsrad verbessert werden kann, wenn die Brennkraft­ maschine im Schwerlastbereich arbeitet. Bei dieser Brenn­ kraftmaschine wird das im zweiten Einlaßkanal angeordnete Luftregelventil geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine unter Teillast arbeitet. Wenn das zweite Einlaßventil öffnet, steigt entsprechend das Unterdruckniveau im zweiten Einlaßkanal stromab des Luftregelventils sofort auf ein Niveau nahe dem Unterdruckniveau im Brennraum. Da die Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck im Brennraum und dem Unterdruck im zweiten Einlaßkanal stromab des Luftregelventils klein ist, strömt demgemäß stromab des Luftregelventils in den zweiten Einlaßkanal eingespritzter Kraftstoff mit einer sehr geringen Geschwindigkeit in den Brennraum. Entsprechend wird bei dieser Brennkraftmaschine der Kraftstoff weit weniger einfach im Brennraum verteilt, so daß es möglich ist, den Schichtungsgrad zu erhöhen. Bei dieser Brennkraftmaschine kann jedoch, da das zweite Einlaßventil während der letzten Hälfte des Saughubs geöffnet ist, um den Schichtungsgrad zu erhöhen, die gesamte in den zweiten Einlaßkanal eingespritzte Kraft­ stoffmenge nicht in den Brennraum eingeführt werden, da die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs aus dem zweiten Einlaßkanal in den Brennraum sehr niedrig ist, und Kraftstoff, der nicht in den Brennraum eingeführt wurde, wird in den Brennraum eingeführt, sobald das zweite Einlaßventil beim nächsten Saughub öffnet. Falls der im zweiten Einlaßkanal verbleibende Kraftstoff in den Brenn­ raum eingeführt wird, wird der Kraftstoff jedoch, wie oben erwähnt, im Mittelabschnitt des Brennraums angeordnet. Daraus ergibt sich das Problem, daß eine gute Schichtung des Luft-Kraftstoffgemisches im Brennraum nicht erreichbar ist. Falls die Öffnungszeit des zweiten Einlaßventils vorverlegt wird, um die gesamte Kraftstoffmenge aus dem zweiten Einlaßkanal in den Brennraum einzuführen, wird der Kraftstoff aus dem zweiten Einlaßkanal während des frühen Abschnitts des Saughubs in den Brennraum eingeführt, und daher ist es schwierig, eine gute Schichtung des Luft- Kraftstoffgemisches im Brennraum zu erhalten. Das heißt, wenn die Brennkraftmaschine derart gebaut ist, daß das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum durch Schließen des Luftregelventils, das im zweiten Einlaßkanal sitzt, geschichtet wird, ist es unmöglich, unabhängig von der Öffnungszeit des zweiten Einlaßventils eine gute Schich­ tung zu erzielen.
Die DE 35 15 043 A1 (Stand der Technik gemäß §3 Abs. 2 Ziff. 1 PatG) zeigt eine Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßventilen und Einlaßkanälen, bei der die Kraftstoff­ einspritzung nur im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine während des Saughubs beendet wird.
Die DE 32 33 486 A1 und die JP 59-2 00 028 zeigen jeweils Brennkraftmaschinen, bei denen zwei Einlaßkanäle und entsprechend zwei Einlaßventile vorgesehen sind, wobei die Einlaßventile nicht zeitlich unterschiedlich gesteuert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Beschreibung bevor­ zugter Ausüfhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Brenn­ kraftmaschine in Seitenansicht;
Fig. 2 einen Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine in Draufsicht;
Fig. 3 einen Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine in Seitenansicht, wobei ins­ besondere die Querschnittsform des Kolbens darge­ stellt ist;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kolben;
Fig. 5 eine Gesamtdarstellung der Brennkraftmaschine und einer elektronischen Steuereinheit;
Fig. 6 einen Querschnitt eines Abschnitts des Zylinder­ kopfs;
Fig. 7 ein Diagramm, das die Öffnungszeit der Einlaß­ ventile und die Kraftstoffeinpritzzeit dar­ stellt;
Fig. 8 ein Diagramm, das eine Änderung im Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses darstellt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Berechnung der Einspritz­ zeit;
Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Ablaufroutine einer Kraft­ stoffeinspritzung;
Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Steuerzeit und der Motordrehzahl darstellt;
Fig. 12 ein Diagramm, das einen im ROM-Speicher gespei­ cherten Anreicherungskoeffizienten darstellt;
Fig. 13 ein alternatives Flußdiagramm zur Berechnung der Einspritzzeit; und
Fig. 14 ein Diagramm, das den in dem ROM-Speicher ge­ speicherten Einspritzstartkurbelwinkel darstellt.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen einen Motorblock 1, einen Zylinderblock 2, einen im Zylinderblock 2 hin- und herbe­ wegbaren Kolben 3 und einen am Zylinderblock 2 befestig­ ten Zylinderkopf 4. Zwischen dem Kolben 3 und dem Zylin­ derkopf 4 ist ein Brennraum 5 ausgebildet und nahe der Mitte des Oberabschnitts des Brennraums 5 sitzt eine Zündkerze 6. An der Innenwand des Zylinderkopfs 4 sitzen ein erstes Einlaßventil 7, ein zweites Einlaßventil 8 und ein drittes Einlaßventil 9 sowie ein erstes Auslaßventil 10 und ein zweites Auslaßventil 11. Der Teller des ersten Einlaßventils 7 und der des zweiten Einlaßventils 8 haben etwa den selben Durchmesser, der des dritten Einlaßven­ tils 9 hat einen kleineren Durchmesser. Bezüglich einer Linie, die durch die Mittelpunkte des ersten Einlaßven­ tils 7 und des zweiten Einlaßventils 8 verläuft, ist das dritte Einlaßventil 9 zwischen dem ersten Einlaßventil 7 und dem zweiten Einlaßventil 8 entgegengesetzt zur Mitte des Brennraums 5 angeordnet. Ein nach unten vorstehender Vorsprung 4 b ist auf dem auf der Seite des dritten Ein­ laßventils angeordneten Außenrandbereich der Innenwand 4 a des Zylinderkopfs 4 ausgebildet. Zwischen der ebenen Grundfläche des Vorsprungs 4 b und dem ebenen Umfang der Oberfläche des Kolbens 3 ist ein S-förmiger Bereich aus­ gebildet. Der Vorsprung 4 b hat eine vertikale Seitenflä­ che 4 c, die sich bogenförmig längs der Umfangskante des dritten Einlaßventils 9 erstreckt; die Umfangskante des dritten Einlaßventils 9, das entgegengesetzt zur Mitte des Brennraums 5 angeordnet ist, ist von der vertikalen Seitenfläche 4 c des Vorsprungs 4 b umgeben. Die vertikale Seitenfläche 4 c ist einerseits mit einer vertikalen Sei­ tenfläche 4 d des Vorsprungs 4 b, der sich längs der Um­ fangskante des ersten Einlaßventils 7 erstreckt, und andererseits mit einer vertikalen Seitenfläche 4 e des Vorsprungs 4 b verbunden, der sich längs der Umfangskante des zweiten Einlaßventils 8 erstreckt.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, ist auf der Oberflä­ che des Kolbens 3 eine zylindrische Ausnehmung 3 a ausge­ bildet. Diese Ausnehmung 3 a ist derart exzentrisch zur Mittelachse des Kolbens 3 angeordnet, daß der Außenrand der Ausnehmung 3 a in der Draufsicht in Fig. 4 durch das dritte Einlaßventil 9 verläuft und daß die Zündkerze 6 in dem Randabschnitt der Ausnehmung 3 a angeordnet ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen ersten Einlaßkanal 12, einen zweiten Einlaßkanal 13 und einen dritten Einlaßka­ nal 14, die im Zylinderkopf 4 ausgebildet sind, und einen Auslaßkanal 15, der über die Auslaßventile 10, 11 mit dem Brennraum 5 verbunden und ebenfalls im Zylinderkopf 4 ausgebildet ist. Der erste Einlaßkanal 12 ist durch eine dünne Trennwand 16 vom dritten Einlaßkanal 14 getrennt; der zweite Einlaßkanal 13 ist durch eine dünne Trennwand 17 vom dritten Einlaßkanal 14 getrennt. Die Einlaßkanäle 12, 13 und 14 verlaufen parallel zueinander. Der dritte Einlaßkanal 14 sitzt zwischen dem ersten Einlaßkanal 12 und dem zweiten Einlaßkanal 13 und hat eine Querschnitts­ fläche, die kleiner als die des ersten Einlaßkanals 12 und die des zweiten Einlaßkanals 13 ist. Der erste Einlaßka­ nal 12, der zweite Einlaßkanal 13 und der dritte Einlaß­ kanal 14 sind mit demselben Ansaugrohr 18 verbunden und treffen im Inneren des Ansaugrohres 18 zusammen.
Der erste Einlaßkanal 12 ist über das erste Einlaßventil 7 mit dem Brennraum 5 verbunden. Dieser erste Einlaßkanal 12 ist wendelförmig, um im Brennraum 5 eine Verwirbelung zu erzeugen. Der zweite Einlaßkanal 13 ist über das zweite Einlaßventil 8 mit dem Brennraum 5 verbunden. Dieser zweite Einlaßkanal 13 ist gerade ausgebil­ det. Im Einlaßabschnitt des zweiten Einlaßkanals 13 sitzt ein Luftregelventil 19, dessen Ventilschaft 20 sich durch den ersten Einlaßkanal 12, den zweiten Einlaßkanal 13 und den dritten Einlaßkanal 14 erstreckt. Der dritte Einlaßkanal 14 ist über das dritte Einlaßventil 9 mit dem Brennraum 5 verbunden. Der dritte Einlaßkanal 14 weist gerade Form auf. An der Oberwand des dritten Einlaßkanals 14 ist ein Einspritzventil 21 angeordnet, aus dem Kraftstoff in Richtung auf die Hinterfläche des Ventiltellers des dritten Einlaßventils 9 eingespritzt wird.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist das Ansaugrohr 18 an einen Schwallraum 22 angeschlossen; der Schwallraum 22 ist über eine Einlaßleitung 23 und ein Luftdurchflußmesser 24 mit dem nicht dargestellten Luftfilter verbunden. In der Einlaßlei­ tung 23 sitzt eine mit dem nicht dargestellten Gaspedal verbundene Drosselklappe 25, deren Drosselklappenventil 26 mit einem Drosselschalter 27 verbunden ist. Der Dros­ selschalter 27 wird auf EIN gestellt, wenn die Drossel­ klappe 25 nahezu vollständig geöffnet ist. Das heißt, falls der Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 beispielsweise 90° beträgt, wenn die Drosseklappe 25 vollständig geöffnet ist, wird der Drosselschalter 27 auf EIN gestellt, sobald der Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 80° übersteigt. An den Ventilschaft 20 des Luftregelventils 19 ist ein Hebel 28 befestigt, dessen Spitze über eine Stellstange 29 mit der Membran 31 eines unterdruckbetätigten Antriebs 30 verbunden ist. Der Antrieb 30 umfaßt eine Unterdruckkam­ mer 32 und eine Atmosphärendruckkammer 33, die durch die Membran 31 getrennt sind. Zur Vorspannung der Membran 31 ist in der Unterdruckkammer 32 ist eine Druckfeder 34 ange­ ordnet. Die Unterdruckkammer 32 ist über ein Magnetventil 35, das zur Umgebungsluft hin geöffnet werden kann, mit einem Unterdruckspeicher 36 verbunden. Der Unterdruck­ speicher 36 ist über ein Rückschlagventil 37 mit dem Schwallraum 22 verbunden, wobei das Rückschlagventil 37 lediglich das Ausströmen von Luft aus dem Unterdruckspeicher 36 zuläßt; dadurch wird das Unterdruckniveau im Unterdruck­ speicher 36 auf dem maximalen im Schwallraum 22 erzeugten Unterdruckniveau gehalten. Auf dem Motorblock 1 sitzt ein Zündverteiler 38, dessen Rotor 39 durch die Brennkraftma­ schine mit der halben Drehzahl der nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben wird. Am Rotor 39 sind zwei Scheiben 40, 41 befestigt; zwei Kurbelwinkelsensoren 42, 43 sind derart angeordnet, daß sie gezahnten Außen­ randflächen der Scheiben 40, 41 jeweils gegenüberliegen. Der Kurbelwinkelsensor 42 erfaßt beispielsweise, daß sich der Kolben 3 des ersten Zylinders im oberen Totpunkt be­ findet; so erzeugt der Kurbelwinkelsensor 42 einen Aus­ gangsimpuls, wenn sich der Kolben 3 des ersten Zylinders im oberen Totpunkt befindet. Der Kurbelwinkelsensor 43 er­ zeugt jedesmal einen Ausgangsimpuls, wenn sich die Kur­ belwelle beispielsweise um 30° dreht. Entsprechend kann der Kurbelwinkel jedes Zylinders aus den Ausgangsimpulsen der Kurbelwinkelsensoren 42 und 43 errechnet werden; die Motordrehzahl kann durch die Ausgangssignale des Kurbel­ winkelsensors 43 ermittelt werden. Die Kurbelwinkelsenso­ ren 42, 43 sind an eine elektronische Steuereinheit 50 angeschlossen.
Der in Fig. 2 gezeigte dritte Einlaßkanal 14 ist stromauf des Einspritzventils 21 über eine Abgasrückführungsleitung 44 an den Auslaßkanal 15 angeschlossen; in der Abgasrückfüh­ rungsleitung 44 sitzt ein Abgasregelventil 45, das die Menge des aus dem Auslaßkanal 15 in den dritten Einlaßka­ nal 14 rückgeführten Abgases regelt.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die elektronische Steuer­ einheit 50 ist Digitalrechner konstruiert und weist einen ROM (read-only memory)-Speicher 52, einen RAM (random access memory)-Speicher 53, einen Zentralrecheneinheit (Mikroprozessor, etc) 54, eine Eingabe 55 und die Aus­ gabe 56 auf. Der ROM-Speicher 52, der RAM-Speicher 53, die Zentralrecheneinheit 54, die Eingabe 55 und die Aus­ gabe 56 sind durch eine zweiseitig gerichtete Sammel­ schiene 51 miteinander verbunden. Der Luftdurchflußmesser 24 erzeugt eine Ausgangsspannung, die zu der Menge der in die Brennkraftmaschinenzylinder eingeführten Luft propor­ tional ist. Dieser Luftdurchflußmesser 24 ist über einen AD (Analog/Digital)-Umsetzer 57 mit der Eingabe 55 ver­ bunden. Zusätzlich ist ein Kühlwassertemperaturfühler 46 am Motorblock 1 befestigt und erzeugt eine Ausgangsspan­ nung, die zur Kühlwassertemperatur proportional ist. Dieser Kühlwassertemperaturfühler 46 ist über einen AD- Umsetzer 58 mit der Eingabe 55 verbunden. Außerdem sind der Drosselschalter 27 und die Kurbelwinkelsensoren 42, 43 mit der Eingabe 55 verbunden. Die Ausgabe 56 ist über entsprechende Antriebskreise 59, 60 mit dem Einspritzventil 21 und dem Magnetventil 35 verbunden.
Fig. 6 zeigt einen Ventiltrieb, der alle Einlaßventile 7, 8, 9 gleichzeitig durch eine einzige Nockenwelle betäti­ gen kann. Ein Ende eines Kipphebels 61 ist über ein Drehlager 62 auf dem Zylinderkopf 4 gelagert; das andere Ende des Kipphebels 61 sitzt auf dem Oberende des zweiten Einlaßventils 8. Der Mittelabschnitt des Kipphebels 61 ist in Anlage an der Nockenfläche einer durch die Brenn­ kraftmaschine angetriebenen Nockenwelle 63. Demgemäß wird das zweite Einlaßventil 8 über den Kipphebel 61 mittels der Nockenwelle 63 betätigt. Das erste Einlaßventil 7 wird ebenfalls durch die Nockenwelle 63 betätigt, und zwar mittels eines Kipphebels, der in seiner Form dem Kipphebel 61 entspricht. Beim dritten Einlaßventil 9 ist im Gegensatz hierzu am Oberabschnitt des dritten Einlaß­ ventils 9 ein Ventilheber 64 eingepaßt. Der Ventilheber 64 ist in Anlage mit der Nockenfläche der Nockenwelle 63; demgemäß wird das dritte Einlaßventil 9 über den Ventil­ heber 64 mittels der Nockenwelle 63 betätigt.
In Fig. 6 bezeichnet a den Abstand zwischen dem Drehlager 62 und dem dritten Einlaßventil 9 b den Abstand zwischen dem Drehlager 62 und dem zweiten Einlaßventil 8. Aus Fig. 6 geht hervor, daß, falls das Nockenprofil der Nockenwel­ le 63 für das dritte Einlaßventil 9 gleich dem für das zweite Einlaßventil 8 ist, der Ventilhub des zweiten Einlaßventils 8 im Verhältnis b/a zu dem des dritten Einlaßventils 9 steht. Durch Anwendung des Ventiltriebs gemäß Fig. 6 ist es möglich, die Ventilhübe für das dritte Einlaßventil 9 und das zweite Einlaßventil 8 ein­ fach zu ändern.
Bei der Brennkraftmaschine ist, falls die Brennkraftmaschine unter Teillast betrieben wird, das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum geschichtet; in die­ sem Fall wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches derart geregelt, daß der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen 25 : 1 und 30 : 1 liegt. Falls im Gegensatz hierzu die Brennkraftmaschine mit hoher Last betrieben wird, wird zur Erzielung einer hohen Ausgangsleistung aus der Brennkraftmaschine im Brennraum ein homogenes Luft-Kraftstoffgemisch gebildet und gleichzeitig das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches verringert.
Um bei Betrieb der Brennkraftmaschine unter Teillast den Schichtungsgrad zu vergrößern, ist es notwendig, die Öff­ nungszeit des dritten Einlaßventils 9 und die Stoppzeit für den Einspritzvorgang des Einspritzventils 21 geeignet vorzugeben. Bei der vorliegenden Brennkraftmaschine sind demgemäß die Öffnungs- und die Stoppzeit sehr wichtig. Diese Öff­ nungs- und diese Stoppzeit werden nach der Beschreibung des Brennkraftmaschinenbetriebs näher erläutert.
Fig. 7 stellt die Öffnungszeit des ersten Einlaßventils 7, des zweiten Einlaßventils 8 und des dritten Einlaßven­ tils 9 dar. In Fig. 7 bezeichnet die Ordinate L einen Ventilhub und die Abszisse R einen Kurbelwinkel. Die Öffnungszeit des ersten Einlaßventils 7 und die Öffnungs­ zeit des zweiten Einlaßventils 8 entsprechen einander nahezu und sind daher durch eine einzige Kurve A darge­ stellt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, öffnen das erste Einlaßventil 7 und das zweite Einlaßventil 8 kurz vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Saughubs und werden bei einem Kurbelwinkel geschlossen, der den unteren Totpunkt (BDC) geringfügig übersteigt, d. h. zu Anfang des Kompressions­ hubs.
Die Öffnungszeit des dritten Einlaßventils 9 ist durch die Kurve B in Fig. 7 dargestellt. Wie aus Fig. 7 hervor­ geht, öffnet das dritte Einlaßventil 9 etwa in der Mitte des Saughubs und schließt zur selben Zeit, wenn das erste Einlaßventil 7 und das zweite Einlaßventil 8 geschlossen werden. Es ist notwendig, das dritte Einlaßventil 9 etwa in der Mitte des Saughubs zu öffnen, jedoch ist die Schließzeit des dritten Einlaßventils 9 vergleichsweise frei wählbar. Beispielsweise ist es möglich, das dritte Einlaßventil 9 kurz vor dem Schließen des ersten Einlaß­ ventils 7 und des zweiten Einlaßventils 8 zu schließen; es ist ebenfalls möglich, das dritte Einlaßventil 9 kurz nach dem Schließen des ersten Einlaßventils 7 und des zweiten Einlaßventils 8 zu schließen.
Wie im folgenden beschrieben, wird der Einspritzvorgang des Einspritzventils 21 beispielsweise kurz vor dem Schließen des dritten Einlaßventils 9 angehalten, so daß der voll­ ständige vom Einspritzer 21 eingespritzte Kraftstoff in den Brennraum 5 eingeleitet werden kann.
Im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine ist das Luftre­ gelventil 19 vollständig geschlossen; bei Betrieb der Brennkraftmaschine unter einen hohen Last ist das Luftre­ gelventil 19 vollständig geöffnet.
Wie oben erwähnt, ist das Luftregelventil 19 im Teillast­ betrieb vollständig geschlossen. Demgemäß wird, wenn das erste Einlaßventil 7 und das zweite Einlaßventil 8 ge­ öffnet sind, der Saughub gestartet und Luft wird nur durch den ersten Einlaßkanal 12, nicht jedoch durch den zweiten Einlaßkanal 13 in den Brennraum 5 eingeleitet. Da der erste Einlaßkanal 12 wendelförmig ist, strömt die Luft, während sie verwirbelt, aus dem ersten Einlaßkanl 12 in den Brennraum 5; dadurch wird im Brennraum, insbe­ sondere in der Ausnehmung 3 a eine starke Verwirbelung erzeugt. Wenn der Kolben 3 sich um einen halben Hub nach unten bewegt, öffnet das dritte Einlaßventil 9. Entspre­ chend strömt zu dieser Zeit das im dritten Einlaßkanal 14 durch den vom Einspritzventil 21 eingespritzten Kraftstoff gebildete Luft-Kraftstoffgemisch durch das dritte Einlaß­ ventil 9 in den Brennraum 5. Da, wie schon erwähnt, die Umfangskante des dritten Einlaßventils 9 durch die verti­ kale Seitenfläche 4 c des Vorsprungs 4 b umgeben ist, strömt ein großer Anteil des Luft-Kraftstoffgemisches aus dem dritten Einlaßkanal 14 in Richtung auf einen Bereich um die Zündkerze 6, die im Mittelbereich der oberen Begrenzungsfläche des Brennraums 5 angeordnet ist; ein kleiner Anteil des Luft-Kraftstoffgemisches strömt durch den zwischen dem dritten Einlaßventil 9 und der vertika­ len Seitenfläche 4 c gebildeten Spalt nach unten. Da der Ventilhub des dritten Einlaßventils 9 zu Beginn des Öff­ nungsvorgangs des dritten Einlaßventils 9 klein ist, ist der Anteil des Luft-Kraftstoffgemisches, das in den Brennraum 5 eingeleitet wird, klein. Während dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoffgemisch mit der im Brennraum 5 verwirbelnden Luft gemischt und bildet in dem Bereich nahe der Oberwand des Brennraums 5 ein mageres Luft- Kraftstoffgemisch. Außerdem ist zu dieser Zeit in der Ausnehmung 3 a nahezu unter Luft vorhanden.
Wenn der Kolben 3 sich weiter nach unten bewegt, ver­ größert sich der Ventilhub des dritten Einlaßventils 9, der Anteil des Luft-Kraftstoffgemisches, der aus dem dritten Einlaßkanal 14 in den Brennraum 5 strömt, ver­ größert sich entsprechend. Zu dieser Zeit strömt das Luft-Kraftstoffgemisch aus dem dritten Einlaßkanal 14 ebenfalls in Richtung auf einen Bereich um die Zündkerze 6, und zwar aufgrund des Vorhandenseins der vertikalen Seitenfläche 4 c.
Zu Anfang der letzten Hälfte des Saughubs wird, da der Ventilhub des ersten Einlaßventils 7 allmählich klein wird, der Anteil der aus dem ersten Einlaßkanal 12 in den Brennraum 5 einströmenden Luft entsprechend klein. Da im Gegensatz hierzu der Ventilhub des dritten Einlaßventils 9 groß wird, wird der Anteil des aus dem dritten Einlaß­ kanal 14 in den Brennraum 5 einströmenden Luft-Kraft­ stoffgemisches vergrößert. Dieses Luft-Kraftstoffgemisch wird aufgrund des Vorhandenseins der vertikalen Seiten­ fläche 4 c ebenfalls in einen Bereich um die Zündkerze 6 eingeführt; demgemäß wird das im oberen Bereich des Brennraums 5 gebildete Luft-Kraftstoffgemisch zunehmend fett. Je weiter sich das erste Einlaßventil 7 seiner Schließzeit nähert, desto fetter wird das im oberen Be­ reich des Brennraums 5 gebildete Luft-Kraftstoffgemisch. Demgemäß wird, wenn das erste Einlaßventil 7 und das dritte Einlaßventil 9 geschlossen sind, ein fettes Luft- Kraftstoffgemisch im oberen Bereich des Brennraums 5 gebildet. Außerdem wird das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum 5 in Richtung auf die Oberfläche des Kolbens 3 mager, und auf der Oberfläche des Kolbens 3 und innerhalb der Ausnehmung 3 a ist nahezu ausschließlich Luft vorhan­ den.
Beim Anlaufen des Kompressionshubs wird die Luft auf der Oberfläche des Kolbens 3 mit dem umgebenden mageren Luft- Kraftstoffgemisch gemischt und wird Bestandteil eines mageren Luft-Kraftstoffgemisches. Am Ende des Kompres­ sionshubes wird ein geringer Anteil des Luft-Kraftstoffge­ misches, der den Spalt zwischen dem dritten Einlaßventil 9 und der vertikalen Seitenfläche 4 c durchlaufen hat, in dem S-förmigen Raum, der als Verdichtungsraum ausgebildet ist, zusammengedrückt und aus dem verdichtenden, S-förmi­ gen Raum in Richtung auf die Zündkerze 6 als Verdich­ tungsstrom ausgestoßen. Das fette Luft-Kraftstoffgemisch, das um das dritte Einlaßventil 9 herum verbleibt, wird aufgrund dieses Verdichtungsstroms in dem Bereich um die Zündkerze 6 gesammelt. Demgemäß ist zu Ende der Verdich­ tung ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch in dem oberen Bereich des Brennraums 5 gesammelt, und ein mageres Luft- Kraftstoffgemisch ist nahe der Oberfläche des Kolbens 3 vorhanden. Entsprechend weist das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum 5 einen geschichteten Aufbau auf. Da das fette Luft-Kraftstoffgemisch im oberen Bereich des Brenn­ raums 5 gesammelt ist, befindet es sich in einem Bereich um die Zündkerze 6; dadurch kann das Luft-Kraftstoffge­ misch im Brennraum 5 durch die Zündkerze 6 zuverlässig gezündet werden. In diesem Fall, da innerhalb des Brenn­ raums 5 eine Verwirbelung erzeugt wird, verbreitet sich die Flamme des Luft-Kraftstoffgemisches schnell innerhalb des Brennraums 5.
Zusätzlich wird bei der geschilderten Brennkraftmaschine, wie aus Fig. 2 hervorgeht, das Abgas in den dritten Einlaßkanal 14 rückgeführt. Wenn das dritte Einlaßventil 9 geöffnet ist, wird das rückgeführte Abgas aufgrund des Vorhanden­ seins der vertikalen Seitenfläche 4 c gemeinsam mit dem Luft-Kraftstoffgemisch in einen Bereich um die Zündkerze 6 eingeführt. Das heißt, das rückgeführte Abgas wird aus­ schließlich mit dem im oberen Bereich des Brennraums 5 gesammelten, fetten Luft-Kraftstoffgemisch vermischt. Wie bekannt, wird beim Verbrennen des fetten Luft-Kraft­ stoffgemisches NOx erzeugt. Demgemäß wird bei der vorlie­ genden Erfindung das rückgeführte Abgas wirksam genutzt, um die Erzeugung von NOx niedrig zu halten.
Um dort, wo das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum 5 geschichtet ist, eine gute Verbrennung zu erzielen, ist es, wie schon erwähnt, notwendig, den Grad der Schichtung zu erhöhen. Hierzu ist es notwendig, die Öffnungszeit des dritten Einlaßventils 9 und die Stoppzeit des Einspritz­ vorgangs des Einspritzventils 21 geeignet festzusetzen. Das heißt, falls die Öffnungszeit des dritten Einlaßventils 9 zu weit vorgestellt ist, verringert sich der Schichtungs­ grad, da die Zuführung von Luft-Kraftstoffgemisch in den Brennraum 5 mit dem Anfang des Saughubs beginnt. Falls im Gegensatz hierzu die Öffnungszeit des dritten Einlaßven­ tils 9 zu weit nachgestellt ist, kann der gesamte vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoff während der Zeit, zu der das dritte Einlaßventil 9 geöffnet ist, nicht in den Brennraum 5 strömen. Der Kraftstoff, der nicht in den Brennraum 5 strömen kann, verbleibt im dritten Einlaßka­ nal 14, und der gesamte verbleibende Kraftstoff strömt in den Brennraum 5, wenn das dritte Einlaßventil 9 öffnet.
Wenn jedoch der gesamte verbleibende Kraftstoff beim Öffnen des dritten Einlaßventil 9 in den Brennraum 5 strömt, wird im Brennraum 5 in der Mitte des Saughubs ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch gebildet; dadurch ist es unmöglich, den Schichtungsgrad zu erhöhen.
Fig. 8 stellt den Verbrennungsgrenzwert des Luft-Kraft­ stoffgemisches dar. In Fig. 8 bezeichnet die Ordinate A/F den Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoffgemisches, das in die Motorzylinder einge­ führt wird, und die Abszisse OT stellt die Öffnungszeit des dritten Einlaßventils 9 dar. Wie aus Fig. 8 hervor­ geht, hat der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis­ ses des Luft-Kraftstoffgemisches ein Maximum, wenn das dritte Einlaßventil 9 etwa in der Mitte des Saughubs geöffnet wird. Der Verbrennungsgrenzwert des Luft-Kraftstoffge­ misches steht für den Schichtungsgrad; d. h., der Schich­ tungsgrad wird maximal, wenn das dritte Einlaßventil 9 etwa in der Mitte des Saughubs öffnet. Zusätzlich kann, wie in Fig. 8 dargestellt, ein hoher Schichtungsgrad er­ zielt werden, wenn das dritte Einlaßventil 9 bei einem Kurbelwinkel öffnet, der in einem Bereich von 20° von dem der Mitte des Saughubs nach oben oder nach unten entfernt ist. Demgemäß ist es nicht immer notwenidg, die Öffnungs­ zeit des dritten Einlaßventils 9 so vorzugeben, daß es genau in der Mitte des Saughubs öffnet; das ist auch im Falle der geschilderten Brennkraftmaschine der Fall, bei der das dritte Einlaß­ ventil 9 etwa in der Mitte des Saughubs öffnet.
Wie schon erwähnt, ist es, falls der vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoff im dritten Einlaßkanal 14 ver­ bleibt, unmöglich, das Luft-Kraftstoffgemisch im Brenn­ raum ausreichend zu schichten; außerdem wird das Ansprechverhalten bei einem Anstieg der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine beim Beschleunigungsvorgang ver­ schlechtert. Demgemäß ist es notwendig, den gesamten durch das Einspritzventil 21 eingespritzten Kraftstoff wäh­ rend des Saughubs in den Brennraum 5 einzuführen. Das heißt, falls der Einspritzvorgang während des Saughubs zu früh stattfindet, wird der vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoff im dritten Einlaßkanal 14 gespeichert, da das dritte Einlaßventil 9 geschlossen ist, wenn der Ein­ spritzvorgang durchgeführt wird. Dann strömt der so ge­ speicherte Kraftstoff in den Brennraum 5, wenn das dritte Einlaßventil 9 öffnet. Dadurch wird der Schichtungsgrad niedrig. Daher ist es notwendig, die Einspritzzeit so weit wie möglich zu verzögern.
Es hat sich herausgestellt, daß, falls der vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoff die Innenwand des dritten Einlaßkanals 14 oder die Rückfläche des Ventilstellers des dritten Einlaßventils 9 erreicht, bevor der Kolben 3 den unteren Totpunkt erreicht, wie durch die Linie C in Fig. 7 dargestellt, es möglich ist, den gesamten durch das Einspritzventil 21 eingespritzten Kraftstoff in den Brennraum 5 einzuführen. Kraftstoff wird durch das Einspritzventil 21 eingespritzt und dann nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums erreicht der Kraft­ stoff beispielsweise die Rückfläche des Ventiltellers des dritten Einlaßventils 9. Dieser abgelaufene Zeitraum ist nahezu konstant, der diesem abgelaufenen Zeitraum ent­ sprechende Kurbelwinkel ändert sich jedoch in Überein­ stimmung mit einer Änderung der Motordrehzahl. Das heißt, der Kurbelwinkelbereich zwischen einem Kurbelwinkel, bei dem der Kraftstoff das Einspritzventil 21 verläßt, und einem Kurbel­ winkel, bei dem der Kraftstoff das dritte Einlaßventils 9 erreicht, wird groß, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Um zu gewährleisten, daß die zuletzt eingespritzen Kraft­ stoffanteile die Rückfläche des Ventilstellers des dritten Einlaßventils 9 bei einem Kurbelwinkel nahe dem unteren Totpunkt erreichen, ist es notwendig, die Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung vorzustellen, wenn sich die Motor­ drehzahl erhöht. Der oben erwähnte abgelaufene Zeitraum hängt ebenfalls von der Luftströmungsgeschwindigkeit innerhalb des dritten Einlaßkanals 14 ab. Die Luftströmungs­ geschwindigkeit innerhalb des dritten Einlaßkanals 14 steigt bei einem Anstieg der Motordrehzahl und bei aus­ schließlicher Betrachtung der Luftströmungsgeschwindig­ keit ist es notwendig, die Stoppzeit der Kraftstoffein­ spritzung bei einem Anstieg der Motordrehzahl zu verzö­ gern.
Die optimale Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung, bei der die Luftströmungsgeschwindigkeit in Betracht gezogen ist, ist in Fig. 7 durch die Kurve D dargestellt. In Fig. 7 bezeichnet die Ordinate N eine Motordrehzahl, die Abszis­ se R einen Kurbelwinkel. Wie aus der Kurve D in Fig. 7 hervorgeht, wird die Stoppzeit der Kraftstoffeinsprit­ zung, die durch einen Kurbelwinkel R dargestellt wird, vorgestellt, wenn die Motordrehzahl N ansteigt. Wie oben erwähnt, erhöht sich jedoch die Luftströmungsgeschwindig­ keit innerhalb des dritten Einlaßkanals 14, wenn die Motordrehzahl N ansteigt. Dementsprechend wird der Ände­ rungsgrad der Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung in bezug auf einen Anstieg der Motordrehzahl N klein, wenn die Motordrehzahl N ansteigt, wenn der Motor mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl betrieben wird. Wenn die Einspritzung des Einspritzventils 21 bei einem durch die Kurve D in Fig. 7 dargestellten Kurbelwinkel gestoppt wird, erreichen die zuletzt eingespritzten Kraftstoffan­ teile die Rückfläche des Ventiltellers des dritten Einlaß­ ventils 9 bei einem Kurbelwinkel nahe dem unteren Tot­ punkt C des Saughubs, unabhängig von der Motordrehzahl. Demgemäß wird der gesamte durch das Einspritzventil 21 einge­ spritzte Kraftstoff in den Brenraum 5 eingeführt, während das dritte Einlaßventil 9 geöffnet ist. Ein großer Anteil des Luft-Kraftstoffgemisches wird in den Brennraum 5 zu Ende des Saughubs eingeführt. Dadurch kann der Schich­ tungsgrad vergrößert werden. In Fig. 7 bezeichnet τ 0 eine Steuerzeit von der Stoppzeit der Kraftstoffeinsprit­ zung zum unteren Totpunkt; τ bezeichnet eine Kraftstoff­ einspritzzeit.
Wenn die Brennkraftmaschine unter einer schweren Last läuft, ist das Luftregelventil 19 vollständig geöffnet; der Anteil des vom Einspritzventil 21 eingespritzten Kraft­ stoffs wird mit einer vorgegebenen Rate erhöht. Wenn das Luftregelventil 19 geöffnet ist, wird Luft sowohl aus dem ersten Einlaßkanal 12 als auch dem zweiten Einlaßkanal 13 in den Brennraum 5 eingeführt; der volumetrische Wirkungs­ grad wird erhöht. In diesem Fall wird der Einspritzvor­ gang des Einspritzventils 21 bei einem durch die Kurve E in Fig. 7 dargestellten Kurbelwinkel angehalten, d. h., kurz bevor das erste Einlaßventil 7 und das zweite Einlaßven­ til 8 geöffnet werden. In Fig. 7 ist für diesen Fall eine Kraftstoffeinspritzzeit mit τ′ bezeichnet. Wenn, wie bei τ dargestellt, die Kraftstoffeinspritzzeit vorgestellt wird, wird der vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraft­ stoff im dritten Einlaßkanal 9 gespeichert; dieser Kraft­ stoff wird in den Brennraum 5 eingeführt, sobald das dritte Einlaßventil 9 öffnet. Dadurch wird, wie bereits erwähnt, der Schichtungsgrad niedrig. Da der im dritten Einlaßkanal 14 gespeicherte Kraftstoff durch die im er­ sten Einlaßkanal 12 und im zweiten Einlaßkanal 13 fließenden Luftströmungen in den ersten Einlaßkanal 12 und den zweiten Einlaßkanal 13 gesaugt wird, wird das Luft-Kraftstoffgemisch des weiteren ebenfalls aus dem ersten Einlaßkanal 12 und dem zweiten Einlaßkanal 13 in den Brennraum 5 eingeführt. Wenn die Brennkraftmaschine unter einer hohen Last läuft, wird der Schichtungsgrad extrem niedrig; ein etwa gleichförmiges Luft-Kraftstoff­ gemisch wird im Brennraum 5 ausgebildet. Dadurch ent­ steht, selbst wenn der Anteil des vom Einspritzventil 21 eingespritzten Kraftstoffs mit einer vorgegebenen Rate erhöht wird, keine Gefahr, daß um die Zündkerze 6 herum ein extrem fettes Luft-Kraftstoffgemisch gebildet wird. Dadurch kann eine gute Zündung erreicht werden; da der Anteil des vom Einspritzventil 21 eingespritzten Kraftstoffs um eine vorgegebene Rate erhöht wird, kann auch eine große Motorausgangsleistung erzeugt werden.
Um den Schichtungsgrad zu erhöhen, ist es am besten, die Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung entlang der Kurve D in Fig. 7 zu ändern. Jedoch verlangt diese Änderung der Stoppzeit eine komplizierte Steuerung der Einspritzung.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es mög­ lich, die Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung bei einem durch die gestrichelte Linie H in Fig. 7 dargestellten festen Kurbelwinkel zu halten, wenn die Brennkraftma­ schine im Teillastbereich läuft. Das heißt, bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Einspritzung des Einspritzventils 21, wenn die Brennkraftmaschine unter Teillast läuft, kurz vor der Schließung des dritten Einlaßventils 9 gestoppt, unabhängig von der Motordrehzahl.
Für dieses Ausführungsbeispiel gilt, daß der Schichtungs­ grad im Vergleich zu dem durch die Kurve D in Fig. 7 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel etwas geringer wird. Die Kurve D ändert sich mit der Bauart der Brenn­ kraftmaschine, und es ist sehr zeit- und arbeitsaufwen­ dig, die Kurve D zu bestimmen. Nichtsdestotrotz kann sie bei dem alternativen Ausführungsbeispiel einfach festgesetzt werden, da die Stoppzeit der Kraftstoffein­ spritzung als Konstante aufrecht erhalten wird. Je nach Anforderung wird das erste oder das alternative Ausfüh­ rungsbeispiel benutzt.
Die Steuerung des Einspritzventils 21 und des Luftregelven­ tils 19 wird im folgenden unter Bezugnahme auf in den Fig. 9 und 10 dargestellte Flußdiagramme beschrieben.
In Fig. 9 werden beim Schritt 70 das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 43, das die Motordrehzahl N dar­ stellt, und das Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers 24, das die in die Motorzylinder eingeführte Luftmenge Q darstellt, in die Zentralrecheneinheit 54 eingegeben. Beim Schritt 71 wird der Quotient Q/N berechnet. Q/N stellt die Luftmenge dar, die je Zyklus in jeden Zylinder eingeführt wird und entspricht demgemäß der Motorlast. Dann wird bei Schritt 72 aus der Gleichung τ p =K₁×Q/N eine Einspritzgrundimpulslänge τ p errechnet; K 1 ist konstant. Bei Schritt 73 wird entschieden, ob der Dros­ selschalter 27 auf EIN steht, d. h., ob die Drosselklappe 25 nahezu vollständig geöffnet ist. Falls die Drossel­ klappe 25 nicht nahezu vollständig geöffnet ist, geht das Programm auf Schritt 74, und es wird entschieden, ob die Motordrehzahl N größer als eine vorgegebene Drehzahl N O , beispielsweise 3000 U/min ist. Falls N < N O , geht das Programm auf Schritt 75, und es werden Werte, die anzei­ gen, das das Magnetventil 35 deenergiert werden soll, in der Ausgabe 56 geschrieben. Zu dieser Zeit ist die Unter­ druckkammer 32 des Antriebs 30 mit dem Unterdruckspeicher 36 über das Magnetventil 35 verbunden. Daher bewegt sich die Membran 31 in Richtung auf die Unterdruckkammer 32, wodurch das Luftregelventil 19 vollständig geschlossen wird. Dann, bei Schritt 76 wird die Steuerzeit τ O zwi­ schen der Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung und dem unteren Totpunkt berechnet. Wie vorher erwähnt, wird, beim ersten Ausführungsbeispiel, die Stoppzeit der Kraftstoff­ einspritzung längs der Kurve D in Fig. 7 verändert. Entsprechend wird, wie aus Fig. 11 hervorgeht, die Steuerzeit τ O in Übereinstimmung mit einem Wechsel der Motordrehzahl N verändert. Die Beziehung zwischen der Steuerzeit τ O und der Motordrehzahl N ist im ROM-Spei­ cher 52 als Gleichung oder in einer Wertetabelle gespei­ chert. Entsprechend wird, beim ersten Ausführungsbei­ spiel, bei Schritt 76 die Steuerzeit τ O aus den im ROM- Speicher 52 gespeicherten Werten berechnet. Bei dem alter­ nativen Ausführungsbeispiel wird, wie vorher erwähnt, die Steuerzeit τ O als Konstante unabhängig von der Mo­ tordrehzahl N gehalten. Entsprechend wird bei dem alter­ nativen Ausführungsbeispiel in Schritt 76 eine vorgege­ bene Zeit als Steuerzeit τ O eingegeben.
Bei Schritt 77 wird für den Anreichungskoeffizienten K 2 1,0 eingegeben und die Routine geht dann zu Schritt 78 über. Bei Schritt 78 wird eine tatsächliche Einspritzim­ pulslänge τ aus der Gleichung τ = K 2 · K 3 · τ p + τ r berechnet; K 3 ist ein Korrekturkoeffizient und τ r eine ungültige Einspritzzeit. Dann, bei Schritt 79, wird aus der Glei­ chung R 1 = R 0 - (τ + τ 0) die Startzeit R 1 der Einspritzung des Einspritzventils 21 berechnet; R 0 ist der Kurbelwinkel des unteren Totpunkts (BTC) des Saughubs. In der oben genannten Gleichung ist τ der Kurbelwinkel, bei dem die Einspritzung von Kraftstoff durchgeführt wird, und τ 0 der der Steuerzeit entsprechende Kurbelwinkel. In Schritt 79 wird der Einspritzstartkurbelwinkel R 1 in bezug auf den Referenzkurbelwinkel R 0 berechnet. In Schritt 80 wird der Einspritzstoppkurbelwinkel R 2 in bezug auf den Refe­ renzkurbelwinkel R 0 aus der Gleichung R 2 = R 0 - τ 0 berechnet. In Schritt 81 wird der Einspritzstartkurbel­ winkel R 1 und der so berechnete Einspritzstoppkurbelwin­ kel R 2 im RAM-Speicher 53 gespeichert.
Wenn bei Schritt 73 entschieden wird, daß der Drossel­ schalter 27 auf EIN steht, oder wenn bei Schritt 74 entschieden wird, daß die Motordrehzahl N größer als N 0 ist, geht die Routine zu Schritt 82 über, und Werte, die anzeigen, daß das Magnetventil 35 energiert werden soll, werden in der Ausgabe 56 geschrieben. Da zu dieser Zeit die Unter­ druckkamer 32 des Antriebs 30 über das Magnetventil 35 zur Umgebungsluft geöffnet ist, bewegt sich die Membran 31 in Richtung auf die Atmosphärendruckkammer 33, wodurch das Luftregelventil 19 vollständig geöffnet wird. Bei Schritt 83 wird ein vorgegebener Kurbelwinkel G für die Steuerzeit τ 0 eingegeben. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist dieser vorgegebene Kurbelwinkel G ein Kurbelwinkel zwi­ schen dem unteren Totpunkt C und einem Kurbelwinkel, der eine Stellung kurz vor Öffnung des ersten Einlaßventils 7 und des zweiten Einlaßventils 8 einnimmt.
In Schritt 84 wird der Anreicherungskoeffizient K 2 erhal­ ten. Wie in Fig. 12 dargestellt, wird der Anreicherungs­ koeffizient K 2 durch Q/N und N bestimmt, und die Anrei­ cherungskoeffizienten K 11, . . . K mn , die in Fig. 8 darge­ stellt sind, werden als Feld im ROM-Speicher 52 gespei­ chert. Der Anreicherungskoeffizient K 2 ist größer als 1,0 und wird so groß wie Q/N und N. Bei Schritt 78 wird die Kraftstoffeinspritzzeit τ berechnet. Da zu diesem Zeit­ punkt der Anreicherungskoeffizient K 2 größer als 1,0 ist, wie oben erwähnt, wird der vom Einspritzventil 21 einge­ spritzte Kraftstoff vermehrt. Bei Schritte 80 wird der Einspritzstoppkurbelwinkel R 2 berechnet. Da zu dieser Zeit τ 0 der vorgegebene Kurbelwinkel G ist, wird die Stoppzeit der Kraftstoffeinspritzung an einem Kurbelwin­ kel festgelegt, der einer Stellung kurz vor dem Öffnen des ersten Einlaßventils 7 und des zweiten Einlaßventils 8 entspricht.
Fig. 10 zeigt eine Einspritzablaufroutine. Diese Routine läuft durch sequentielle Unterbrechungen ab, die nach jedem vorgegebenen Zeitraum durchgeführt werden. Bei Schritt 90 gemäß Fig. 10 wird der vorliegende Kurbelwin­ kel CA aus den Augangssignalen der Kurbelwinkelsensoren 42, 43 berechnet. In Schritt 91 wird entschieden, ob der vorliegende Kurbelwinkel CA gleich dem im RAM-Speicher 53 gespeicherten Einspritzstartkurbelwinkel R 1 ist. Falls CA gleich R 1 ist, geht die Routine zu Schritt 92 über. Bei Schritt 92 werden Werte, die anzeigen, daß der Kraft­ stoffeinspritzvorgang gestartet werden soll, in der Aus­ gabe 56 geschrieben, und daraufhin wird die Kraftstoff­ einspritzung vom Einspritzventil 21 gestartet. Wenn bei Schritt 91 entschieden wird, daß der vorliegende Kurbel­ winkel CA nicht gleich dem Einspritzstartkurbelwinkel R 1 ist, geht die Routine zu Schritt 93 über, und es wird entschieden, ob der vorliegende Kurbelwinkel CA gleich dem Einspritzstoppkurbelwinkel R 2 ist. Falls CA = R 2, geht die Routine zu Schritt 94 über. Bei Schritt 94 werden Daten, die anzeigen, daß die Kraftstoffeinsprit­ zung gestoppt werden soll, in der Ausgabe 56 geschrieben, und so wird der Einspritzvorgang des Einspritzventils 21 angehalten.
Wie aus dem Flußdiagramm gemäß Fig. 9 hervorgeht, wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 kleiner als der vorgegebene Öffnungsgrad und die Motordrehzahl N niedriger als die vorgegebene Drehzahl N 0 sind, das Luft­ regelventil 19 geschlossen, und die Kraftstoffeinsprit­ zung wird bei einem durch die Kurve D in Fig. 7 darge­ stellten Kurbelwinkel angehalten. Dadurch wird der Schichtungsgrad vergrößert und eine gute Verbrennung erzielt. Wenn das dritte Einlaßventile 9 öffnet, fließt zusätzlich Luft innerhalb des dritten Einlaßkanals 14. Dadurch kann die Verdunstung des Kraftstoffs im dritten Einlaßkanal 14 unterstützt werden, wodurch eine gute Zündung erreichbar ist.
Im Gegensatz hierzu ist, wenn die Drosseklappe 25 nahezu vollständig geöffnet oder wenn die Motordrehzahl N höher als N 0 ist, das Luftregelventil 19 geöffnet, und die Kraft­ stoffeinspritzung wird bei dem vorgegebenen, in Fig. 7 durch E dargestellten Kurbelwinkel angehalten. Dadurch wird der Schichtungsgrad niedrig, wie schon erwähnt, und ein etwa gleichförmiges Luft-Kraftstoffgemisch wird im Brennraum 5 gebildet. Zusätzlich wird in diesem Fall die vom Einspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht, wodurch der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses niedrig wird. Da jedoch, wie oben erwähnt, der Schich­ tungsgrad niedrig wird, besteht keine Gefahr, daß das Luft-Kraftstoffgemisch im Bereich um die Zündkerze 6 extrem fett wird. Dadurch kann eine gute Zündung erzielt werden. Des weiteren kann, da der Mittelwert des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses niedrig wird, eine hohe Motor­ ausgangsleistung erreicht werden.
Fig. 13 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Flußdiagramms, das angewendet wird, um den Einspritz­ startkurbelwinkel R 1 und den Einspritzstoppkurbelwinkel R 2 zu erhalten. Die in Fig. 13 dargestellten Schritte 100 bis 102 entsprechen den Schritte 70 bis 71 gemäß Fig. 9. Daher wird eine entsprechende Erläuterung ausgelassen. Bei Schritt 103 gemäß Fig. 13 wird entschieden, ob Q/N größer als ein vorgegebener Wert H ist, d. h., ob die Brennkraftmaschine im Schwerlastbereich betrieben wird. Falls die Brennkraftmaschine nicht im Schwerlastbereich betrieben wird, geht die Routine zu Schritt 104 über, und es wird entschieden, ob die Motordrehzahl N höher als eine vorgegebene Drehzahl N 0 ist. Falls N < N 0, wird das Luftregelventil 19 bei Schritt 105 geschlossen, und dann, bei Schritt 106, wird für den Anreicherungskoeffizienten K 2 1,0 eingegeben. Dann, in Schritt 107, wird die Kraft­ stoffeinspritzzeit τ berechnet, und dann, bei Schritt 108, wird der Einspritzstartkurbelwinkel R 1 aus einem Feld erhalten. Das heißt, die Beziehung zwischen dem Ein­ spritzstartkurbelwinkel R 1, Q/N und N ist im ROM-Speicher 52 als Feld gespeichert, wie in Fig. 14 dargestellt. Bei Schritt 108 wird deR Einspritzstartkurbelwinkel R 1 aus Werten R 11, R 12, . . . Q mn berechnet, die im ROM-Speicher 52 gespeichert sind. Dann, bei Schritt 109, wird der Ein­ spritzstoppkurbelwinkel R 2 aus der Gleichung R 2 = R 1 + τ berechnet, und dann, bei Schritt 110, werden R 1 und R 2 im ROM-Speicher 53 gespeichert.
Falls Q/N < H, oder falls N <N 0, geht die Routine auf Schritt 111 über. Bei Schritt 111 wird das Luftregelven­ til 19 vollständig geöffnet, und dann, bei Schritt 112, wird der Anreicherungskoeffizient K 2 aus dem ROM-Speicher 52 gespeicherten Feld erhalten, wie in Fig. 12 darge­ stellt. Der wesentliche Unterschied zwischen diesem Aus­ führungsbeispiel und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 liegt darin, daß bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel der Einspritzstartkurbelwinkel R 1 durch Berechnet erhalten wird, während bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel der Einspritzstartkur­ belwinkel R 1 in Form des Felds im ROM-Speicher 52 gespei­ chert ist.
Wie oben erwähnt, kann eine gute Verbren­ nung erreicht werden, sogar für den Fall, daß ein extrem mageres Luft-Kraftstoffgemisch mit einem Mittelwert des Luft-Kraftsoff-Verhältnisses zwischen 25 : 1 und 30 : 1 angewendet wird, da es ja möglich ist, den Schichtungs­ grad zu vergrößern.

Claims (12)

1. Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen je Zylinder, von denen das erste Einlaßventil (7) in einem ersten, mit einem im Zylinder vorgesehenen Brennraum (5) verbundenen Einlaßkanal (12), das zweite Einlaßventil (8) in einem zweiten, mit dem Brennraum (5) verbundenen Einlaßkanal (13) und das dritte Einlaßventil (9) in einem dritten, mit dem Brennraum (5) verbundenen Einlaßkanal (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Einlaßventil (7, 8) bei einem Kurbelwinkel kurz vor dem oberen Totpunkt eine Saughubs öffnen und kurz nach Beginn eines Kompressionshubs schließen, daß das dritte Einlaßventil (9) etwa in der Mitte des Saughubs öffnet und kurz nach Beginn des Kompressionshubs schließt, daß der erste Einlaßkanal (12) derart gestaltet ist, daß eine ihn durchlaufende Strömung im Brennraum (5) eine Verwirbelung erzeugt, daß im zweiten Einlaßkanal (13) ein Luftregelventil (19) angeordnet ist, das bei übersteigen einer vorgegebenen Motorlast geöffnet wird, und daß im dritten Einlaßkanal (14) ein Einspritzventil (21) angeord­ net ist, das durch eine elektronische Steuereinheit (50) derart gesteuert wird, daß bei Betrieb der Brennkraft­ maschine unterhalb der vorgegebenen Motorlast die Kraft­ stoffeinspritzung während des Saughubs beendet wird.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) bei Betrieb der Brennkraftmaschine oberhalb der vorgegebenen Motorlast die Kraftstoffeinspritzung kurz vor Öffnung des ersten Einlaßventils (7) und des zweiten Einlaßventils (8) stoppt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) bei Betrieb der Brennkraftmaschine unterhalb der vorgegebenen Motorlast die Kraftstoffeinspritzung kurz vor Schließung des ersten Einlaßventils (7) und des zweiten Einlaßventils (8) stoppt.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) bei Betrieb der Brennkraftmaschine unterhalb der vorgegebenen Motorlast die Kraftstoffeinspritzung bei einem vorgegebe­ nen Kurbelwinkel (H) stopt.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) die Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Motordrehzahl steuert, um den Stoppzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung vorzustellen, wenn die Motordrehzahl (N) bei einer niedrigeren als der vorgegebenen Motorlast ansteigt.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stoppzeit der Kraftstoffeinprizung vom Ende des Saughubs zum Beginn des Saughubs verschoben wird, wenn die Motorlast niedriger als die vorgegebene Last ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Änderungsgrad der Stoppzeit der Kraft­ stoffeinspritzung in bezug auf einen Anstieg der Motor­ drehzahl (N) geringer wird, wenn die Motordrehzahl (N) vergleichsweise hoch ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) die Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Motordrehzahl (N) derart steuert, daß der Einspritzstartkurbelwinkel (R 1) auf Grundlage der Motorlast (Q/N) und der Motordrehzahl (N) berechnet wird.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (50) einen Speicher (52) aufweist, in dem die Beziehung zwischen dem Einspritzstartkurbelwinkel (R 1) der Motorlast (Q/N) und der Motordrehzahl (N) gespeichert ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus der Motorlast (Q/N) und der Motordreh­ zahl (N) eine Einspritzgrundimpulslänge (t p ) berechnet wird, die verlängert wird, wenn die Motorlast (Q/N) die vorgegebene Last übersteigt und wenn die Motordrehzahl (N) eine vorgegebene Drehzahl (No) übersteigt.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Einlaßventiltrieb mit einer einzigen Nocken­ welle (63), die das erste Einlaßventil (7), das zweite Einlaßventil (8) und das dritte Einlaßventil (9) gleich­ zeitig betätigt.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einlaßventiltrieb Kipphebel (61) auf­ weist und daß das erste Einlaßventil (7) und das zweite Einlaßventil (8) durch die Nockenwelle (63) über die Kipphebel (61) betätigt wird, und daß das dritte Einlaß­ ventil (9) unmittelbar durch die Nockenwelle (63) betätigt wird.
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