DE3631474C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für eine Brenn­ kraftmaschine mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Ansaugsystem, das eine zu jedem Brennraum führende Ansaugleitung aufweist und mit einem Klappen­ ventil ausgestattet ist, welches öffnet, sobald das Aus­ maß der Gaspedalbetätigung einen vorbestimmten Wert über­ steigt. Außerdem ist bei diesem Ansaugsystem ein Bypass- Kanal vorgesehen, der das Klappenventil umgeht, im Quer­ schnitt kleiner als die Haupt-Ansaugleitung ist und ein Zeitsteuer-Ventil aufweist, welches den Bypass-Kanal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bei jedem Zyklus schließt.

Bei dem Ansaugsystem gemäß der JP-OS 58-23 245 ist eine Ansaugleitung mit einem Klappenventil vorgesehen, welches offen steht, wenn das Ausmaß der Gaspedalbetätigung nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert wird. Außerdem ist zur Umgehung des Klappenventils ein Bypass-Kanal vor­ gesehen. Der Bypass-Kanal ist in seinem Querschnitt kleiner als die Ansaugleitung und enthält ein Drehventil, das mit der halben Drehzahl der Nockenwelle umläuft. Wenn das Aus­ maß der Gaspedalbetätigung kleiner als der erwähnte vor­ bestimmte Wert ist, d.h. bei Betrieb im Bereich niedriger Last, ist das Klappenventil geschlossen, so daß Ansaug­ luft dem Brennraum ausschließlich über den Bypass-Kanal zugeführt wird. Dadurch erhöht sich die Strömungsgeschwin­ digkeit der Ansaugluft und es entsteht ein Drall des Luft/ Brennstoff-Gemisches im Brennraum, so daß darin die Ver­ brennung verbessert wird. Der Bypass-Kanal wird durch das Drehventil in der Mitte des Ansaughubes zum Zweck der Ver­ ringerung des Pumpverlustes gesperrt, wodurch der Brenn­ stoffverbrauch verringert wird. Ist das Ausmaß der Gas­ pedalbetätigung nicht kleiner als der genannte vorbestimmte Wert, d. h. bei Betrieb im Bereich hoher Last, dann macht das Klappenventil auf und öffnet dadurch die Ansaugleitung. Ansaugluft wird dann dem Brennraum sowohl durch die Ansaug­ leitung als auch durch den Bypass-Kanal zugeführt, so daß hierdurch die abgegebene Leistung erhöht wird.

Dieses bekannte Ansaugsystem zeitigt jedoch das folgende Problem: Im Bereich geringer Last wird eine Verringerung des Pumpverlustes durch einen sog. MILLER-Takt erhalten, der durch das Schließen des Drehventils in der Mitte des Ansaughubes erzeugt wird. Wenn das Ausmaß der Gaspedal­ betätigung bis auf den vorbestimmten Wert gesteigert wird und demzufolge das Klappenventil öffnet, dann wird Ansaug­ luft auch durch die Ansaugleitung zugeführt und das tat­ sächliche Ende des Ansaugvorganges wechselt abrupt von der Mitte des Ansaughubes zum Ende des Ansaughubes, d. h. die Betriebsweise des Motors ändert sich ebenso abrupt vom MILLER-Verfahren zu dem normalen oder OTTO-Verfahren. Das bedingt einen Drehmomentstoß und verhindert, daß die Ausgangsleistung des Motors gleichmäßig gesteigert werden kann.

Bei einem anderen bekannten Ansaugsystem, das nicht zu der eingangs beschriebenen Gattung zählt (DE-OS 32 46 855), istzusätzlich zur Ansaugleitung ein Strömungskanal zur Zuführung von zusätzlicher Ladeluft mittels eines Laders vorgesehen. Im Teillastbetrieb ist dieser Strömungskanal versperrt, wird jedoch mittels eines Drehventils gesteuert geöffnet, sobald dem Motor durch Öffnen der Drosselklappe mehr Last abverlangt wird. Ist bei höherer Lastanforderung der Lader zugeschaltet, dann erfolgt eine Steuerung der Öffnungszeit des Drehventils in Abhängigkeit von der Motor­ drehzahl derart, daß mit steigender Motordrehzahl die Öffnungszeit des Drehventils auf frührer verschoben wird. Hierdurch wird der Umstand ausgenützt, daß bei höherer Motordrehzahl ein Rückschieben der Ladung auch bei früh­ zeitiger Zufuhr während des Ansaughubes nicht mehr auf­ tritt. Eine lastabhängige Steuerung findet zu dieser Zeit nach dem Öffnen des Drehventils nicht mehr statt.

Im Hinblick auf die vorstehenden Darlegungen besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Ansaug­ system für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Drehmomentenstöße nach dem Öffnen der Klappenventile verhindert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Aus­ gestaltung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Erfindungsgemäß ist somit ein Ansaugsystem für eine Brenn­ kraftmaschine vorgesehen, das eine erste Ventilanordnung aufweist, welche die zu jedem Brennraum führende Ansaug­ leitung öffnet und schließt. Weiterhin ist ein Bypass- Kanal zur Zuführung von Ansaugluft zu jedem Brennraum unter Umgehung der ersten Ventilanordnung vorgesehen sowie eine zweite Ventilanordnung, die zum Öffnen und Schließen dieses Bypass-Kanals dient. Die erste Ventilanordnung wird dahin­ gehend betrieben, daß sie die Ansaugleitung im Bereich niedriger Last schließt und im Bereich hoher Last öffnet. Die zweite Ventilanordnung ist so betrieben, daß sie den Bypass-Kanal in der Mitte jedes Ansaughubes schließt. Erfindungsgemäß wird dieses Ansaugsystem dahingehend ver­ bessert, daß durch eine erste Ventil-Steuereinrichtung die erste Ventilanordnung so gesteuert wird, daß mit zunehmender Last und nach der Überschreitung eines vorbestimmten Last­ wertes die Öffnung der Ansaugleitung zunehmend größer ist. Weiterhin ist eine zweite Ventil-Steuereinrichtung vorge­ sehen, die die zweite Ventilanordnung so steuert, daß mit zunehmender Last die Schließzeit des Bypass-Kanals verlagert wird. Dadurch wird erreicht, daß die Zeitdauer, während der der Bypass-Kanal offen ist, sich mit der Öffnungszeit des Einlaßventils überdeckt, sobald die Last den erwähnten vor­ bestimmten Wert erreicht.

Wenn die Last geringer als der vorbestimmte Lastwert ist, dann erhöht sich bei dem erfindungsgemäßen Ansaugsystem die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, weil die Ansaug­ leitung geschlossen ist und daher Ansaugluft allein durch den Bypass-Kanal eintritt. Folglich wird im Brennraum ein Drall der Ansaugluft erzeugt, durch den die Verbrennung im Brennraum verbessert wird. Zugleich wird der Pumpeffekt wirksam verringert und die Wirtschaftlichkeit verbessert, weil der Bypass-Kanal in der Mitte jedes Ansaughubes ge­ sperrt wird und die Betriebsart des Motors auf das MILLER- Verfahren umgestellt wird. Der Zeitpunkt, an dem der Bypass- Kanal gesperrt wird, wird mit zunehmender Motorlast im Bereich niedriger Last allmählich auf später verlegt, so daß die Zeit, während der der Bypass-Kanal offen steht, mit der Öffnungs-Steuerzeit des Einlaßventils überlappt, sobald die Last den vorbestimmten Last­ wert erreicht. Außerdem wird die Ansaugleitung geöffnet, sobald das tatsächliche Ende des Ansaugvorganges mit dem Ende jedes Ansaughubes zusammenfällt. Aufgrund dieser Gegebenheiten erfolgt der Übergang von dem MILLER-Verfahren zum OTTO-Verfahren stoßfrei, so daß ohne Drehmomentstoß auch die Ausgangsleistung des Motors gesteigert werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Ansicht von oben, teilweise geschnitten, einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungs­ gemäßen Ansaugsystem;

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

Fig. 3 eine Kurvendarstellung, die die Steuerung der Klappenventile und des Drehventils nach der Er­ findung veranschaulicht;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das ein Beispiel für eine Steuerung der Brennstoff-Einspritzventile an der Brennkraft­ maschine gemäß den Fig. 1 und 2 veranschaulicht;

Fig. 5 eine Kurvendarstellung, die die Abstimmung der Brennstoffeinspritzung auf die Ventilsteuerung veranschaulicht;

Fig. 6, 7 zu den Fig. 1 und 2 analoge Darstellungen einer Brennkraftmaschine mit einer weiteren Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 8, 9 zu den Fig. 2 und 1 analoge Darstellungen einer Brennkraftmaschine mit einer dritten Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungs­ weise der Steuereinrichtung, die bei dem Ansaug­ system aus den Fig. 8 und 9 zur Anwendung kommt, und

Fig. 11 ein Kennfeld, in welchem die Brennstoff-Einspritz­ zeit auf die Motordrehzahl und den Quotienten aus der Öffnungszeit O_R des Drehventils und der Motor­ drehzahl Ne (O_R/Ne) bezogen ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte 4-Zylinder-Viertakt- Brennkraftmaschine 1 weist vier Zylinder 1a bis 1d auf, die jeweils einen Brennraum 2 bilden. In jeden Brennraum 2 öffnet sich eine Einlaßöffnung 3 und eine Auslaßöffnung 4, die jeweils mit einem Einlaßventil 5 bzw. einem Auslaßventil 6 ausgestattet sind.

Den Brennräumen 2 in den vier Zylindern 1a bis 1d wird über Ansaugleitungen 10a bis 10d Ansaugluft zugeführt. Die Ansaug­ leitungen 10a bis 10d sind an einer Stelle nahe der Einlaß­ öffnung 3 mit Klappenventilen 11a bis 11d versehen, durch die sie geöffnet und versperrt werden können. Die Klappenventile 11a bis 11d sind mit einer Drehwelle 12 verbunden, die in Längs­ richtung der Zylinderreihe verläuft, und können als Einheit betätigt werden. Außerdem sind die Klappenventile 11a bis 11d in Richtung auf ihre Schließstellung belastet, in der sie die jeweils zugehörigen Ansaugleitungen 10a bis 10d versperren. Unmittelbar stromab von den Klappenventilen 11a bis 11d sind in den Ansaugleitungen 10a bis 10d Brennstoff-Einspritzventile 13 angeordnet.

Bypass-Kanäle 15a bis 15d verbinden Abschnitte der Ansaug­ leitungen 10a bis 10d stromaufwärts von den Klappenventilen 11a bis 11d mit den Einlaßöffnungen 3 und umgehen dabei die Klappenventile 11a bis 11d. Die Bypass-Kanäle 15a bis 15d sind im Querschnitt kleiner als die Ansaugleitungen 10a bis 10d und das abströmseitige Ende jedes Bypass-Kanals ist in Umfangs­ richtung des Brennraumes 2 ausgerichtet, so daß die in den Brennraum 2 einströmende Ansaugluft aufgrund des Bypass-Kanals im Brennraum einen Drall erzeugt.

Im Mittelabschnitt der Bypass-Kanäle 15a bis 15d ist ein Drehventil 18 eingesetzt, das durch ein rohrförmiges Teil mit einem Durchlaß 20 gebildet und drehbar in einem Zylinder­ element 16 über eine Büchse 17 gelagert ist. Das beim ersten Zylinder 2 liegende Ende des Drehventils 18 ist durch die Drehwelle 31a eines Sonnenrades 31 in einem Mechanismus 23 nach Art eines Planetengetriebes (der an­ schließend erläutert wird) verschlossen. Die Drehwelle 31a ist hierzu satt in das Ende des Drehventils 18 eingepaßt. Das andere Ende des Drehventils 18 ist durch ein Verschluß­ teil 19 verschlossen. In Abschnitten, die den Bypass-Kanälen 15a bis 15d entsprechen, sind in dem Drehventil 18 Öffnungen 18a ausgebildet, von denen jede sich in Umfangsrichtung des Drehventils 18 über einen Winkel erstreckt, der der Zeit­ dauer entspricht, während der das jeweils zugeordnete Ansaug­ ventil 5 bei einer dem Ansaughub des zugeordneten Zylinders ent­ sprechenden Winkelstellung geöffnet ist. Wenn die Öffnung 18a, die dem zu einem Zylinder führenden Bypass-Kanal ent­ spricht, beim Ansaughub zum abströmseitigen Teil des Bypass- Kanals ausgerichtet ist, dann ist diejenige Ansaugöffnung 18a, die zu dem Zylinder gehört, in welchem der Ansaughub zwei Hübe später als in dem genannten einen Zylinder statt­ findet, mit dem aufströmseitigen Teil des entsprechenden Bypass-Kanals ausgerichtet. Demzufolge kann dem Brennraum 2 Ansaugluft über diesen aufströmseitigen Teil des letzt­ genannten Bypass-Kanals, über den Durchlaß 20 im Drehventil 18 und über den abströmseitigen Teil des erstgenannten Bypass-Kanals zugeführt werden.

Über den erwähnten Planetengetriebe-Mechanismus 23 ist mit dem beim ersten Zylinder liegenden Ende des Drehventils 18 eine Riemenscheibe 24 größeren Durchmessers verbunden, die über einen Riemen 27 in Antriebsverbindung mit einer Riemenscheibe 26 kleineren Durchmessers auf einer Nocken­ welle 25 steht, um das Drehventil 18 abhängig von der Dreh­ bewegung der Nockenwelle 25 anzutreiben. Der Planetengetriebe- Mechanismus 23 weist ein koaxial an die größere Riemenscheibe 24 angeschlossenes Hohlrad 28, drei gegenseitig durch einen Planetenradträger 29 verbundene Planetenräder 30, die mit dem Hohlrad 28 kämmen, sowie ein Sonnenrad 31 auf, das in die Planetenräder 30 eingreift. Der Planetengetriebe- Mechanismus 23 ist so ausgestaltet, daß er das Drehventil 18 einmal je Umdrehung der Nockenwelle 25 dreht.

Jede der Öffnungen 18a des Drehventils 18 ist so angeordnet, daß der entsprechende Bypass-Kanal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Mitte des Ansaughubes des entsprechenden Zylinders gesperrt ist, wenn das (nicht gezeigte) Gaspedal unbetätigt ist und die Planetenräder 30 sich in der in Fig. 2 gezeigten Ausgangsstellung befinden. Der Planetenradträger 29 ist mit dem Gaspedal durch einen Drahtzug verbunden und wird - in Fig. 2 - im Uhrzeigersinn verdreht, sobald das Gaspedal niedergedrückt wird. Folglich wird mit zunehmendem Betätigungsausmaß des Gaspedals die Relativlage des Hohlrades 28 und des Sonnenrades 31 verändert und die Öffnungen 18a des Drehventils 18 werden im Uhrzeigersinn verstellt. Dadurch wird die Zeit, während der jeder Bypass-Kanal gesperrt ist, mit zunehmendem Ausmaß der Gaspedalbetätigung auf später ver­ schoben, wie aus Fig. 3 hervorgeht, so daß das Sperren des Bypass-Kanals gleichzeitig mit dem Ende jedes Ansaughubes erfolgt, wenn das Ausmaß der Gaspedalbetätigung einen bestimmten Wert 0_A erreicht. Das bedeutet, daß der Öffnungszeitraum des Bypass-Kanals weitgehend mit dem Zeitraum überlappt, in welchem das Einlaßventil 5 öffnet.

Eines der Planetenräder 30 (dasjenige, das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in Fig. 2 über den anderen eingezeichnet ist) steht mit einem Ende der Drehwelle 12 der Klappenventile 11a bis 11d über einen ersten Kurbellenker 36 sowie einen zweiten Kurbellenker 39 in Antriebsverbindung. Der erste Kurbellenker 36 erstreckt sich von dem Planetenrad 30 zur Drehwelle 12 hin und weist ein sich in seiner Längsrichtung erstreckendes Lang­ loch 37 auf, in welches ein Stift 38 des zweiten Kurbellenkers 39 eingreift. Die Länge des Langloches 37 ist so gewählt, daß der Stift 38 eine Strecke von dem einen bis zu dem anderen Ende des Langloches 37 zurücklegt, sobald das Gaspedal aus unbetätigter Stellung in die dem vorbestimmten Wert 0_A ent­ sprechende Stellung niedergedrückt und das Planetenrad 30 im Uhrzeigersinn verstellt wird. Dabei wird während des Niederdrückens des Gaspedals von der unbetätigten Stellung in die dem Wert 0_A entsprechende Stellung der zweite Kurbel­ lenker 39 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung gehalten, in der die Klappenventile 11a bis 11d geschlossen sind, weil der Stift 38 sich längs des Langloches 37 bewegt, ohne daß die Bewegung des ersten Kurbellenkers 36 auf den zweiten Kurbellenker 39 übertragen wird. Jedoch werden die Planeten­ räder 30 im Uhrzeigersinn verstellt, so daß die Schließzeit der Bypass-Kanäle 15a bis 15d verschoben wird und der erste Kurbellenker 36 hierbei - in Fig. 2 - nach rechts bewegt wird. Sobald das Gaspedal über eine durch den vorbestimmten Wert 0_A festgelegte Position hinaus niedergedrückt wird, wird auch die Bewegung des ersten Kurbellenkers 36 auf den zweiten Kurbellenker 39 infolge der Anlage des Stiftes 38 an dem Ende des Langloches 37 übertragen und die Drehwelle 12 wird im Uhrzeigersinn verdreht, so daß die Klappenventile 11a bis 11d entsprechend dem Ausmaß der Gaspedalbetätigung öffnen. Die Beziehungen zwischen dem Ausmaß der Gaspedalbetätigung und der Stellung der Klappenventile sowie der Schließzeit des Drehventils 18 sind in Fig. 3 dargestellt.

Ein Hilfs-Luftkanal 41 ist mit einem Ende über eine Anzahl von Öffnungen 42a in einer Kappe 42, die auf dem Ende des Brennstoff-Einspritzventils 13 montiert ist, mit einem Ab­ schnitt der Ansaugleitung nahe der Spritzmündung 13a des Brennstoff-Einspritzventils verbunden. An dem anderen Ende des Hilfs-Luftkanals 41 sitzt ein (nicht gezeigtes) Luft­ filter. Im Bereich niedriger Last, in dem Ansaugluft in die Brennräume 2 ausschließlich durch die Bypass-Kanäle 15a bis 15d eingesaugt wird und im wesentlichen keine Luftströmung das Brennstoff-Einspritzventil 13 umgibt, ist hierdurch Hilfsluft vorgesehen, um den aus dem Einspritzventil 13 aus­ tretenden Brennstoff zu zerstäuben und dadurch die Verbrennung im Brennraum 2 zu verbessern.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird den Brennräumen 2 im Bereich niederer Last, wo die Klappenventile 11a bis 11d die Ansaugleitungen 10a bis 10d versperren, Ansaugluft allein über die Bypass-Kanäle 15a bis 15d zugeführt und demzufolge die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft er­ höht sowie ein Drall erzeugt. Hierdurch wird die Verbrennung in den Brennräumen 2 verbessert. Da weiterhin die Drehventile 18 die Bypass-Kanäle 15a bis 15d sperren, um die Ansaugung in der Mitte jedes Ansaughubes zu beenden, wird der Pump­ verlust reduziert und der Brennstoffverbrauch verbessert. Zwar wird durch die Beendigung des Ansaugens in der Mitte des Ansaughubes das effektive Verdichtungsverhältnis abge­ senkt und die Verbrennungstemperatur des Luft/ Brennstoff- Gemisches verringert, jedoch wird durch den Drall in der Ansaugluft eine einwandfreie Verbrennung gewährleistet.

Mit zunehmendem Ausmaß der Gaspedalbetätigung wird die Schließ­ zeit des Drehventils 18 bzw. das Sperren der Bypass-Kanäle 15a bis 15d verzögert und die Menge an Ansaugluft allmählich erhöht. Sobald die Gaspedal-Betätigung den vorbestimmten Wert 0_A übersteigt, bei dem die Schließzeit der Bypass-Kanäle 15a bis 15d mit dem Ende jedes Ansaughubes zusammenfällt, beginnen die Klappenventile 11a bis 11d zu öffnen, wobei deren Öffnungsgrad mit zunehmendem Ausmaß der Gaspedalbetätigung steigt und dadurch die Ansaugluftmenge allmählich erhöht wird, um entsprechend die Maschinenleistung zu steigern.

Da die Klappenventile 11a bis 11d zu öffnen beginnen, sobald die Schließzeit des Drehventils 18 mit dem Ende jedes Ansaug­ hubes zusammenfällt, erfolgt der Übergang vom MILLER-Verfahren zum OTTO-Verfahren glatt, so daß Drehmomentstöße verhindert werden und eine gleichmäßige Steigerung der Maschinenleistung erzielbar ist. Da weiterhin das Drehventil 18 je Umdrehung der Nockenwelle 25 bei dem hier beschriebenen Ausführungs­ beispiel einmal gedreht wird, ist die effektive Querschnitts­ fläche der Bypass-Kanäle 15a bis 15d beim offenen Zustand des Drehventils 18 größer als in dem herkömmlichen System, in welchem das Drehventil je Umdrehung der Nockenwelle nur eine halbe Umdrehung ausführt. Dadurch kann in die Brenn­ räume eine größere Ansaugluftmenge eingebracht werden. Die Ausgestaltung, daß das Drehventil 18 je Umdrehung der Nocken­ welle 25 eine Umdrehung ausführt, hat auch zur Folge, daß bei Übereinstimmung beispielsweise der Öffnung 18a des Drehventils 18 mit dem abströmseitigen Teil des Bypass- Kanals 15a zu dem Zylinder 1a die dem Bypass-Kanal 15d zum vierten Zylinder 1d zugeordnete Öffnung 18a des Drehventils 18 mit dem aufströmseitigen Teil dieses Bypass-Kanals 15d ausgerichtet ist, um hierdurch die Zuführung von Ansaugluft in den ersten Zylinder 1a über den abströmseitigen Teil des Bypass-Kanals 15a, den Durchlaß 20 im Drehventil 18 und den aufströmseitigen Teil des Bypass-Kanals 15d zu ermöglichen. Wie schon erläutert, erfolgt der Ansaughub in dem vierten Zylinder 1d um zwei Hübe nach dem ersten Zylinder 1a bzw. mit einer Phasendifferenz von 180° bezüglich des ersten Zylinders 1a. Die geschilderte Anordnung ist im Hinblick auf die dadurch erzielbare Vereinfachung des Aufbaues von Vorteil.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die Steuerung der Brenn­ stoff-Einspritzventile 13 unter Bezugnahme auf das Fluß­ diagramm gemäß Fig. 4 erläutert. In dem Schritt S1 wird der Kurbelwinkel abgelesen, während im Schritt S2 die Ansaug­ luftmenge auf der Basis der Luftströmung unmittelbar strom­ abwärts vom Luftfilter ermittelt wird. Die Motordrehzahl wird im Schritt S3 errechnet, während im Schritt S4 bestimmt wird, ob der Betriebszustand der Maschine einem Verzögerungs­ bereich entspricht. Ist letzteres der Fall, d.h. daß die Maschine im Bereich der Verzögerung arbeitet, dann wird im Schritt S5 die Brennstoffeinspritzung aus dem Einspritz­ ventil 13 gestoppt und anschließend zum Schritt S1 zurück­ gesprungen. Wenn im Schritt S4 festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Maschine nicht einem Verzögerungsbereich entspricht, dann wird im Schritt S6 auf der Basis der Ansaug­ luftmenge und der Maschinendrehzahl die Brennstoffmenge be­ stimmt, die aus dem Einspritzventil 13 einzuspritzen ist. Anschließend wird im Schritt S7 auf der Basis der im Schritt S6 ermittelten Einspritzmenge die Einspritzdauer R bestimmt. Im Schritt S8 wird die Einspritzdauer R zu einer vorbestimmten Zeit R1 (s. Fig. 5) addiert, bei der die Brennstoffeinspritzung einzusetzen hat und die in der zweiten Hälfte des Ansaughubes liegt. Auf diese Weise erhält man die Zeit R2, bei der die Brennstoffeinspritzung enden soll.

Anschließend wird nach einer Wartezeit (Schritt S9) die Brenn­ stoffeinspritzung im Schritt S10 begonnen und bis zum Zeit­ punkt R2 (Schritt S11) aufrecht erhalten. Im Schritt S12 wird zum Zeitpunkt R2 die Einspritzung abgeschlossen. Daraufhin wird zum Schritt S1 wieder zurückgesprungen.

Im allgemeinen wird vorgezogen, daß die Ansaugleitungen 10a bis 10d im Bereich niedriger Last vollständig gesperrt sind, um den Pumpverlust effektiv zu reduzieren. Wenn jedoch in der Ansaugleitung keinerlei Luftströmung herrscht, wird die Brennstoffzufuhr in die Brennräume schwierig und zugleich besteht die Gefahr, daß ein Teil des in die Brennräume ein­ gebrachten Brennstoffes beim Ansaughub nach dem Schließen des Drehventils 18 in Richtung auf das Einspritzventil 13 wieder ausgestoßen wird. Dadurch schwankt das Luftverhältnis im Bereich niederer Last, wodurch die Verbrennung im Brenn­ raum beeinträchtigt wird. Bei dem Ansaugsystem des hier ge­ schilderten Ausführungsbeispiels wird jedoch der vom Ein­ spritzventil 13 eingespritzte Brennstoff mittels der Hilfs­ luft zerstäubt und gleichmäßig in den Brennraum eingeführt. Darüber hinaus verhindert die Hilfsluft auch ein Zurück­ schieben der Ladung. Somit kann das Luftverhältnis im Bereich niedriger Last genau gesteuert werden und man erhält eine einwandfreie Verbrennung im Brennraum ohne Rücksicht darauf, daß die Brennstoffeinspritzung erst in der zweiten Hälfte des Ansaughubes erfolgt und das Luft/Brennstoff-Gemisch sehr mager ist.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in Zusammenhang mit einer Maschine erläutert, die mit Einspritzventilen ausgestattet ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei solchen Maschinen Anwendung finden, die gemäß den Fig. 6 und 7 einen Vergaser aufweisen. Der in den Fig. 6 und 7 gezeigte Motor ist demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß er anstelle der Einspritzventile 13 einen Vergaser aufweist. Aus diesem Grund sind in den Fig. 6 und 7 die der Aus­ führungsform nach den Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden an dieser Stelle auch nicht mehr im einzelnen erläutert.

Die Ansaugleitungen 10a′ bis 10d′ sind zu einer gemeinsamen Ansaugleitung zusammengefaßt, die mit einem Vergaser 43 versehen ist. In einem Abschnitt stromabwärts von dem Vergaser 43 ist ein Haupt-Bypasskanal 44 vorgesehen, der in Längsrichtung der Zylinderbank verläuft und mit den Bypass-Kanälen 15a′ bis 15d′ in Verbindung steht, so daß Luft/Brennstoff-Gemisch aus dem Vergaser 43 über diesen Haupt-Bypass-Kanal 44 den Bypass-Kanälen 15a′ bis 15d′ zugeführt werden kann. Auf diese Weise läßt sich bei dem hier besprochenen Ausführungsbeispiel der gleiche Effekt erzielen wie er vorstehend schon erläutert ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der in den Fig. 8 und 9 gezeigte Motor 1 entspricht weitgehend demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 hinsichtlich seines mechanischen Aufbaues und demzufolge haben auch hier die mit der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 übereinstimmenden Teile dieselben Bezugszeichen und werden nicht im einzelnen erläutert. Bei dieser Ausführung werden die Klappenventile 11a bis 11d im Bereich niedriger Last geöffnet, wenn das Fahrzeug beschleunigt werden soll, so daß den Brennräumen Ansaugluft sowohl über die Bypass- Kanäle als auch die Ansaugleitungen zugeführt wird. Das bedeutet, daß bei dieser oben beschriebenen Ausführung die über den Bypass-Kanal zugeführte Ansaugluftmenge erhöht wird, wenn das Gaspedal zum Zweck der Beschleunigung des Fahrzeuges im Bereich niedriger Last niedergedrückt wird, weil die Schließzeit des Drehventils mit zunehmendem Aus­ maß der Gaspedalbetätigung verzögert wird. Da jedoch das Drehventil die Ansaugluftströmung aufgrund seines Aufbaues momentan unterbricht, läßt sich die Ansaugluftmenge auf­ grund des Widerstandes des Drehventils nicht augenblick­ lich steigern, so daß demzufolge auch kein augenblickliches Ansprechen auf die Betätigung des Gaspedales im Sinn einer Beschleunigung erfolgt. In dem jetzt beschriebenen Aus­ führungsbeispiel wird das Beschleunigungsverhalten dadurch verbessert, daß die Ansaugleitung im Bereich niedriger Last geöffnet wird, sobald das Fahrzeug beschleunigt werden soll.

Mit dem bei dem ersten Zylinder liegenden Ende des Dreh­ ventils 18 ist über einen Schraubengetriebe-Mechanismus 23′ eine Riemenscheibe 24′ verbunden, so daß die gegen­ seitige Winkellage des Drehventils 18 und der Riemenscheibe 24′ veränderbar ist. Die Riemenscheibe 24′ steht weiterhin über einen Riemen 27 in Antriebsverbindung mit einer Riemen­ scheibe 26′, die auf der Nockenwelle 25 sitzt, um hierdurch das Drehventil 18 in Abhängigkeit von der Umdrehung der Nockenwelle 25 anzutreiben. Der Durchmesser der Riemenscheiben 24′ und 26′ ist gleich. Die gegenseitige Winkellage des Drehventils 18 und der Riemenscheibe 24′ wird durch eine Betätigungsvorrichtung 131 verändert, die den Schrauben­ getriebe-Mechanismus 23′ unter der Kontrolle einer Steuer­ einrichtung 132 verstellt. Weiterhin sind die Klappenventile 11a bis 11d durch eine Betätigungsvorrichtung 130, ebenfalls gesteuert durch die Steuereinrichtung 132, betätigbar. Die Steuereinrichtung 132 kann beispielsweise einen CPU beinhalten und ihr werden Fühlersignale eines Kurbelwinkelfühlers 133, eines Strömungsfühlers 134, der zur Ermittlung der Luft­ strömung unmittelbar stromabwärts von einem Luftfilter 114 angeordnet ist, eines Unterdruckfühlers 135 zur Bestimmung des Ansaugunterdruckes in dem Bypass-Kanal 15a stromabwärts von dem Drehventil 18, eines Kühlwasser-Temperaturfühlers 136 zur Ermittlung der Kühlwassertemperatur und eines Beschleunigungsfühlers 137 zur Feststellung des Ausmaßes der Gaspedalbetätigung zugeführt. Die Betriebsweise der Steuereinrichtung 132 wird unter Bezugnahme auf das Fluß­ diagramm gemäß Fig. 10 folgendermaßen erläutert:

In dem Schritt S1 wird das Ausmaß der Gaspedalbetätigung 0, das durch den Beschleunigungsfühler 137 abgetastet wird, herausgelesen und in dem Schritt S2 wird bestimmt, ob das Ist-Ausmaß der Betätigung 0 größer als der vorbestimmte Wert 0_A ist, der den Bereich niedriger Last von dem Bereich hoher Last trennt (s. Fig. 3). Wird festgestellt, daß das Ausmaß der Gaspedalbetätigung 0 nicht größer als der ge­ nannte Wert 0_A ist, d.h. arbeitet der Motor im Bereich niedriger Last, dann wird im Schritt S3 festgestellt, ob der Änderungsgradient Δ0 des Ausmaßes 0 der Gaspedal­ betätigung (Δ0 = (0_A-0₂)/(dt₁-dt₂)) nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert k0 ist. Zeigt sich, daß der erstere kleiner als der letztere ist, d.h. das Fahrzeug nicht beschleunigt wird, dann wird die Betätigungsvorrichtung 130 so gesteuert, daß sie die Klappenventile 11a bis 11d entsprechend derjenigen Kennlinie schließt, die in der oberen Hälfte der Fig. 3 voll ausgezogen ist. Zugleich wird die Betätigungsvorrichtung 131 so gesteuert, daß die Schließzeit des Drehventils 18 mit zunehmendem Ausmaß 0 der Gaspedalbetätigung verschoben wird, so daß der relevante Zeitpunkt weitgehend mit dem Ende jedes Ansaughubes zusammen­ fällt, sobald das Ausmaß 0 der Gaspedalbetätigung dem vor­ bestimmten Wert entspricht, wie das durch den ausgezogenen Verlauf in der unteren Hälfte der Fig. 3 zu ersehen ist. Anschließend springt die Abfrage der Steuereinrichtung 132 wieder zum Schritt S1 zurück.

Wird festgestellt, daß das tatsächliche Ausmaß 0 der Gaspedalbetätigung größer als der vorbestimmte Wert 0_A ist, d.h. arbeitet der Motor im Bereich hoher Last (Schritt S2), so wird die Betätigungsvorrichtung 131 angesteuert, um den relevanten Zeitpunkt zu der dem Ausmaß der Gaspedalbetätigung mit dem Wert 0_Δ entsprechenden Zeit festzulegen (siehe untere Hälfte der Fig. 3). Außerdem wird die Betätigungsvorrichtung 130 so gesteuert, daß sie den Öffnungsgrad der Klappenventile 11a bis 11d mit zunehmendem Ausmaß der Gaspedalbetätigung erhöht (Schritt S4). Anschließend springt die Steuereinrichtung 132 wieder zum Schritt S1 zurück.

Wird nun weiterhin im Schritt S3 festgestellt, daß der Gradient Δ0 des Ausmaßes 0 der Gaspedalbetätigung nicht kleiner als der vorbestimmte Wert k0 ist, d. h. wird das Fahrzeug im Bereich niedriger Last beschleunigt, dann wird die Betätigungsvorrichtung 131 so gesteuert, daß sie den relevanten Zeitpunkt entsprechend der voll ausgezogenen Kennlinie in der unteren Hälfte der Fig. 3 steuert. Zugleich wird die Betätigungsvorrichtung 130 angesteuert, so daß die Klappenventile 11a bis 11d geöffnet werden, bevor das Ausmaß der Gaspedalbetätigung den vorbestimmten Wert 0_A erreicht, und um außerdem den Öffnungsgrad der Klappenventile 11a bis 11d mit der Zunahme im Ausmaß der Gaspedalbetätigung ebenfalls zu steigern, wie das durch die gestrichelte Linie in der oberen Hälfte der Fig. 3 gezeigt ist. Anschließend kehrt die Steuereinrichtung 132 wieder zum Schritt S1 zurück.

Im Fall eines Motors, bei dem im Bereich niedriger Last den Brennräumen Ansaugluft ausschließlich über die Bypass- Kanäle zugeführt wird, ist der Ansaugunterdruck sehr schwach und weist leichte Schwankungen im niedrigen Last­ bereich aufgrund der Betriebsweise des Drehventils auf. Demzufolge ist es sehr schwierig, den Ansaugunterdruck im Bereich niedriger Last exakt zu ermitteln. Das hat zur Folge, daß bei einem Motor, bei dem der Zündzeitpunkt, das Luftverhältnis, die Rückführmenge an Abgas zu den Brenn­ räumen u. dgl. in Abhängigkeit von der Last gesteuert werden, die Genauigkeit der Steuerung beeinträchtigt wird, wenn die Last aufgrund des Ansaugunterdruckes und der Motordrehzahl ermittelt wird. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist bei dem erfindungsgemäßen Ansaug­ system der Ansaugunterdruck im Bereich niedriger Last proportional zur Öffnungszeit des Drehventils 18, während der das Drehventil 18 offengehalten ist. Dementsprechend kann die Last mit hoher Genauigkeit anhand der Öffnungszeit des Drehventils und der Motordrehzahl und damit unabhängig vom Ansaugunterdruck ermittelt werden. So kann beispiels­ weise ein Kennfeld gespeichert werden, in welchem der Zünd­ zeitpunkt auf die Motordrehzahl und den Quotient aus der Öffnungszeit 0_R des Drehventils und der Motordrehzahl Ne (0_R/Ne) bezogen ist, wie das in Fig. 11 gezeigt ist. Hier­ durch kann der Zündzeitpunkt ohne jegliche Beeinträchtigung durch Schwankungen des Ansaugunterdruckes im Bereich niedriger Last exakt gesteuert werden.

Claims (14)

1. Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer ersten Ventilanordnung zum Öffnen und Sperren einer jeweils zu einem Brennraum führenden Ansaugleitung, mit einem Bypass zur Zufuhr von Ansaugluft zu jedem Brennraum unter Um­ gehung der ersten Ventilanordnung und mit einer zweiten Ventilanordnung zum Öffnen und Sperren des Bypasses, wobei die erste Ventilanordnung so betätigbar ist, daß die Ansaugleitung im Bereich niedriger Last gesperrt und im Bereich hoher Last geöffnet ist, und die zweite Ventil­ anordnung so betätigbar ist, daß der Bypass im Verlauf jedes Ansaughubes geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ventil-Steuereinrichtung (36, 39; 132) die erste Ventilanordnung (11a bis 11d) derart steuert, daß nach Überschreiten eines vorbestimmten Lastwertes (0_A) mit zunehmender Last die Ansaugleitung (10a bis 10d) zu­ nehmend geöffnet wird, und daß eine zweite Ventil-Steuer­ einrichtung (23, 132) die zweite Ventilanordnung (18) der­ art steuert, daß die Schließzeit des Bypasses (15a bis 15d) mit zunehmender Last auf später verschoben wird, so daß bei Erreichen des vorbestimmten Lastwertes (0_A) die Öffnungszeit des Bypasses (15a bis 15d) sich mit der Öffnungs-Steuerzeit des Einlaßventils (5) im wesentlichen überdeckt.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungsdetektor zur Ermittlung der Be­ schleunigung im Bereich niedriger Last sowie eine Korrektureinrichtung vorgesehen sind, und daß die Korrektur­ einrichtung die erste Ventil-Steuereinrichtung dahingehend steuert, daß diese die erste Ventilanordnung (11a bis 11d) früher öffnet.

3. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung die erste Ventil-Steuerein­ richtung so steuert, daß diese die erste Ventilanordnung (11a bis 11d) bei einer unter dem vorbestimmten Lastwert liegenden Last öffnet.

4. Ansaugsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung über den Gradient der Änderung des Ausmaßes der Gaspedalbetätigung erfaßbar ist und daß das Ausmaß der Gaspedalbetätigung größer als der tatsächliche Wert dieses Ausmaßes angenommen wird, wenn der Gradient der Änderung einen vorbestimmten Wert übersteigt.

5. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugleitung (10a bis 10d) stromab von der ersten Ventilanordnung (11a bis 11d) ein Brennstoff-Einspritzventil (13) angeordnet ist und daß dem Brennstoff-Einspritzventil (13) eine Hilfsluft-Ein­ richtung (41, 42, 42a) zugeordnet ist, die betätigbar ist, wenn die Ansaugleitung (10a bis 10d) durch die erste Ventilanordnung (11a bis 11d) gesperrt ist.

6. Ansaugsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsluft-Einrichtung einen Luftkanal (41) auf­ weist, der an einem Ende zur Atmosphäre hin offen ist und mit dem anderen Ende an einen Abschnitt in der Nähe des Brennstoff-Einspritzventils (13) über eine Anzahl von Öffnungen (42a) angeschlossen ist, welche in einer am Einspritzende des Einspritzventils (13) befestigten Kappe (42) ausgebildet sind.

7. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventilanordnung (18) ein Drehventil ist.

8. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorlast über das Ausmaß der Gaspedalbetätigung ermittelbar ist.

9. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (132) vorge­ sehen ist, in der die Steuerung anhand der Last erfolgt, wobei die Last über die Öffnungs-Zeitdauer der zweiten Ventilanordnung (18) sowie über die Drehzahl ermittelt wird.

10. Ansaugsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerung durch die genannte Steuereinrichtung der Quotient aus der Öffnungszeitdauer der zweiten Ventil­ anordnung (18) und der Drehzahl als Maß für die Last zugrunde liegt.

11. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Bypass-Kanals (15a bis 15d) kleiner als derjenige der Ansaugleitung (10a bis 10d) ist.

12. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass-Kanal so ausgelegt ist, daß im Brennraum (2) ein Drall der Ansaugluft erzeugt wird.

13. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventil-Steuereinrichtung eine Riemenscheibe (24) mit größerem Durchmesser, die mit dem Ende eines Drehventils (18) über einen Planeten­ getriebe-Mechanismus (23) verbunden ist, sowie eine Riemenscheibe (26) mit kleinerem Durchmesser aufweist, die auf einer Nockenwelle (25) sitzt und mit der Riemen­ scheibe (24) von größerem Durchmesser über einen Riemen (27) in Antriebsverbindung steht, um das Drehventil (18) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Nockenwelle (25) anzutreiben, daß der Planetengetriebe-Mechanismus (23) ein mit der Riemenscheibe (24) von größerem Durchmesser koaxial verbundenes Hohlrad (28) und Planetenräder (30) bein­ haltet, welche auf einem Planetenradträger (29) befestigt sind und mit dem Hohlrad (28) sowie mit einem Sonnenrad (31) kämmen, und daß der Planetenradträger (29) mit dem Gaspedal über eine Zugverbindung derart verbunden ist, daß bei zunehmendem Ausmaß der Gaspedalbetätigung die Relativlage zwischen dem Hohlrad (28) und dem Sonnenrad (31) verändert wird.

14. Ansaugsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Planetenräder (30) mit einem Ende einer Dreh­ welle (12) der ersten Ventilanordnung (11a bis 11d) über einen ersten und einen zweiten Kurbellenker (36 bzw. 39) in Antriebsverbindung steht, daß der zweite Kurbellenker (39) einen Stift (38) trägt, der in ein sich in Längs­ richtung des ersten Kurbellenkers (36) erstreckendes Lang­ loch (37) eingreift, und daß die Länge des Langloches (37) so bemessen ist, daß der Stift (38) eine freie Be­ wegung zwischen den Enden des Langloches (37) ausführt, wenn das Gaspedal aus der unbetätigten Stellung bis in die dem genannten vorbestimmten Wert (0_A) entsprechende Stellung niedergedrückt wird.