DE3638021C2 - Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Druckschrift JP-OS 55-51 920 ist ein Ansaugsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung bekannt, bei dem das gemeinsame Ansaugrohr zum Ansaugen eines Luftstroms oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mittels einer Saugrohr-Ablenkklappe vollständig verschließbar ist und im zweiten Zulaufkanal eine Einlaßregelklappe mit einer kleinen Aussparung vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem eine Verbesserung der Betriebsstabilität einer Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Gemäß der Erfindung wird im Ansaugsystem eine veränderliche Verwirbelung gewährleistet,

• - die das Anhaften von Kraftstofftröpfchen am Absperrglied der Einlaßkegelklappe unterbindet,
• - die einen ungleichmäßigen Betrieb der Maschine verhindert,
• - die das Auftreten von Schwankungen in der in jedem Ar­ beitszyklus dem Brennraum (den Brennräumen) der Maschine zugeführten Kraftstoffmenge ausschaltet,
• - die Schwankungen in der Verbrennbarkeit des Kraftstoffs verhindert,
• - die die Betriebs- und Laufeigenschaften der Maschine hoch hält,
• - die gute Kennwerte in bezug auf das Ansprechvermögen der Maschine in Übergangszuständen, insbesondere auf das An­ sprechvermögen im Beschleunigen aus einem Zustand niedri­ ger Last, z. B. aus dem Leerlaufzustand, bietet,
• - die eine Steigerung in der Ausgangsleistung der Maschine ermöglicht,
• - die eine Anhebung des mechanischen Oktanwerts der Maschi­ ne zuläßt,
• - die gute Zündkennwerte für die Maschine erreichen läßt,
• - die einen Betrieb der Maschine mit einem sehr mageren Ge­ misch erlaubt,
• - die eine Verminderung in der Flammenausbreitungsstrecke im Brennraum oder in den Brennräumen der Maschine errei­ chen läßt,
• - die eine Erhöhung in der Flammenausbreitungsgeschwindig­ keit im Brennraum (in den Brennräumen) der Maschine er­ möglicht,
• - die gute Kennwerte in bezug auf den volumetrischen Wir­ kungsgrad der Maschine bietet,
• - die eine gute Mikroturbulenz in den Brennräumen der Ma­ schine hervorruft und
• - die die Zufuhr eines Luft-Kraftstoffgemischs mit einem relativ gleichförmigen Luft/Kraftstoffverhältnis zu den Brennräumen der Maschine erzielen läßt.

Bei einem erfindungsgemäßen Ansaugsystem, bei dem die Ablenkklappe stromoberhalb der Regelklappe angeordnet ist, wird in der Schließstellung dieser Regelklappe die Gasströmung (entweder eine Luftströmung oder eine Luft-Kraftstoffgemisch-Strömung) bereits zum zweiten, eine gedrallte Zulaufbohrung aufweisenden Zulaufkanal, in dem eine Regelklappe nicht vorgesehen ist, hin und von dem ersten, eine gerade Zulaufbohrung aufweisenden Zulaufkanal, in dem die Regelklappe liegt, weg abgelenkt. Demzufolge wird auch der Kraftstoff in der Hauptsache zur zweiten, gedrallten Zulaufbohrung gerichtet. Wenn das angesaugte Gas durch die Verengung oder Einschnürung in dem ge­ meinsamen Ansaugkanal, die durch die Ablenkklappe gebil­ det wird, strömt, dann wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases erhöht und damit die Zerstäubung des Kraftstoffs gesteigert. Die als flüssige Tröpfchen an der Fläche des Absperrglieds der Regelklappe haftende Kraftstoffmenge, wenn diese Klappe in der Schließstellung ist, wird auf die­ se Weise vermindert, so daß folglich die Schwankungen in der dem Brennraum in den jeweiligen Maschinentakten zuge­ führten Kraftstoffmenge stark herabgesetzt werden. Damit wird eine Schwankung in der Verbrennung vermindert und der Bereich für eine magere Verbrennung in hohem Maß vergrößert.

Gemäß einem besonderen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Ansaugsystem des weiteren ein Kraftstoffeinspritzventil enthalten, das stromab von der Ablenkklappe eingebaut ist. In diesem Fall kann für jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine je ein Einspritzventil vorgesehen werden, wobei die an der Ablenkklappe vorbeifließende Gas­ strömung lediglich Luft sein wird. Auf diese Weise wird, wenn die Ablenkklappe in der Schließstellung ist, die an dieser im gemeinsamen Ansaugkanal vorbeifließende Luftströ­ mung vermindert und zur zweiten, gedrallten Zu­ laufbohrung hin abgelenkt. Damit wird die Zerstäubung des durch das Einspritzventil zugeführten Kraftstoffs beein­ flußt und der zerstäubte Kraftstoff zur gedrallten Zulauf­ bohrung hin abgelenkt, womit die zur geraden Zulaufbohrung, die die Regelklappe enthält, fließende Menge an zerstäub­ tem Kraftstoff vermindert wird. Auch wird die Menge der an der Ablenkklappe vorbei durch den gemeinsamen Ansaugkanal strömenden Luft erhöht, womit das Zerstäuben des in diese Luftströmung eingespritzten Kraftstoffs verbessert wird. Folglich wird in der Schließstellung der Regelklappe die an dieser haftende Menge an Kraftstofftröpfchen vermindert, was eine Herabsetzung der Schwankungen in der Kraftstoff­ zufuhr und eine Verbesserung in der Stabilität der Maschi­ ne zur Folge hat.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung kann das Ansaugsystem ferner ein stromauf von der Ablenkklappe angeordnetes Kraft­ stoff-Einspritzventil enthalten. In diesem Fall wird für alle Zylinder der Brennkraftmaschine lediglich ein gemein­ sames Einspritzventil vorgesehen, d. h. ein sog. Einzelpunkt- Einspritzventil, und die an der Ablenkklappe vorbeifließen­ de Gasströmung besteht aus einem Luft-Kraftstoffgemisch. Wenn die Ablenkklappe in ihrer Schließstellung ist, so wird das an dieser im gemeinsamen Ansaugkanal vorbeifließende Luft-Kraftstoffgemisch eingeschnürt und zur zweiten, gedrallten Zulaufbohrung hin abgelenkt, womit die Men­ ge an zur geraden Zulaufbohrung, in der die Regel­ klappe liegt, strömendem zerstäubten Kraftstoff vermindert wird. Auch wird die Durchflußgeschwindigkeit des Luft-Kraft­ stoffgemischs, das an der Ablenkklappe vorbeiströmt, erhöht, womit die Zerstäubung des Kraftstoffs in diesem Gemisch ver­ bessert wird. Wenn die Regelklappe in ihrer Schließstellung ist, dann wird somit die Menge der an der Regelklappe haf­ tenden Kraftstofftröpfchen herabgesetzt, so daß folglich die Schwankung in der Kraftstoffzufuhr begrenzt und die Stabilität der Maschine verbessert wird. In diesem Fall kön­ nen einige Kraftstofftröpfchen an der Oberfläche des Ab­ sperrglieds der Ablenkklappe haften; selbst wenn nun diese Kraftstofftröpfchen durch den engen Spalt, der zwischen dem Absperrglied der Ablenkklappe und der mit diesem zusammen­ wirkenden Seitenwand des Ansaugkanals begrenzt wird, strö­ men, so besteht jedoch, weil stromab von der Ablenkklappe die Regelklappe angeordnet ist, kein direkter Weg, auf dem diese Kraftstofftröpfchen in den Brennraum gelangen können, so daß kein wesentlicher Anstieg in der Schwankung der Takt für Takt dem Brennraum zugeführten Kraftstoffmenge ent­ steht.

Grundsätzlich wird für die Regelklappe und die Ablenkklappe vorgesehen, daß sie während eines Betriebs mit niedriger Ge­ schwindigkeit oder niedriger Last zusammen betätigt werden, um die Eintritts- oder Ansaugverwirbelung auszunutzen, so daß man der Grenze der Magergemischverbrennung mit einem relativ großen Luft/Kraftstoffverhältnis nahekommt. Für den mittleren Drehzahl oder Lastbereich wird es für die Regel­ klappe als am besten angesehen, daß diese in der Schließ­ stellung ist, so daß eine Verwirbelung erzeugt wird, wäh­ rend die Ablenkklappe in ihrer Offenstellung sein soll, so daß die gemäß dem verminderten Ansaugsystem-Strömungswider­ stand notwendige Ansaugströmungsmenge gewährleistet ist. In diesem Fall besteht eine Gefahr, daß mehr Kraftstofftröpf­ chen an der Fläche der Regelklappe anhaften, jedoch wird im Vergleich mit dem Fall, da beide Klappen geschlossen sind, ein relativ fettes Gemisch dem Brennraum zugeführt. Weil ei­ ne extreme Magergemischverbrennungssituation nicht vorliegt, wird, selbst wenn die dem Brennraum in jedem Maschinentakt zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend der unregelmäßigen Zu- und Abnahme in der Menge der abgesaugten anhaftenden Kraftstofftröpfchen etwas schwankt, ein großer Abfall oder Verlust in der Fahrfähigkeit des Fahrzeugs nicht hervorge­ rufen. Ferner wird es als wünschenswert angesehen, um im ho­ hen Drehzahl- oder hohen Lastbetriebsbereich eine noch hö­ here Ansaugluft-Durchsatzmenge zu erhalten, die Ablenk- sowie die Regelklappe beide zu öffnen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Kante der Ablenkklappe auf der Seite des zweiten Zulaufkanals mit der gedrallten Zulaufbohrung, wenn die Ablenkklappe in ihrer Schließstellung ist, einen relativ schmalen Spalt zwischen sich und der Wand des gemeinsamen Ansaugkanals auf der Seite des zweiten Zulaufkanals freilassen. In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Kante der Ablenkklappe auf der Seite des zweiten Zulaufkanals, wenn die Ablenkklappe geschlossen ist, im wesentlichen gegen die Wand des gemeinsamen Ansaugkanals auf der Seite des zweiten Zulaufkanals anschlagen, wobei dieser Kantenbereich der Ablenkklappe mit einem Ausschnitt oder mit einem Loch nahe der Kante der Ablenkklappe versehen wird. Die eine oder andere dieser Konstruktionen kann als geeignet erachtet werden, was von den jeweiligen Umständen abhängt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an­ hand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert, wobei die Zeichnungen und die Erläuterung jedoch die Erfindung keines­ wegs auf die dargestellten Einzelheiten beschränken. Räum­ liche Angaben sind als auf die jeweilige Figur bezogen zu verstehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von wesentlichen Tei­ len eines Ansaugsystems in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch einen Teil eines Zy­ linders, Zylinderkopfes und Ansaugrohres der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei dieser Schnitt in einer Ebene verläuft, die im wesentlichen die Mittelachse der Zylinderbohrung enthält und zu dieser Achse etwas nach der einen oder anderen Seite versetzt ist;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf und das An­ saugrohr einer Brennkraftmaschine, bei der die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems zur Anwendung kommt, wobei dieser Schnitt die Ansicht des Zylinderkopfes von unten dar­ stellt und die Schnittebene ebenfalls etwas ver­ setzt ist;

Fig. 4 ein Stellungsdiagramm zur Erläuterung der Stellungen der Einlaßregelklappe und der Saugrohr-Ablenkklappe in Abhängigkeit von den Betriebsparametern bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Ansaugsystemdruck auf der horizontalen und die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der vertikalen Achse aufgetragen sind;

Fig. 5 eine Saugrohr-Ablenkklappe nach ei­ ner zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine zu Fig. 5 gleichartige Darstellung einer Ab­ lenkklappe nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine zu Fig. 1 gleichartige schematische Darstellung von wesentlichen Teilen des Ansaugsystems gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 bis 3, die sich auf die erste Ausführungsform des Ansaugsystems be­ ziehen, zeigen einen Zylinderblock 1 einer Brennkraftmaschine, an wel­ chem ein Zylinderkopf 2 befestigt ist. Der Zylinderblock 1 ist mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 3 versehen, von denen in Fig. 2 nur eine zu sehen ist, da der Schnitt von Fig. 2 in einer die mittige Längsachse der Zylinderboh­ rung 3 enthaltenden Ebene geführt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zu der die mittigen Längsachsen aller Zylinderbohrungen 3 enthaltenden Ebene verläuft. In der Zylinder­ bohrung 3 geht ein Kolben 4 hin und her, wobei zwischen die­ sem Kolben 4, dem Zylinderkopf 2 und dem oberen Teil der Zylinderbohrung 3 ein Brennraum 5 für den Kolben und Zylin­ der begrenzt wird. Der Zylinderkopf 2 wird am Zylinder­ block 1 mittels nicht besonders dargestellter Zylinderkopf­ schrauben befestigt, die Schraubenlöcher in am Zylinder­ kopf 2 befindlichen Augen zwischen jedem Paar von benach­ barten Zylindern und den Enden der Zylinderreihe durch­ setzen.

Der Zylinderkopf 2 ist für jeden Zylinder mit zwei Zulaufkanälen bzw. -bohrungen 6 und 7 sowie zwei Auspuffkanälen bzw. -bohrungen 8 und 9 ausge­ stattet, wobei diese vier Kanäle bzw. Bohrungen über zugeordnete Ventil­ sitze in die Brennkammer 5 münden und die Mitten der vier Ventilsitze annähernd die Ecken eines Quadrats bilden, wie Fig. 3 zeigt. Somit handelt es sich bei der Brennkraftma­ schine um eine solche mit vier Ventilen pro Zylinder. Die Zu­ laufbohrungen 5, 7 für jeden der Zylinder liegen auf der einen Seite des Zylinderblocks 1 und des Zylinderkopfes 2 in der Längsrichtung des Zylinderkopfes entlang der Reihe der Zylinder, die der zur Zeichnungsebene von Fig. 2 recht­ winkligen Richtung und zur Zeichnungsebene von Fig. 3 verti­ kalen Richtung entspricht. Die Auspuffbohrungen 8 und 9 für jeden der verschiedenen Zylinder sind in ähnlicher Weise auf der den Zulaufbohrungen gegenüberliegenden Seite des Zy­ linderblocks 1 und des Zylinderkopfes 2 angeordnet. Teller­ ventile 10 und 11 von bekannter Bauart, von denen in Fig. 2 nur eines zu sehen ist, sind in bekannten Ventilführungen, die in den Zylinderkopf 2 eingesetzt sind, gehalten und ar­ beiten mit den an den Kanten einer jeden Zulaufbohrung 6, 7 eingesetzten Einlaßventilsitzen zusammen, so daß sie die Verbindung zwischen den Zulaufbohrungen 6 und 7 sowie dem Brennraum 5 in bezug auf das Öffnen und Schließen regeln. Zwei weitere bekannte Tellerventile 12 und 13, die eben­ falls in Ventilführungen im Zylinderkopf 2 aufgenommen sind und von denen in Fig. 2 nur eines zu sehen ist, wirken in gleichartiger Weise mit Auslaßventilsitzen, die an den zum Brennraum hin gelegenen Kanten der Auspuffbohrungen 8 und 9 eingesetzt sind, zusammen, so daß sie die Verbindung zwi­ schen den Auspuffbohrungen 8 und 9 sowie dem Brennraum 5 in bezug auf das Öffnen und Schließen ebenfalls regeln. Durch Betätigung dieser Einlaßtellerventile 10 und 11 sowie die­ ser Auslaßtellerventile 12 und 13 über eine an sich bekann­ te (nicht gezeigte) Ventilsteuerung wird die Brennkraftma­ schine gemäß einem Otto-Zyklus betrieben, um in bekannter Weise eine Drehkraft zu erzeugen. Wie die Fig. 3 erkennen läßt, ist im mittleren Teil des die Decke des Brennraumes 5 bestimmenden Zylinderkopfes 2 eine Gewindebohrung 14 für die Aufnahme einer Zündkerze 15 ausgebildet.

Im Zylinderkopf 2 ist eine Ansaugkammer 38 ausgebildet, die an ihrer linken Seite offen ist und sich in die beiden Zu­ laufbohrungen 6 sowie 7 verzweigt. Die Zulaufbohrung 7 weist eine gerade Erstreckung auf, während die Zulaufbohrung 6 als gedrallte Bohrung ausgebildet ist. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird ein Luftstrom in den Brennraum 5 der Maschine durch einen Drosselkör­ per 27, der mit einer Drosselklappe 40 versehen ist, die durch das (nicht gezeigte) Gaspedal betätigt wird, und dann durch ein Ansaugrohr 25, das zwischen den Drosselkörper 27 und den Zylinderkopf 2 eingefügt ist, angesaugt. Das Ansaug­ rohr 25 steht mit der Ansaugkammer 38 in unmittelbarer Ver­ bindung. Die Luftströmung tritt zuerst in die Ansaugkammer 38 des Zylinderkopfes 2 stromoberhalb von den beiden Zulauf­ bohrungen 6 sowie 7 ein und wird dann durch Auftreffen auf die stromauf gelegene Kante einer Trennwand, die die bei­ den Zulaufbohrungen 6 und 7 voneinander trennt, geteilt, so daß ein Teil der Luftströmung in das stromaufwärtige Ende der geraden Ansaugbohrung 7 eintritt, während der übrige Teil der Luftströmung in das stromaufwärtige Ende der ge­ drallten Zulaufbohrung 6 eintritt. Die gerade Zulaufboh­ rung 7 mündet durch den vom Einlaßtellerventil 11 geregel­ ten Ventilsitz in den Brennraum 5, die gedrallte Zulaufboh­ rung 6 mündet durch den vom anderen Einlaßtellerventil 10 geregelten Ventilsitz in den Brennraum 5 ein. Der in Fig. 3 untere Teil des stromabwärtigen Abschnitts des Luft-Kraft­ stoffgemisch-Ansaugsystems bestimmt die gedrallte Zulaufbohrung 6, so daß das durch diese Zulaufbohrung 6 strömende Luft-Kraftstoffgemisch bei geöffnetem Einlaßtel­ lerventil 10 gegen einen Abschnitt trifft, das rund um den Schaft des Tellerventils 10 in der gedrallten Zulaufboh­ rung 6 ausgebildet ist, womit dem Gemisch eine erhebliche Wirbelbewegung vermittelt wird.

Im stromaufwärtigen Abschnitt der allgemein geraden Zulauf­ bohrung 7 ist kurz unterhalb der Stelle, an der diese Zu­ laufbohrung 7 von der Ansaugkammer 38 abzweigt, eine Luft- Kraftstoffgemisch-Einlaßregelklappe 16 angeordnet, die um eine Welle 17 drehbar ist und insofern nach Wahl durch ei­ nen Stellantrieb, auf den noch eingegangen werden wird, ver­ stellt werden kann, und zwar in eine in den Fig. 2 und 3 ge­ zeigte Schließstellung, in der diese Einlaßregelklappe 16 das stromaufwärtige Ende der geraden Zulaufbohrung 7 im we­ sentlichen verschließt, wobei sie die gedrallte Zulaufboh­ rung 6 selbstverständlich unbeeinflußt läßt, und eine Offen­ stellung, die um etwa 90° gegenüber der Schließstellung ver­ setzt ist und in welcher diese Regelklappe 16 das stromauf­ wärtige Ende der geraden Zulaufbohrung 7 offen sowie unbe­ einflußt läßt.

Die Gemisch-Einlaßregelklappe 16 wird über ihre Welle 17 und einen Antriebshebel 18 von einer Antriebsstange 20 ei­ nes Membranstellantriebs 19 gedreht, so daß sie in die mit ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigte Lage gelangt, wenn in einer Membran- oder Unterdruckkammer 21 des Membranstell­ antriebs 19 ein Unterdruck herrscht, der größer ist als ein bestimmter Unterdruck-Schwellenwert. Wenn an der Membran­ kammer 21 des Membranstellantriebs 19 ein Unterdruck liegt, der nicht größer ist als dieser bestimmte Schwellen-Unter­ druckwert, dann wird das Einlaßregelventil 16 in die mit ge­ strichelten Linien in Fig. 3 dargestellte Lage gebracht.

Die Membran- oder Unterdruckkammer 21 des Membranstellan­ triebs steht über eine Unterdruckleitung 22 mit einer An­ schlußöffnung a eines elektrisch gesteuerten Unterdruck­ schaltventils (Umschaltventils) 23 in Verbindung. Dieses Umschaltventil 23 hat drei Anschlußöffnungen a, b und c und ist so aufgebaut, daß es, wenn ein Schaltmagnet oder dergleichen des Ventils von einem Steuergerät 50 mit elektrischer Energie zu seiner Betätigung gespeist wird, die Anschlußöffnung a mit der Anschlußöffnung c verbindet, während die Anschluß­ öffnung b dann gegenüber irgendeiner anderen Anschlußöff­ nung abgesperrt ist. Wenn dagegen dem Schaltmagnet oder dergleichen keine Energie vom Steuergerät 50 zugeführt wird, dann steht die Anschlußöffnung a mit der Anschlußöffnung b in Verbindung, während die Anschlußöffnung c gegenüber irgend­ einer anderen Anschlußöffnung abgesperrt ist. Die Anschluß­ öffnung b dieses elektrisch gesteuerten Umschaltventils 23 steht über eine Unterdruckleitung 24 mit einer im Ansaug­ rohr 25 stromab von der Drosselklappe 40 vorgesehenen Unter­ drucköffnung 26 in Verbindung, so daß an ihr ein konstanter Unterdruck (Ansaugkrümmer-Unterdruck) herrscht, während die Anschlußöffnung c des Umschaltventils 23 zum Atmosphä­ rendruck Verbindung hat.

Im Ansaugrohr 25 ist nahe dessen stromabwärtigem, mit der Ansaugkammer 38 des Zylinderkopfes 2 verbundenen Ende eine Saugrohr-Ablenkklappe 28 angeordnet, die als Klappen­ ventil ausgebildet ist und deren Absperrglied an einer Wel­ le 30 befestigt ist, deren Drehachse von der Seite der ge­ drallten Zulaufbohrung 6 und von der mit Pc bezeichneten Linie der Trennwand zwischen der geraden Zulaufbohrung 7 so­ wie der gedrallten Zulaufbohrung 6 etwas zur Seite der ge­ raden Zulaufbohrung hin versetzt ist, wie die Fig. 3 am be­ sten zeigt. Diese Saugrohr-Ablenkklappe 28 weist an ihrer der gedrallten Zulaufbohrung 6 zugewandten Seite eine Kante 28a auf, d. h., diese Kante liegt an der zur Mitte der An­ saugbohrungskonstruktion hin gerichteten Seite. Wenn, wie die Fig. 3 zeigt, die Ablenkklappe 28 in ausgewählter Weise mittels ihrer Welle 30 durch die Betätigungseinrichtung für diese in der Schließstellung ist, in welcher die Ablenk­ klappe 28 den unteren Endabschnitt des im Ansaugrohr 25 aus­ gebildeten Ansaugkanals verschließt, wie das in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, dann befindet sich die Kante 28a auf der Seite der gedrallten Zulaufbohrung nahe der Linie Pc der Trennwand zwischen der geraden Zulaufboh­ rung 7 und der gedrallten Zulaufbohrung 6. In dieser Schließstellung der Saugrohr-Ablenkklappe 28 kann durch den Ansaugkanal im Ansaugrohr 25 strömende Luft lediglich an der Ablenkklappe 28 durch einen verbleibenden offenen Teil des Querschnitts des Ansaugrohrs 25 oder engen Durchlaß 29 strömen, der zwischen der Kante 28a der Ablenkklappe 28 und der Wand des Ansaugrohres 25 auf der Seite der gedrallten Zulaufboh­ rung 6 verblieben ist. Wenn dagegen die Ablenkklappe 28 in ihrer um etwa 90° von der Schließstellung verlagerten Offen­ stellung ist, die in Fig. 3 mit gestrichelten Linien ange­ geben ist, dann ermöglicht sie eine freie und ungehinderte Strömung durch den Ansaugkanal im Ansaugrohr 25.

Der Saugrohr-Ablenkklappe 28 wird über ihre Welle 30 und einen Antriebshebel 31 durch eine Antriebsstange 33 eines Membranstellantriebs 32 eine Drehbewegung vermittelt, so daß sie in die (ausgezogene) Schließstellung in Fig. 3 ge­ langt, wenn in der Membran- oder Unterdruckkammer 34 des Stellantriebs 32 ein Unterdruck herrscht, der größer ist als ein anderer bestimmter Schwellen-Unterdruckwert, wäh­ rend die Ablenkklappe 28 in die (gestrichelte) Offenstel­ lung in Fig. 3 gebracht wird, wenn an der Unterdruckkammer 34 des Stellantriebs 32 ein Unterdruck zur Betätigung liegt, der nicht größer ist als der bestimmte Schwellen-Unterdruck­ wert.

Die Unterdruckkammer 34 des Membranstellantriebs 32 ist durch eine Unterdruckleitung 35 mit einer Anschlußöffnung a eines weiteren elektrisch gesteuerten Unterdruckschaltven­ tils (Umschaltventil) 36 verbunden. Dieses Umschaltventil 36 weist wie das elektrisch gesteuerte Umschaltventil 23 drei Anschlußöffnungen a, b und c auf und ist gleichartig wie dieses Ventil 23 aufgebaut, so daß, wenn sein Schaltmagnet oder dergleichen vom Steuergerät 50 zur Betätigung mit elektrischer Energie versorgt wird, die Anschlußöffnung a mit der An­ schlußöffnung c verbunden wird, während die Anschlußöff­ nung b zu jeder anderen Anschlußöffnung abgesperrt ist. Wenn andererseits dem Schaltmagnet oder dergleichen elektrische Energie vom Steuergerät 50 nicht zugeführt wird, dann ist die Anschlußöffnung a mit der Anschlußöffnung b verbunden, während die Anschlußöffnung c gegenüber jeder anderen An­ schlußöffnung abgesperrt ist. Die Anschlußöffnung b des Um­ schaltventils 36 ist über die Unterdruckleitung 24 mit der bereits erwähnten Unterdrucköffnung 26, die sich stromab von der Drosselklappe 40 im Ansaugrohr 25 befindet, verbun­ den, so daß an ihr ein konstanter Unterdruck (Ansaugkrümmer- Unterdruck) herrscht, während die Anschlußöffnung c des Um­ schaltventils 36 mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht.

Nahe dem stromabwärtigen Ende des im Ansaugrohr 25 bestimmten Ansaugkanals liegt stromab von der darin befindlichen Saug­ rohr-Ablenkklappe 28 ein Kraftstoff-Einspritzventil 37. Tatsächlich ist für jeden Maschinenzylinder, obwohl das nicht besonders gezeigt ist, ein Kraftstoff-Einspritzven­ til 37 vorgesehen. Dieses Einspritzventil 37 befindet sich im wesentlichen auf der Linie Pc der Trennwand zwischen der geraden Zulaufbohrung 7 und der gedrallten Zulaufbohrung 6, wie die Fig. 3 zeigt, und spritzt Kraftstoff, z. B. Benzin, in Form eines Flüssigkeitsnebels in die Ansaugkammer 38 mit einem gewissen Sprühwinkel ein. Die Menge des eingespritz­ ten Kraftstoffs wird durch die Zeitspanne der Öffnung des Einspritzventils bestimmt, welche in Übereinstimmung mit ei­ nem vom Steuergerät 50 ausgegebenen elektrischen Steuersi­ gnal festgelegt wird.

Das Steuergerät 50, das in typischer und bevorzugter, je­ doch nicht zwingender Weise einen Mikrocomputer enthalten kann, empfängt neben Eingangssignalen von anderen möglichen Fühlern Eingangssignale von einem Ansaugdruckfühler 51 und einem Drehzahlfühler 52 der Maschine. Der Ansaugdruckfüh­ ler 51 erfaßt den Druck im Ansaugrohr 25 und gibt ein da­ für kennzeichnendes elektrisches Signal ab, während der Drehzahlfühler 52 den gegenwärtigen Drehzahlwert der Brenn­ kraftmaschine erfaßt und ein dafür kennzeichnendes elektri­ sches Signal abgibt.

Die erste bevorzugte Ausführungsform des Ansaugsystems gemäß der Erfindung arbeitet in Übereinstimmung mit einem im Mikrocomputer des Steuergeräts 50 gespeicher­ ten Programm, das nicht im einzelnen beschrieben wird, weil es von einem Programmierfachmann auf der Grundlage der in dieser Beschreibung dargelegten Funktionen ohne weiteres aufgestellt werden kann, in der folgenden Wei­ se. Bei dieser Ausführungsform wird die Arbeitsweise des Steuergeräts gemäß dem gegenwärtigen Druckwert im Ansaug­ rohr 25, der vom Ansaugdruckfühler 51 erfaßt wird, und ge­ mäß dem gegenwärtigen Wert der Drehzahl der Brennkraftma­ schine, die vom Drehzahlfühler 52 erfaßt wird, bestimmt, und zwar gemäß dem in der Fig. 4 gezeigten Diagramm, in dem der Ansaugsystemdruck auf der horizontalen und die Drehzahl auf der vertikalen Achse aufgetragen sind.

Im Bereich der niedrigen Drehzahl oder niedrigen Last, der zwischen dem Nullpunkt in Fig. 4 und der Linie A liegt, führt das Steuergerät 50 elektrische Energie zur Betätigung weder dem Schaltmagnet oder dergleichen des elektrisch gesteuer­ ten Unterdruckschaltventils 23 noch dem Schaltmagnet oder dergleichen des elektrisch gesteuerten Unterdruckschaltventils 36 zu, so daß sowohl die Luft-Kraftstoffgemisch-Einlaß­ regelklappe 16 wie auch die Saugrohr-Ablenkklappe 28 in ih­ re Schließstellung gebracht werden, die in Fig. 3 mit aus­ gezogenen Linien dargestellt sind, womit die Strömung des Luft-Kraftstoffgemischs durch die gerade Zulaufbohrung 7 un­ terbrochen wird, so daß im wesentlichen das insgesamt vom Brennraum 5 angesaugte Luft-Kraftstoffgemisch in das strom­ aufwärtige Ende der gedrallten Zulaufbohrung 6 eintritt und durch die vom Einlaßtellerventil 10 geregelte Einlaßöffnung in den Brennraum 5 strömt, wobei dem eingesaugten Gemisch bei seinem Eintritt in den Brennraum 5 durch das um den Schaft des Tellerventils 10 herum gebildete Wirbelteil eine erhebliche Wirbelbewegung vermittelt wird. Diese Wirbelbe­ wegung verläuft (in Fig. 3) entgegen dem Uhrzeigersinn um die mittige Achse der Zylinderbohrung 3. Der Strömungswider­ stand des Ansaugsystems ist, weil die Saugrohr-Ablenkklap­ pe 28 in ihrer Schließstellung ist, nun sehr hoch. Das Steuergerät 50 bestimmt auch das an das Kraftstoff-Ein­ spritzventil 37 abgegebene Signal, so daß in der Ansaugkam­ mer 38 ein extrem mageres Luft-Kraftstoffgemisch vorhanden ist, dessen Luft/Kraftstoffverhältnis nahe an der Grenze in der Abmagerungsrichtung für eine angemessene Verbrennung liegt.

Im Bereich einer mittleren Drehzahl oder mittleren Last, der sich in Fig. 4 zwischen den Linien A und B befindet, führt das Steuergerät 50 dem Schaltmagnet oder dergleichen des Um­ schaltventils 23 keine Energie zur Betätigung zu, jedoch wird dem Schaltmagnet oder dergleichen des elektrisch gesteuerten Umschaltventils 36 elektrische Energie zur Betätigung zuge­ führt, so daß die Luft-Kraftstoffgemisch-Einlaßregelklap­ pe 16 in die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte Schließstellung gebracht wird, während andererseits die Saugrohr-Ablenkklappe 28 in die mit gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigte Offenstellung gebracht wird, womit noch immer eine Strömung des Gemischs durch die gerade Zulauf­ bohrung 7 unterbrochen wird, so daß im wesentlichen das ins­ gesamt vom Brennraum 5 angesaugte Luft-Kraftstoffgemisch in das stromaufwärtige Ende der gedrallten Zulaufbohrung 6 ein­ tritt und durch die Einlaßventilöffnung, die vom Einlaßven­ til 10 geregelt wird, in den Brennraum 5 gelangt, wobei dem Gemisch bei seinem Eintritt in den Brennraum 5 durch das um den Schaft des Tellerventils 10 herum ausgebildete Wirbel­ teil eine erhebliche Wirbelbewegung vermittelt wird. In die­ sem Fall ist jedoch der Strömungswiderstand des Ansaugsy­ stems wesentlich vermindert, wie auch die herbeigeführte Wirbelbewegung im System verkleinert ist, was darauf beruht, daß die Saugrohr-Ablenkklappe 28 nun in ihrer Offenstellung ist. Das Steuergerät 50 bestimmt auch hierbei das dem Ein­ spritzventil 37 zugeführte Signal, so daß in der Ansaug­ kammer 38 ein etwas fetteres Luft-Kraftstoffgemisch vorhan­ den ist.

Schließlich gibt das Steuergerät 50 im Bereich einer hohen Drehzahl oder hohen Last der Maschine, der sich auf der vom Nullpunkt in Fig. 4 abgewandten Seite der Linie B befindet, an den Schaltmagnet oder dergleichen des elektrisch gesteuerten Um­ schaltventils 23 und auch an den Schaltmagnet oder dergleichen des Umschaltventils 36 elektrische Energie zur Betätigung ab, so daß sowohl die Gemisch-Einlaßregelklappe 16 wie auch die Saugrohr-Ablenkklappe 28 beide in ihre Offenstellungen ge­ bracht werden, die in Fig. 3 gestrichelt dargestellt sind, womit bewirkt wird, daß nun das Luft-Kraftstoffgemisch durch die gerade Zulaufbohrung 7 strömen kann, so daß der größte Teil des vom Brennraum 5 angesaugten Luft- Kraftstoffgemisches nunmehr in den Brennraum 5 durch die ge­ rade Zulaufbohrung 7 eintritt, wobei lediglich ein geringer Anteil des Gemischs durch die gedrallte Zulaufbohrung 6 strömt. Demzufolge wird dem angesaugten Gemisch bei seinem Eintritt in den Brennraum 5 durch das um den Schaft des Ein­ laßventils 10 herum ausgebildete Wirbelteil eine nur rela­ tiv geringe Wirbelbewegung vermittelt. Auf diese Weise wird ein guter volumetrischer Wirkungsgrad für die Maschine er­ halten, so daß eine hohe Ausgangsleistung erreicht werden kann. Aufgrund der Tatsache, daß die Saugrohr-Ablenkklap­ pe 28 und auch die Einlaßregelklappe 16 nun in ihren Offenstellungen sind, ist in diesem Betriebszustand der Strömungswiderstand des Ansaugsystems auf einem Minimum, wie auch die in diesem System hervorgerufene Wirbelbewegung auf einem minimalen Wert ist. Das Steuergerät bestimmt wie­ derum das dem Kraftstoff-Einspritzventil 37 zugeführte Si­ gnal, so daß in der Ansaugkammer 38 durch Bestimmung der Kraftstoff-Einspritzmenge in Übereinstimmung mit der Dreh­ zahl und dem Ansaugkrümmer-Unterdruck in an sich bekannter Weise ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff­ gemisch zur Verfügung steht.

Im Betriebszustand mit niedriger Drehzahl und niedriger Last befinden sich folglich die Einlaßregelklappe 16 und die Saugrohr-Ablenkklappe 28 beide in ihren Schließstellun­ gen, wobei die durch den verengten Durchlaß 29, der durch die Ablenkklappe 28 in ihrer Schließstellung bestimmt wird, strömende Luft und der auf diese Weise hervorgerufene Dros­ selungseffekt eine Ablenkung des Luftstroms zur gedrallten Zulaufbohrung 6 herbeiführen. Unter dem Einfluß dieser An­ saugluftströmung, d. h. durch den Saugeffekt dieser Luft­ strömung, wird der vom Einspritzventil 37 in die Ansaugkam­ mer 38 eingespritzte Kraftstoffnebel zur gedrall­ ten Zulaufbohrung 6 hin verlagert, so daß der größte Teil des Luft-Kraftstoffgemischs geradewegs in die gedrallte Zu­ laufbohrung 6 strömt und darüber hinaus wegen der auf höhe­ re Geschwindigkeit gebrachten Luftströmung, was durch den verengten Durchlaß 29 im Bereich des eingespritzten Kraft­ stoffstrahls bewirkt wird, die Zerstäubung des eingespritz­ ten Kraftstoffs begünstigt und das Anhaften von Kraftstoff­ tröpfchen an der geschlossenen Einlaßregelklappe 16 mengen­ mäßig in hohem Maß vermindert wird. Demzufolge wird die Schwankung in der Kraftstoffmenge, die Takt für Takt dem Brennraum zugeführt wird, wenn die Gemisch-Regelklappe 16 geschlossen ist, vermindert und die Stabilität der Maschine bei einem Magergemischbetrieb dadurch in erheblichem Aus­ maß verbessert.

Im Betrieb mit mittlerer Drehzahl und mittlerer Last wird die Ablenkklappe 28 geöffnet, um den Strömungswiderstand des Ansaugsystems zu verringern, so daß der Zustrom der not­ wendigen Menge an Luft gewährleistet ist. Gleichzeitig wird die Gemisch-Einlaßregelklappe 16 geschlossen gehalten, um die Erzeugung einer Wirbelbewegung sicherzustellen.

In Betriebszuständen mit hoher Drehzahl und hoher Last werden andererseits sowohl die Gemisch-Einlaßregelklappe 16 wie auch die Saugrohr-Ablenkklappe 28 geöffnet, um den Zu­ strom einer noch größeren Luft-Kraftstoffgemischmenge zu ge­ währleisten, wobei jedoch das Ausmaß der Wirbelbewegung durch den geöffneten Zustand der Regelklappe 16 und der Ab­ lenkklappe 28 minimiert wird.

Die Fig. 5 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Saugrohr-Ablenkklappe 28 des Ansaugsystems gemäß der Erfindung. Dieses Absperrglied liegt im geschlossenen Zustand der Ablenkklappe 28 gegen die Wand des Ansaugrohres 25 auf der Seite der gedrallten Zulaufboh­ rung 6 an, so daß hier ein Durchlaß, wie der Durchlaß 29 bei der ersten Ausführungsform, nicht bestimmt wird. Die Funktion dieses Durchlasses 29 bei der ersten Ausführungs­ form wird statt dessen durch einen im Kantenbereich des Ab­ sperrglieds der Saugrohr-Ablenkklappe ausgebildeten Aus­ schnitt 28b erfüllt. Mit dieser Ausführungsform werden die gleichen Funktionen und Vorteile bei dem Ansaugsystem gemäß der Erfindung erreicht, wie sie mit der ersten bevorzugten Ausführungsform zu erzielen sind, so daß eine nähere Erläuterung unterbleiben kann.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Saugrohr-Ablenkklappe 28 bei einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems. Dieses Absperr­ glied stößt wiederum im geschlossenen Zustand der Ablenk­ klappe 28 gegen die Wand des Ansaugrohres 25 auf der Seite der gedrallten Zulaufbohrung 6, so daß ein Durchlaß, wie der Durchlaß 29 bei der ersten Ausführungsform, nicht be­ stimmt wird. Die Funktion des Durchlasses 29 der ersten Aus­ führungsform wird bei der dritten Ausführungsform durch ein nahe der Kante des Absperrglieds der Ablenkklappe 28 aus­ gebildetes Loch 28c erfüllt. Mit dieser Ausführungsform sind dieselben Funktionen und Vorteile wie mit der ersten und zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung zu errei­ chen, so daß auch hier eine nähere Erläuterung unterbleiben kann.

Die Fig. 7 zeigt schematisch in zu Fig. 1 gleichartiger Wei­ se die vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Ansaugsystemkonstruktion. Der Unterschied zu derje­ nigen der Fig. 1 liegt darin, daß anstelle je eines für je­ den Maschinenzylinder vorgesehenen Kraftstoff-Einspritzven­ tils, wie das Einspritzventil 37 bei der ersten Ausfüh­ rungsform, die jeweils stromab der Saugrohr-Ablenkklappe 28 angeordnet sind, ein einziges Kraftstoff-Einspritzventil 39 stromoberhalb des Drosselkörpers 27 und der Drosselklap­ pe 40, d. h. stromauf vom Ansaugrohr 25, vorgesehen ist. Das bedeutet, daß bei dieser vierten Ausführungsform an der Saugrohr-Ablenkklappe 28 ein Luft-Kraftstoffgemisch vorbei­ strömt und nicht nur, Ansaugluft, wie es bei der ersten Aus­ führungsform der Fall ist. Jedoch sind gleichartige Funk­ tionen und Vorteile mit dieser vierten Ausführungsform der Ansaugsystemkonstruktion, wie sie mit der ersten bis drit­ ten Ausführungsform zu erreichen sind, zu erzielen. Da sich das einzige Kraftstoff-Einspritzventil 39 stromoberhalb der Saugrohr-Ablenkklappe 28 befindet, strömt im geöffneten Zu­ stand dieser Ablenkklappe 28 das Luft-Kraftstoffgemisch an der Ablenkklappe 28 ohne eine wesentliche Störung in bezug auf seine Strömung vorbei zum Brennraum 5, während anderer­ seits im geschlossenen Zustand der Ablenkklappe 28 das Luft- Kraftstoffgemisch an dieser Ablenkklappe 28 unter einer Ablenkung zur gedrallten Zulaufbohrung 6 hin vorbeiströmt. Auf diese Weise wird die Menge an Kraftstofftröpfchen, die an der Luft-Kraftstoffgemisch-Einlaßregelklappe 16 haf­ ten bleiben, bei diesen Betriebszuständen der Maschine ver­ mindert, so daß auch in diesem Fall die Stabilität im Lauf der Maschine unter Magergemisch-Betriebsbedingungen ver­ bessert wird.

Claims (6)

1. Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten, im wesentlichen geraden Zulaufkanal (7), mit einem zweiten, im Bereich seines Endteils einen Drall erzeugenden Zulaufkanal (6), mit einem gemeinsamen Ansaugrohr (25) zum Ansaugen eines Luftstromes oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, wobei das Ansaugrohr zu den Einlaßöffnungen des ersten und zweiten Zulaufkanals führt, mit einer Einlaßregelklappe (16) im ersten Zulaufkanal (7) zur Unterbrechung des ersten Zulaufkanals (7) und mit einer im Ansaugrohr (25) angeordneten Saugrohr- Ablenkklappe (28), dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohr- Ablenkklappe (28) im geschlossenen Zustand nur einen Teil des Querschnitts des Ansaugrohrs (25) absperrt, wobei der im geschlossenen Zustand der Saugrohr-Ablenkklappe (28) verbleibende offene Teil (29) des Querschnitts den Luft- oder Gemischstrom im wesentlichen zum zweiten Zulaufkanal (6) hinlenkt.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohr-Ablenkklappe (28) ein Drosselklappenventil darstellt.

3. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Teil des Querschnitts durch eine in der Saugrohr- Ablenkklappe (28) vorgesehene Aussparung (28b) gebildet wird.

4. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Teil des Querschnitts durch ein in der Saugrohr- Ablenkklappe (28) vorgesehenes Loch (28c) gebildet wird.

5. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein stromab von der Saugrohr-Ablenkklappe (28) angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil (37).

6. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein stromauf von der Saugrohr-Ablenkklappe angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil (39).