DE3732826A1

DE3732826A1 - Device for controlling the charge of a four-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE3732826A1
Application number: DE19873732826
Authority: DE
Inventors: Willi Roth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1989-04-13

Abstract

A device for controlling the charge of a four-stroke internal combustion engine with fuel injection is created in which, in the inlet port, at an appropriate distance upstream of at least one inlet valve of the engine, control diaphragms composed of elastically resilient, lamellar elements are provided, completely sealing off the cross-section of the inlet port. With the control diaphragms closed, two chambers, a first and a second chamber of different volumes, separated from one another, that is a preceding volume with enriched air and a scavenged volume with unenriched air, are thus created in the inlet port. This means that, at the start of the actual charge or intake stroke, during which the inlet valve is already opened but the exhaust valve is not yet completely closed, a not inconsiderable part of the unenriched air is first sucked out from the scavenged volume into the exhaust port. This on the one hand prevents the heavily enriched air, otherwise drawn by this route into the exhaust port, from being able to damage the exhaust system, especially a catalytic converter system, or render it unusable and, on the other, since no enriched air is drawn in, achieves a considerable fuel saving far in excess of 10% and at the same time an associated power increase.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern der La dung eines Viertakt-Verbrennungsmotors mit Kraftstoff-Ein spritzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for controlling the La a four-stroke internal combustion engine with fuel on injection according to the preamble of claim 1.

Bei einer üblichen Ventilsteuerung für Viertaktmotore müssen bekanntlich der Einlaß und Auslaß zu dem Arbeitsraum, d. h., dem Brennraum, in dem oder in den Zylindern des Motors je einmal während eines Arbeitsspiels geöffnet und geschlossen werden. Wie aus dem Steuerdiagramm eines Viertaktmotors zu ersehen, ist beim Öffnen des Einlaßventils das Auslaßventil noch nicht ganz geschlossen. Daher wird zu Beginn jeden An saughubs ein nicht unbeträchtlicher Teil der über den Ein laßkanal zugeführten, stark mit Kraftstoff angereicherten Luft über den Zwischenraum zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz des Auslaßventils ungenutzt in den Auslaßkanal abge saugt und geht dadurch verloren, ohne zu dem Arbeitspro zeß in dem oder den Zylindern und damit zur Energieerzeu gung im Motor beigetragen zu haben.With a conventional valve control for four-stroke engines as is known, the inlet and outlet to the work space, d. H., the combustion chamber, in or in the cylinders of the engine opened and closed once during a work cycle will. As from the control diagram of a four-stroke engine too can be seen when opening the inlet valve is the outlet valve not yet completely closed. Therefore, at the beginning every suction hubs a not inconsiderable part of the over the one inlet channel, heavily enriched with fuel Air over the space between the valve body and the Valve seat of the exhaust valve unused in the exhaust duct sucks and gets lost without going to the work pro zeß in the cylinder or cylinders and thus for energy generation in the engine.

Gleichzeitig gelangt durch das Absaugen eines Teils des auf bereiteten Gemisches aus eingespritztem Kraftstoff und ange saugter Luft ein nicht unbeträchtlicher Teil des Kraftstoffs ungenutzt und unverbrannt in den Auslaßkanal und über diesen in die nachgeordnete Auspuffanlage.At the same time by sucking off a part of the prepared mixture of injected fuel and sucked air a not inconsiderable part of the fuel unused and unburned in and over the outlet duct in the downstream exhaust system.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Steu ern der Ladung eines Viertakt-Verbrennungsmotors so zu steu ern, daß keine mit Kraftstoff angereicherte Luft in die Auspuffanlage gelangt, und bei gleichzeitiger Leistungsstei gerung eine Minderung des Kraftstoffverbrauchs erreicht wird.The aim of the invention is therefore to provide a control device to control the charge of a four-stroke internal combustion engine that no fuel-enriched air enters the Exhaust system arrives, and at the same time performance increase reduction in fuel consumption becomes.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Steu ern der Ladung eines Viertakt-Verbrennungsmotors durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention, this is in a control device the charging of a four-stroke internal combustion engine by the Features achieved in the characterizing part of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind, in Strömungsrichtung gesehen, im Einlaßkanal in ange messenem Abstand vor dem mindestens einen Einlaßventil jedes Zylinders des Motors Steuermembrane vorgesehen, die so be messen sind, daß durch sie der Querschnitt eines Einlaßka nals vollständig verschließbar ist, so daß bei einer solchen Schließung der Einlaßkanal in einen ersten Raum, der zwi schen den Steuermembranen und der mittels des Einlaßventils verschließbaren Einlaßöffnung liegt, und in einen zweiten (in Strömungsrichtung gesehen) vor den Steuermembranen lie genden Raum unterteilt ist. Hierbei können die Steuermembra ne aus elastisch federnden, lamellenförmigen, sich in ge schlossenem Zustand teilweise überdeckenden Elementen gebil det sein.According to a preferred embodiment of the invention are seen in the flow direction, in the inlet channel measured distance in front of the at least one inlet valve each Cylinder of the engine control diaphragm is provided, so be measure that through them the cross-section of an inlet Ka nals is completely closable, so that with such Closure of the inlet duct in a first room, the zwi the control diaphragms and that by means of the inlet valve closable inlet opening, and in a second (seen in the direction of flow) lie in front of the control membranes space is divided. Here, the control membrane ne made of resilient, lamellar, ge partially closed elements det be.

Bei geschlossenen Steuermembranen sind somit durch diese in dem Einlaßkanal zwei durch die Steuermembranen voneinander getrennte erste und zweite Räume mit unterschiedlichen Volu men gebildet. Hierbei ist durch den zwischen den Steuermem branen und dem geschlossenen Einlaßventil ausgebildeten Raum ein sogenanntes Spülvolumen geschaffen, welches, wie nach stehend noch im einzelnen beschrieben wird, im wesentlichen mit unangereicherter Luft gefüllt ist. Das bedeutet, zu Be ginn des eigentlichen Lade- oder Ansaughubs, während welchem das Einlaßventil bereits geöffnet wird, obwohl des Auslaß ventil noch nicht ganz geschlossen ist, wird zuerst die un angereicherte Luft aus dem sogenannten Spülvolumen zwischen den Steuermembranen und dem Einlaßventil angesaugt und zu einem nicht unbeträchtlichen Teil gleich wieder durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper des noch nicht geschlossenen Auslaßventils in den Auslaßkanal abge saugt. Hierbei ist die Menge an nicht angereicherter Luft in dem ersten Raum zwischen Steuermembranen und Einlaßventil etwa so bemessen, daß der erste Raum, d. h., das Spülvolumen, in etwa geleert ist, bis das Auslaßventil dicht auf seinem Ventilsitz sitzt. Erst dann wird durch die Saugwirkung beim ersten Abwärtshub die - in Strömungsrichtung gesehen - den Steuermembranen vorgelagerte, stark mit Kraftstoff angerei cherte Luft in den Brennraum gesaugt.When the control diaphragms are closed, they are in the inlet channel two through the control membranes from each other separate first and second rooms with different volumes men formed. This is due to the between the control members branen and the closed inlet valve trained space a so-called flush volume created, which, according to is still described in detail, essentially is filled with unenriched air. That means to be start of the actual loading or suction stroke, during which the inlet valve is already opened, although the outlet valve is not yet fully closed, the un enriched air from the so-called purge volume between the control diaphragms and the intake valve sucked in and closed a not inconsiderable part immediately by the Gap between the valve seat and the valve body of the still Abge not closed exhaust valve in the exhaust port sucks. Here the amount of non-enriched air is in the first space between the control diaphragms and the inlet valve approximately dimensioned so that the first room, d. i.e. the flush volume, is about empty until the exhaust valve is tight on his Valve seat sits. Only then is the suction effect when first downstroke - seen in the direction of flow - Control membranes upstream, heavily fueled air is sucked into the combustion chamber.

Durch das teilweise An- bzw. Absaugen der nicht angereicher ten Luft in dem ersten Raum in Richtung des Auslaßkanals und damit der Auspuffanlage ist sichergestellt, daß nichts von der stark angereicherten Luft unmittelbar von dem Einlaßka nal in den Auslaßkanal gelangt. Dadurch ist zum einen ver hindert, daß durch die sonst auf diesem Weg in den Auslaßka nal gesaugte, stark angereicherte Luft die Auspuffanlage, insbesondere eine Katalysatoranlage beschädigt bzw. un brauchbar gemacht werden kann und zum anderen ist, da keine mit Kraftstoff angereicherte Luft angesaugt wird, eine be achtliche Kraftstoffersparnis von weit mehr als 10% und ver bunden damit gleichzeitig eine Leistungssteigerung erreicht.Due to the partial suction or suction of the non-enriched th air in the first space in the direction of the outlet duct and thus the exhaust system ensures that nothing from the highly enriched air directly from the inlet duct nal in the outlet channel. This is ver prevents that through the otherwise on this way in the Auslaßka nal sucked, highly enriched air the exhaust system, in particular a catalyst system damaged or un can be made useful and on the other hand is because none is sucked in fuel-enriched air, a be real fuel savings of well over 10% and ver associated with this, at the same time achieving an increase in performance.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zur Korrektor sowohl der Einspritzmenge als auch des Ein spritzzeitpunkts in dem ersten Raum zwischen den Steuermem branen und dem mindestens einen Einlaßventil ein Drucksensor vorgesehen sein. Darüber hinaus kann zur Förderung des Kalt startverhaltens des Motors in demselben ersten Raum auch noch eine weitere, d. h., zweite Einspritzdüse vorgesehen sein, über welche während der Kaltstartphase gerade soviel Kraftstoff zusätzlich eingespritzt werden kann, daß die Dauer der Kaltstartphase beträchtlich verkürzt und damit das Kalt startverhalten des Motors insgesamt erheblich verbessert werden kann.According to an advantageous development of the invention to correct both the injection quantity and the on time of injection in the first space between the control members branen and the at least one inlet valve a pressure sensor be provided. In addition, to promote cold starting behavior of the engine in the same first room too yet another, i.e. i.e., second injector provided about which so much during the cold start phase Fuel can also be injected that the duration the cold start phase is considerably shortened and thus the cold Starting behavior of the engine significantly improved overall can be.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Aus führungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen im einzelnen beschrieben. Es zeigenThe invention based on a preferred Aus management form with reference to the drawing described in detail. Show it

Fig. 1 bi 4 verschiedene Phasen der Ladung des Brennraums eines Zylinders eines Viertaktmotors bei geschlossenem Einlaßventil (Fig. 1), bei teil weise geöffnetem Einlaßventil (Fig. 2), bei maximal geöffnetem Einlaßventil (Fig. 3) und bei sich schließendem Einlaßventil (Fig. 4); Fig. 1 bi 4 different phases of the charge of the combustion chamber of a cylinder of a four stroke engine the inlet valve closed (Fig. 1), partially open at part inlet valve (Fig. 2), a maximum intake valve open (Fig. 3) and closing on to the inlet valve ( Fig. 4);

Fig. 5 Leistungsdiagramme, in welchen das Drehmoment bzw. die Leistung über der Drehzahl aufgetra gen sind, und Fig. 5 performance diagrams in which the torque or the power are plotted against the speed, and

Fig. 6 Diagramme, in welchen der spezifische Ver brauch über der Drehzahl aufgetragen ist. Fig. 6 diagrams in which the specific consumption is plotted against the speed.

In den Fig. 1 bis 4 ist schematisch ein Einlaßkanal 1 darge stellt, der in einen Zylinderkopf 30 eines Zylinders 3 mün det, wobei in einer Einlaßöffnung 101 ein Einlaßventil 10 angeordnet ist. In den Fig. 1 bis 4 beginnt rechts neben dem Einlaßkanal 1 bzw. dem Einlaßventil 10 an dem Zylinderkopf 30 ein Auslaßkanal 2, in dessen Auslaßöffnung 201 ein Aus laßventil 20 vorgesehen ist. Ferner ist in Fig. 1 bis 4 in unterschiedlichen Stellungen ein ebenfalls schematisch ange deuteter Kolben 4 dargestellt.In Figs. 1 to 4 is shown schematically an inlet duct 1 is Darge which a cylinder 3 det Mün in a cylinder head 30, an inlet valve 10 is arranged in an inlet opening 101. In Figs. 1 to 4 or the inlet valve 10 to the cylinder head 30 begins to the right of the inlet duct 1 an outlet 2, an off is provided laßventil 20 in the outlet opening of the two hundred and first Further 1 in different positions also a schematically indicated piston 4 is shown in Fig. To 4.

In dem Einlaßkanal 1 sind in einem entsprechenden Abstand von dem Einlaßventil 10 schematisch angedeutete, V-förmige Steuermembrane 6 vorgesehen, die beispielsweise aus mehre ren, vorzugsweise elastisch federnden, lamellenförmigen Ele menten gebildet sind, die sich in geschlossenem Zustand teilweise überdecken, so daß der Querschnitt des Einlaßka nals durch die Steuermembrane 6 vollkommen verschließbar ist. In der durch Pfeile III angedeuteten Luft-Strömungs richtung im Einlaßkanal 1 gesehen, ist vor den Steuermembra nen 6 noch eine ebenfalls schematisch angedeutete Einspritz düse 8 dargestellt, wobei in Fig. 1 und 2 die Funktionsweise der Einspritzdüse 8, nämlich das Einspritzen von Kraftstoff, durch drei in Richtung zum Einlaßventil 10 hin divergierende Linien angedeutet ist.In the inlet channel 1 , at a corresponding distance from the inlet valve 10, schematically indicated, V-shaped control diaphragm 6 are provided, which are formed, for example, from several ren, preferably elastically resilient, lamellar elements, which partially overlap in the closed state, so that the Cross section of the inlet valve through the control membrane 6 is completely closable. In the III by arrows indicated air-flow direction in the inlet channel 1 seen NEN before the Steuermembra 6 nor nozzle a likewise schematically indicated injector 8, where in Fig. 1 and 2, the operation of the injector 8, namely the injection of fuel, is indicated by three lines diverging towards the inlet valve 10 .

Ferner ist in Fig. 1 schematisch noch ein Drucksensor 9 ange deutet, welcher dazu dient, die Einspritzmenge und auch ge gebenenfalls den Einspritzzeitpunkt des über die Düse 8 ein zuspritzenden Kraftstoffs zu korrigieren. Um das Kaltstart verhalten des Motors noch zu verbessern, kann im Bereich des Drucksensors 9 in der Nähe des Einlaßventils 10 noch eine zweite, schematisch angedeutete Einspritzdüse 82 vorgesehen sein.Furthermore, a pressure sensor 9 is also schematically indicated in FIG. 1, which serves to correct the injection quantity and also, if appropriate, the injection time of the fuel to be injected via the nozzle 8 . In order to improve the cold start behavior of the engine even further, a second, schematically indicated injection nozzle 82 can be provided in the area of the pressure sensor 9 in the vicinity of the inlet valve 10 .

Nunmehr wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ein richtung zum Steuern der Ladung eines Viertakt-Verbrennungs motors anhand des Arbeitsspiels in einem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Zylinder 3 beschrieben.The operation of the device according to the invention for controlling the charge of a four-stroke internal combustion engine will now be described with reference to the working cycle in a cylinder 3 shown in FIGS. 1 to 4.

Vor dem Öffnen des Einlaßventils 10 befindet sich, in der Luftströmungsrichtung III im Einlaßkanal 1 gesehen, vor den Steuermembranen 6 stark mit Kraftstoff angereicherte Luft 7, d. h., den Steuermembranen 6 ist ein Volumen V 2 aus stark an gereicherter Luft 7 vorgelagert. In dem Raum zwischen den Steuermembranen 6 und dem Einlaßventil 10 befindet sich da gegen unangereicherte Luft 7′, d. h., ein Spülvolumen V 1 aus dieser unangereicherten Luft 7′; das Füllen des Volumens V 1 wird später noch im einzelnen beschrieben.In front of the opening of the inlet valve 10, as seen in the air flow direction III in the inlet channel 1, highly enriched with fuel from the control membranes 6 Air 7, that is, the control membranes 6 is a volume V upstream 2 of sharply gereicherter air. 7 In the space between the control membranes 6 and the inlet valve 10 there is against unenriched air 7 ' , that is, a purge volume V 1 from this unenriched air 7' ; the filling of the volume V 1 will be described later in detail.

Der vorstehend beschriebene Zustand, während welchem sowohl das Einlaßventil 10 als auch das Auslaßventil 20 sowie auch die Steuermembranen 6 geschlossen sind, ist schematisch in Fig. 1 wiedergegeben.The state described above, during which both the inlet valve 10 and the outlet valve 20 and also the control membranes 6 are closed, is shown schematically in FIG. 1.

Am Anfang des ersten Taktes jedes Arbeitsspiels, d. h., beim Öffnen des Einlaßventils 10, was in Fig. 2 durch einen schräg nach unten weisenden Pfeil I′ angedeutet ist, wird vor dem Ansaugen der Frischladung, d. h., vor dem Ansaugen der stark mit Kraftstoff angereicherten Luft 7 aus dem Volumen V 2, zu erst die unangereicherte Luft 7′ aus dem Spülvolumen V 1 an gesaugt, was durch mehrere Pfeile auf beiden Seiten des sich öffnenden Einlaßventils 10 angedeutet ist.At the beginning of the first cycle of each work cycle, that is, when opening the inlet valve 10 , which is indicated in Fig. 2 by an obliquely downward arrow I ', before the fresh charge is sucked in, that is, before the strong fuel-enriched Air 7 from the volume V 2 , first the unenriched air 7 ' from the flushing volume V 1 sucked in, which is indicated by several arrows on both sides of the opening inlet valve 10 .

Da jedoch beim Öffnen des Einlaßventils 10 der Ausstoßhub des vorhergehenden Arbeitsspiels noch nicht ganz abgeschlos sen ist, d. h., das Auslaßventil 20 noch nicht ganz geschlos sen ist, wie aus dem nicht anliegenden Ventil 20 in Fig. 2 zu ersehen ist, wird bei dieser Überschneidungsphase ein Teil der Luft 7′ aus dem Spülvolumen V 1 unmittelbar über den noch verbleibenden Zwischenraum zwischen dem sich schließenden Auslaßventil 20 und der Auslaßöffnung bzw. dem Sitz 201 des Auslaßventils aufgrund der Diffusorwirkung in dem Auslaßka nal 2 abgesaugt.However, since when the intake valve 10 opens, the exhaust stroke of the previous working cycle is not yet completely closed, ie, the exhaust valve 20 is not yet fully closed, as can be seen from the valve 20 not in contact in FIG. 2, this overlap phase a portion of the air 7 ' from the flushing volume V 1 directly through the remaining space between the closing exhaust valve 20 and the outlet opening or seat 201 of the exhaust valve due to the diffuser effect in the Auslaßka channel 2 sucked.

Da sich jedoch gemäß der Erfindung in dem Raum zwischen den geschlossenen Steuermembranen 6 und dem Einlaßventil 10 das sogenannte Spülvolumen V 1 aus unangereicherter Luft 7′ be findet, wird lediglich ein Teil dieser unangereicherten Luft 7′ auf dem durch drei gebogene Pfeile angedeuteten Weg un mittelbar in den Auslaßkanal abgesaugt. Während dieser Über schneidungsphase, während welcher sich das Einlaßventil 10 zu öffnen beginnt und das Auslaßventil 20 noch nicht ganz geschlossen ist, befindet sich der Kolben 4 im Bereich des oberen Totpunkts OT, wie ebenfalls in Fig. 2 angedeutet ist.However, since according to the invention in the space between the closed control membranes 6 and the inlet valve 10, the so-called flushing volume V 1 from unenriched air 7 ' be found, only part of this unenriched air 7' on the path indicated by three curved arrows un indirectly aspirated into the outlet duct. During this overlap phase, during which the inlet valve 10 begins to open and the outlet valve 20 is not yet fully closed, the piston 4 is in the area of top dead center OT , as is also indicated in FIG. 2.

Bei dem dann folgenden Abwärtshub des Kolbens 4 wird im An schluß an die unangereicherte Luft 7′ eine immer stärker wer dende Saugwirkung auf die Steuermembranen 6 ausgeübt, so daß diese sich zu öffnen beginnen, wie ebenfalls in Fig. 2 angedeutet ist. Durch das Öffnen der Steuermembrane 6 wird dann die mit Kraftstoff stark angereicherte Luft 7 in Rich tung der Einlaßöffnung 101 gesaugt. In der Zwischenzeit, d. h., in dem Zeitabschnitt, während welchem die angereicherte Luft 7 aus dem Volumen V 2 in etwa die Einlaßöffnung 101 er reicht hat, ist dann das Auslaßventil 20 vollständig ge schlossen, so daß die angereicherte Luft 7 aus dem Volumen V 2 ausschließlich in den Zylinder 3 gesaugt wird und nicht mehr in den Auslaßkanal 2 abgesaugt wird.In the then following downward stroke of the piston 4 , in connection with the unenriched air 7 ', an increasingly powerful suction effect is exerted on the control membranes 6 , so that they begin to open, as is also indicated in FIG. 2. By opening the control membrane 6 , the highly enriched air 7 is then sucked in the direction of the inlet opening 101 . In the meantime, that is, in the period during which the enriched air 7 from the volume V 2 approximately reaches the inlet opening 101 , the outlet valve 20 is then completely closed so that the enriched air 7 from the volume V 2 is sucked exclusively into the cylinder 3 and is no longer sucked into the exhaust port 2 .

Anschließend wird dann die gesamte angereicherte Luft 7 aus dem Volumen V 2 in den Zylinder 3 angesaugt, wobei die Fül lung in dem Zylinder 3 etwa so ist, wie sie in Fig. 3 schema tisch skizziert ist. Das bedeutet, in Fig. 3 befindet sich im linken Teil des Zylinders viel weniger angereicherte Luft 7 als in dessen rechten Teil, welcher vollständig mit durch Kraftstoff stark angereicherter Luft 7 gefüllt ist. Wie ebenfalls in Fig. 3 angedeutet, befindet sich dann der sich in der Pfeilrichtung IV′ nach unten bewegende Kolben 4 im Bereich es unteren Totpunkts UT.Then the entire enriched air 7 is sucked out of the volume V 2 into the cylinder 3 , the filling in the cylinder 3 being approximately as schematically outlined in FIG. 3. This means that in FIG. 3 there is much less enriched air 7 in the left part of the cylinder than in the right part thereof, which is completely filled with air 7 heavily enriched with fuel. As also indicated in Fig. 3, is then in the arrow direction IV 'moving down piston 4 in the area of bottom dead center UT .

Etwa bei Abschluß des Ansaugvorgangs in den Zylinder 3, d. h., unmittelbar nach der Bewegungsumkehr des Kolbens 4 vom unteren Totpunkt UT nach oben, was in Fig. 4 durch den nach oben weisenden Pfeil IV angedeutet ist, kommt es zu einem Strömungsstillstand am Einlaßventil 10. Zu diesem Zeitpunkt beginnen sich dann die Steuermembrane 6 wieder zu schließen, da auf sie keine Saugwirkung mehr ausgeübt wird. Diese Phase zu Beginn des Verdichtungshubes ist in Fig. 4 durch den ge ringeren Öffnungswinkel der Steuermembrane 6 angezeigt, wo durch deren Schließbewegung angedeutet ist. Unmittelbar dar auf sind dann die Steuermembrane 6 geschlossen und damit der Einlaßkanal 1 verschlossen; der Schließvorgang der Steuer membrane 6 ist abgeschlossen, bevor das sich in Richtung eines Pfeils I bewegende Einlaßventil 10 die Einlaßöffnung 101 abschließt bzw. auf dem dort vorgesehenen Ventilsitz aufsitzt. Approximately at the end of the suction process in the cylinder 3 , that is, immediately after the reversal of the movement of the piston 4 from bottom dead center UT upwards, which is indicated in FIG. 4 by the arrow IV pointing upward, there is a flow stoppage at the inlet valve 10 . At this point, the control diaphragm 6 then begins to close again, since it is no longer subjected to suction. This phase at the beginning of the compression stroke is indicated in FIG. 4 by the lower opening angle of the control membrane 6 , where indicated by its closing movement. Immediately on the control membrane 6 are then closed and thus the inlet channel 1 is closed; the closing process of the control membrane 6 is completed before the inlet valve 10 moving in the direction of an arrow I closes the inlet opening 101 or is seated on the valve seat provided there.

Aufgrund der in Fig. 3 und 4 schematisch angedeuteten Vertei lung von unangereicherter Luft 7′ und von mit Kraftstoff stark angereicherter Luft 7 wird zuerst die sich im Bereich und unterhalb des Einlaßventils 10 befindliche, unangerei cherte Luft 7′ in den Raum zwischen den geschlossenen Steu ermembranen 6 und dem noch nicht geschlossenen Einlaßventil 10 gedrückt, was in Fig. 4 durch je zwei Pfeile rechts und links neben dem Einlaßventil 10 angedeutet ist.Due to the schematically indicated in Fig. 3 and 4 distribution of enriched air 7 ' and highly fuel-enriched air 7 is first in the area and below the intake valve 10 , unsecured air 7' in the space between the closed tax membranes 6 and the not yet closed inlet valve 10 , which is indicated in FIG. 4 by two arrows to the right and left of the inlet valve 10 .

Somit wird, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, beim ersten Auf wärtshub des Kolbens 4, was durch einen nach oben zeigenden Pfeil IV angedeutet ist, kurz bevor das Einlaßventil 10 schließt, im wesentlichen nur unangereicherte Luft 7′ in den Raum mit dem Volumen V 1 gedrückt. Es erfolgt somit auch kei ne Rückstauung von verbrauchter Ladung in den Einlaßkanal 1, speziell in den Raum zwischen den geschlossenen Steuermem branen 6 und dem Einlaßventil 10, dessen Inhalt bisher als Volumen V 1 bezeichnet worden ist. Das wiederum bedeutet, beim Schließen bzw. unmittelbar nach dem Schließen des Ein laßventils 10, d. h., kurz vor der Beendigung des Verdich tungshubs ist das Volumen V 1 mit unangereicherter Luft 7′ gefüllt.Thus, as can be seen from Fig. 4, the first upward stroke of the piston 4 , which is indicated by an upward arrow IV just before the inlet valve 10 closes, essentially only enriched air 7 ' in the room with the Volume V 1 pressed. There is thus also no backflow of used charge into the inlet channel 1 , especially in the space between the closed control membranes 6 and the inlet valve 10 , the content of which has previously been referred to as volume V 1 . This in turn means when closing or immediately after the closing valve 10 , that is, shortly before the end of the compression stroke, the volume V 1 is filled with unenriched air 7 ' .

Anschließend läuft dann der sogenannte dritte Takt in übli cher Weise ab. Das bedeutet, kurz bevor der Kolben 4 den oberen Totpunkt OT erreicht, erfolgt die Zündung, was in Fig. 1 durch einen zwischen dem Einlaßventil 10 und dem Aus laßventil 20 vorgesehenen Blitz angedeutet ist. Das verdich tete Gemisch aus Luft und Kraftstoff verbrennt dann unter gleichzeitiger Temperatur- und Drucksteigerung. Die hocher hitzten Verbrennungsgase dehnen sich dann im dritten Takt bei dem sogenannten Dehnungshub aus und geben ihre Energie an den Kolben ab, weshalb der dritte Takt auch als Arbeits takt bezeichnet wird. Am Ende des Dehnungshubes, wenn sich der Kolben 4 nahe dem unteren Totpunkt UT befindet, wird das Auslaßventil 20 geöffnet und bei dem anschließenden zweiten Aufwärtshub werden die verbrannten Gase durch das Auslaßven til 20 aus dem Zylinder 3 in den Auslaßkanal 2 gedrückt.Then the so-called third cycle then runs in the usual manner. That means, just before the piston 4 reaches the top dead center OT , the ignition takes place, which is indicated in Fig. 1 by a lightning valve 20 provided between the inlet valve 10 and from. The compressed mixture of air and fuel then burns while increasing the temperature and pressure. The highly heated combustion gases then expand in the third stroke during the so-called expansion stroke and release their energy to the piston, which is why the third stroke is also called the working stroke. At the end of the expansion stroke, when the piston 4 is near bottom dead center UT , the exhaust valve 20 is opened and in the subsequent second upward stroke, the burned gases are pressed by the exhaust valve 20 from the cylinder 3 into the exhaust port 2 .

Kurz bevor das Auslaßventil 20 ganz schließt, beginnt sich, wie aus dem bekannten Steuerdiagramm eines Viertaktmotors zu ersehen ist, das Einlaßventil 10 zu öffnen. Hierbei strömt dann, wie eingangs bereits beschrieben, die unangereicherte Luft 7′ aus dem Raum mit dem Volumen V 2 auf kurzen Weg auf grund der durch den Diffusor hervorgerufenen Saugwirkung in Richtung des Auslaßkanals 2. Erst wenn dann das Auslaßventil 20 ganz geschlossen ist, d. h., wenn der Kolben 4 den oberen Totpunkt OT bereits durchlaufen hat, werden durch die Saug wirkung bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 die Steuermem brane 6 wieder geöffnet und das vorher bereits aufbereitete Gemisch aus Kraftstoff und Luft, d. h., die den Steuermembra nen 6 vorgelagerte, stark mit Kraftstoff angereicherte Luft 7 wird angesaugt und gelangt wieder in den Brennraum.Shortly before the exhaust valve 20 closes completely, as can be seen from the known control diagram of a four-stroke engine, the intake valve 10 begins to open. Here then, as already described, flows the unenriched air 7 ' from the room with the volume V 2 over a short distance due to the suction effect caused by the diffuser in the direction of the outlet channel 2 . Only when the exhaust valve 20 is completely closed, ie when the piston 4 has already passed through top dead center TDC , the control membrane 6 is opened again by the suction effect when the piston 4 moves downward, and the previously prepared mixture of fuel and Air, that is, the control membranes 6 upstream, highly fuel-enriched air 7 is sucked in and gets back into the combustion chamber.

In Fig. 5 sind die Leistung sowie das Drehmoment Md über der Drehzahl n aufgetragen. Hierbei geben die ausgezogenen Kur ven den Verlauf bei den bisher üblichen Viertaktmotoren wie der, während der strichpunktierte Teil den Kurvenverlauf wiedergibt, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung realisierbar ist. Das bedeutet, gerade im unteren Bereich vor dem Erreichen des maximalen Drehmoments Md ist mit der Erfindung ein besonders guter Drehmomentverlauf realisiert. In dem unteren Drehzahlbereich, in welchem in geschlossenen Ortschaften, und/oder auch zu Zeiten des Berufsverkehrs am meisten gefahren wird, wirkt ich dann das zur Verfügung stehende gute Drehmoment besonders günstig aus.In FIG. 5, the power and the torque Md on the rotational speed n are plotted. Here, the extended curve ven give the course in the previously common four-stroke engines such as that, while the dash-dotted part represents the curve course, which can be realized with the aid of the device according to the invention. This means that especially in the lower area before the maximum torque Md is reached, a particularly good torque curve is realized with the invention. In the lower speed range, in which the most people drive in closed towns and / or during rush hour traffic, I then have a particularly favorable effect on the good torque available.

Eine analoge Wirkung wird auch hinsichtlich des spezifischen Kraftstoffverbrauchs erreicht, welcher in Fig. 6 über der Drehzahl n aufgetragen ist. Hierbei gibt die ausgezogene Kurve den spezifischen Verbrauch bei den bisher üblichen Viertaktmotoren wieder, während der nach unten abfallende gestrichelt wiedergegebene Kurvenverlauf mit der erfindungs gemäßen Einrichtung realisierbar ist. Auch dieser gestri chelte Kurvenverlauf zeigt an, daß im unteren Drehzahlbe reich eine besonders ökonomische Arbeitsweise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung bei sonst herkömmlichen Vier taktmotoren zu realisieren ist. Hierbei haben spezielle Un tersuchungen und Berechnungen des Anmelders gezeigt, daß der Kraftstoffverbrauch in dem unteren Drehzahlbereich, d. h., unterhalb der dem maximalen Drehmoment Md entsprechenden Drehzahl n um erheblich mehr als 10% gesenkt werden kann.An analogous effect is also achieved with regard to the specific fuel consumption, which is plotted in FIG. 6 over the speed n . Here, the solid curve shows the specific consumption in the previously common four-stroke engines, while the downward-falling dashed curve curve can be realized with the device according to the Invention. This dashed curve shows also that in the lower speed range a particularly economical operation can be realized with the aid of the device according to the invention in otherwise conventional four-stroke engines. Here, special investigations and calculations by the applicant have shown that the fuel consumption in the lower speed range, ie, below the speed n corresponding to the maximum torque Md , can be reduced by considerably more than 10%.

Claims

1. Means for controlling the charge of a four-stroke combus- tion engine with fuel injection, with at least one inlet valve provided in the inlet channel ( 1 ) and with at least one outlet valve ( 20 ) provided in the outlet channel ( 2 ), which in the cylinder head ( 30 ) each Cylinders ( 3 ) of the engine are guided, characterized in that in the inlet channel ( 1 ) in the flow direction at a measured distance before the at least one inlet valve ( 10 ) of each cylinder ( 3 ) of the engine, the cross section of the inlet channel ( 1 ) completely closing Control diaphragm ( 6 ) are easily seen, through which when they close the inlet channel ( 1 ) in a first space (V 1 ), which lies between the control membranes ( 6 ) and by means of the inlet valve ( 10 ) closable inlet opening ( 101 ), and in a second, in front of the control membranes ( 6 ) lying space (V 2 ) un divided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the control membrane ( 6 ) from resilient, lamellar, in the closed state partially overlapping elements are formed.

3. Device according to claim 1, characterized in that a pressure sensor ( 9 ) is seen in the first space (V 1 ) between the control membranes ( 6 ) and the inlet valve ( 10 ) for correcting the injection quantity and timing.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further injection nozzle ( 82 ) is provided to promote the cold start behavior of the engine in the first space (V 1 ) between the control membranes ( 6 ) and the inlet valve ( 10 ).