DE3737824A1 - Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors der kolbenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors der Kolbenbauart mit einem zu mindestens einem Verbrennungsraum des Motors füh­ renden Einlaßkanal, mindestens einem zwischen dem Einlaßkanal und jedem Verbrennungsraum angeordneten, den Einlaßbeginn und den Einlaßschluß des Verbren­ nungsraums bestimmenden Einlaßventil und einem strom­ auf vom Einlaßventil angeordneten Zusatzventil.

Derartige Verfahren sind bei Saugmotoren bekannt, um durch das Zusatzventil in Abhängigkeit von bestimm­ ten Betriebsparametern des Motors den Einlaßbeginn in Bezug auf die Öffnung des Einlaßventils zu verzögern, wodurch insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen eine Erhöhung des Luftaufwandes erzielt werden kann, weil durch die Verzögerung der Öffnung des Zusatzven­ tils nach dem Öffnen des Einlaßventils zunächst die im Einlaßkanal zwischen Zusatzventil und Einlaßventil befindliche Ladung in den Verbrennungsraum expandiert und im Verbrennungsraum ein Unterdruck entsteht. Der Druckunterschied vor und hinter dem Zusatzventil führt nach dessen Öffnung zu einer entsprechend hohen Fließgeschwindigkeit der dann in den Verbrennungsraum einströmenden Ladung. Diese Fließgeschwindigkeit wird gegen Ende des Kolbenhubs abgebremst, wodurch eine dynamische Druckerhöhung noch vor dem Schließen des Einlaßventils stattfindet. Der Rückfluß von Ladung aus dem Verbrennungsraum kann durch rechtzeitiges Schließen des Zusatzventils verhindert werden.

Um die dynamische Druckerhöhung möglichst gegen Ende des Saughubs des Motorkolbens eintreten zu lassen, muß das Zusatzventil verhältnismäßig lang geschlossen bleiben, wodurch sich im Verbrennungraum eine starke Druckabsenkung ergibt, welche einerseits für den ge­ wünschten dynamischen Effekt in diesem Ausmaß nicht erforderlich ist und andererseits einen entsprechen­ den Arbeitsaufwand erfordert. Um den Leistungsverlust zu begrenzen, kann das Zusatzventil früher geöffnet werden und muß dann auch früher geschlossen werden, um den Rückfluß der Ladung aus dem Verbrennungsraum zu verhindern, wodurch andererseits der Scheitelpunkt der dynamischen Druckerhöhung nicht zum optimalen Zeitpunkt im Verbrennungsraum eintrifft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ein­ gangs beschriebene Verfahren so auszugestalten, daß seine Vorteile ohne die beschriebenen Nachteile ge­ nutzt werden können und daß insbesondere der Schei­ telpunkt der dynamischen Druckerhöhung steuerbar und somit stets optimal auf die jeweiligen Betriebsbedin­ gungen abgestimmt sein kann, ohne daß eine unnötig hohe Druckabsenkung im Verbrennungsraum stattfindet. Außerdem soll die dynamische Druckerhöhung trotz Ver­ ringerung der Druckabsenkung im Verbrennungsraum verstärkt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren das Zusatzventil bei Öffnung des Einlaßventils ge­ öffnet ist und während einer einen zeitlichen Ab­ stand vom Einlaßbeginn und Einlaßschluß einhaltenden Schließphase vorübergehend geschlossen wird.

Weil das Zusatzventil bei Beginn der Saugphase geöff­ net ist, kann die Brennluft ungehindert in den Ver­ brennungsraum eintreten. Das Ende der Schließphase des Zusatzventils kann mit dem Ziel ausgewählt wer­ den, den günstigsten Abstand zum Einlaßschluß des Einlaßventils einzuhalten, so daß es nicht zu einem Rückfluß der Ladung kommt. Durch die Unterbrechung des Ladungsstroms während der Schließphase des Zu­ satzventils wird vor dem Zusatzventil Stau erzeugt, während hinter dem Zusatzventil ein Sog entsteht. Der Druckunterschied zwischen Stau und Sog bestimmt die Höhe des am Ende der Saugphase auftretenden dynami­ schen Effekts und kann durch die Dauer der Schließ­ phase des Zusatzventils gesteuert werden. Außerdem kann durch die Dauer der Schließphase des Zusatzven­ tils die Abgabe von Ausschubarbeit eines eventuell vorhandenen Laders an den Motor reduziert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Schließphase des Zusatzventils einen solchen Abstand vom Einlaßschluß einhält, daß sich das Maxi­ mum der nach dem Ende der Schließphase eintretenden dynamischen Druckerhöhung unmittelbar vor dem Einlaß­ schluß im Verbrennungsraum einstellt.

Vorzugsweise wird die Schließphase des Zusatzventils hinsichtlich Dauer und Zeitpunkt in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors gesteuert.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines schema­ tisch dargestellten Einlaßtraktes eines Verbrennungs­ motors wird die Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist nur ein Zylinder 10 eines Ver­ brennungsmotors dargestellt, der einen Motorkolben 12 enthält. Ein Einlaßkanal 14 mündet über ein Einlaß­ ventil 16 in den Verbrennungsraum 18 innerhalb des Zylinders 10. Eine Abgasleitung 20 ist über ein Aus­ laßventil 22 angeschlossen.

Der Einlaßkanal wird über einen Luftfilter 24 mit Luft versorgt, die vom Kolben 12 nach Öffnung des Einlaßventils 16 angesaugt wird. Alternativ kann dem Luftfilter 24 eine Ladevorrichtung 26 zur Verdichtung der Ladung nachgeschaltet sein. Gegebenenfalls kann in die über den Luftfilter 24 eingeströmte Luft auch Kraftstoff eingebracht werden, so daß über das Ein­ laßventil 16 statt Luft ein Kraftstoff-LuftGemisch in den Verbrennungsraum eingebracht wird.

Stromauf vom Einlaßventil 16 ist im Einlaßkanal 14 ein Zusatzventil 28 angeordnet, das geeignet ist, den Einlaßkanal 14 zu sperren. Diesem Zusatzventil 28 ist eine Steuereinheit zugeordnet, die nur schematisch dargestellt und mit 30 bezeichnet ist. Sie erhält über eine Leitung 32 Informationen über den Betriebszustand des Motors und gegebenenfalls, z.B. abgeleitet vom Fahrpedal, Informationen über den Fahrwunsch des Fahrers eines mit dem Motor ausgestat­ teten Kraftfahrzeugs.

Im Ruhezustand ist das Zusatzventil 28 geöffnet, so daß Ladung in den Zylinder 10 eintreten kann. Abhän­ gig von den der Steuereinheit 30 zugeleiteten Daten wird das Zusatzventil 28 kurzzeitig geschlossen, wo­ bei die Schließphase in solchem Abstand zum Schließ­ zeitpunkt des Einlaßventils 16 beendet wird, daß der Scheitelpunkt der durch diese Schließphase in der nachfolgend erläuterten Weise verursachten Drucker­ höhung zeitlich derart abgestimmt im Verbrennungsraum eintrifft, daß sich das Einlaßventil 16 schließt, bevor sich der Druck im Verbrennungsraum 18 durch Rückströmen der Ladung wieder verringern kann.

Während der Schließphase des Zusatzventils 28 wird der Ladungsstrom im Einlaßkanal 14 abgebremst, wodurch vor dem Zusatzventil 28 ein Staueffekt mit Druckanstieg auftritt. Zugleich wird der Druck im Verbrennungsraum 18 abgesenkt. Der Druckanstieg vor dem Zusatzventil 28 und die Druckabsenkung im Ver­ brennungsraum 18 wirken zusammen und verursachen eine gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit der Ladung vor der Schließphase erhöhte Geschwindigkeit der nun kurz vor Einlaßschluß in den Verbrennungsraum 18 einströ­ menden Ladung, wodurch beim Abbremsen des Ladungs­ stroms ein verstärkter Druckanstieg stattfindet. Da sich dieser Druck nicht mehr abbauen kann, weil der Schließzeitpunkt des Einlaßventils mit dem Auftreten des Druckscheitels abgestimmt ist, wird die Drucker­ höhung voll wirksam zur Erhöhung der Zylinderladung.

Claims (3)

1. Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmo­ tors der Kolbenbauart mit einem zu mindestens einem Verbrennungsraum des Motors führenden Einlaßkanal, mindestens einem zwischen dem Einlaßkanal und jedem Verbrennungsraum angeordneten, den Einlaßbeginn und den Einlaßschluß des Verbrennungsraums bestimmenden Einlaßventil und einem stromauf vom Einlaßventil angeordneten Zusatzventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil bei Öffnung des Einlaßventils geöffnet ist und während einer einen zeitlichen Abstand vom Einlaßbeginn und Einlaßschluß einhalten­ den Periode vorübergehend geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schließphase des Zusatzventils einen solchen Abstand vom Einlaßschluß einhält, daß sich das Maximum der nach dem Ende der Schließphase eintretenden dynamischen Druckerhöhung unmittelbar vor dem Einlaßschluß im Verbrennungsraum einstellt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließphase des Zu­ satzventils hinsichtlich Dauer und Zeitpunkt in Ab­ hängigkeit von Betriebsparametern des Motors ge­ steuert wird.