DE4341945A1 - Hybridgesteuerter Viertakt-Ottomotor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Viertakt-Ottomotor mit wenig
stens einem Zylinder und je Zylinder mit wenigstens einem
zwangsgesteuerten Einlaßventil und wenigstens einem zwangs
gesteuerten Auslaßventil, wobei dem Einlaßventil wenigstens
ein Einlaßkanal für die Zufuhr von Luft oder eines Luft-
Kraftstoff-Gemisches zugeordnet ist.
Heutige Viertakt-Ottomotore sind aufgrund der Betriebsbe
dingungen und vielseitigen Einsatzbereiche für einen großen
Drehzahl-/Lastbereich ausgelegt. Zur Realisierung hoher
Drehmoment- und Leistungsdaten sowie eines akzeptablen
Wirkungsgrad- und Abgasemissionsverhaltens im Teillastbe
trieb und/oder im unteren Drehzahlbereich sind hinsichtlich
der Ventilsteuerzeitenauslegung, des Ventilhubes, der
Ventilsitzgeometrie, der Einlaßkanal- und Ansaugsystemkon
struktion und der Gemischbildung Kompromisse bezüglich
der Auslegung einzugehen. Der Hauptbetriebsbereich der
Motoren liegt im unteren Drehzahl-/Lastbereich, d. h.
bei einem effektiven Mitteldruck von 0 bis etwa 5 bar
und einer Drehzahl zwischen der Leerlaufdrehzahl und etwa
3500 l/min. Dieser Betriebsbereich deckt die Verweildauer
zeit in den für die Typ- und Serienzulassung vorgeschriebe
nen Testzyklen zur Ermittlung der Abgasemissionen und
und des Kraftstoffverbrauches zu über 90 Prozent ab.
Bei Viertakt-Ottomotoren wird bei quantitätsgeregelter
Leistungssteuerung durch die eingesetzte Masse des Arbeits
fluids geregelt. Bei nockenwellengesteuertem Ladungswechsel
ist eine Drosselung der Frischgemischmasse erforderlich,
um den Motor in allen Betriebsbereichen, d. h. vom Leerlauf
betrieb mit geringer Frischgemischmasse bis hin zum Vollast
betrieb mit voll geöffnetem Drosselorgan, betreiben zu
können. Eine Anpassung der Ladungszusammensetzung (Restgas,
Frischgemisch) sowie eine drehzahlabhängige Anpassung
der Ventilsteuerzeiten an den Vollastbetrieb erfolgt bei
diesen drosselgesteuerten Motoren in der Regel lediglich
durch eine Phasenverstellung der Ventilsteuerzeiten.
Eine drosselfreie Steuerung der eingesetzten Frischgemisch
masse im gesamten Betriebsbereich ist mit dieser Phasenver
stellung nicht möglich. Für den Betrieb bei höheren Dreh
zahlen und Lasten muß der Einlaßventilquerschnitt für
den Ladungswechsel vergrößert werden. Praktisch wird dieses
durch die Zuschaltung eines oder mehrerer Ventile realisiert.
Diese zuschaltbaren Ventile können über Nockenwelle betätigt
werden, wobei die Ladungsmenge drosselgesteuert wird.
Eine stufenlose Regelung und Steuerung der Ladungsmenge
und der Ladungszusammensetzung kann durch voll-variable
Einlaßventilsteuerzeiten erzielt werden. Die bei drossel
gesteuerten Verbrennungskraftmaschinen auftretenden prinzip
bedingten Ladungswechselverluste lassen sich somit eliminie
ren. Des weiteren ist eine Anpassung der Ladungszusammen
setzung in allen Betriebsbereichen möglich.
Die Nachteile der drosselgesteuerten Verbrennungsmotoren
treten vorwiegend im unteren Drehzahl-/Lastbereich auf.
Wird dieser Betriebsbereich mit Systemen zur Realisierung
voll-variabler Steuerzeiten betrieben, werden durch die
Einsparung der Drosselverluste sowie die Anpassung der
Ladungszusammensetzung das Kraftstoffverbrauchsverhalten
und die Abgasemissionen verbessert. Systeme zur Realisierung
voll-variabler Steuerzeiten, speziell wenn die Ansteuerung
über elektromechanische Stelleinheiten geschieht, können
wirkungsgradoptimal speziell für diesen unteren Betriebs
bereich im Kennfeld ausgelegt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Viertakt-
Ottomotor der eingangs bezeichneten Art so auszubilden,
daß der Verbrennungsablauf und damit die Abgasemissionen
und der Kraftstoffverbrauch verbessert wird, so daß sich
sowohl für den Betrieb im Teillastbereich als auch im
Vollastbereich ein optimaler Brennstoffverbrauch und optimale
Abgaswerte ergeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß wenigstens zwei Einlaßventile vorgesehen sind, wobei
mindestens ein Einlaßventil als Hauptventil und mindestens
ein Einlaßventil als Zusatzventil dient, daß das Hauptventil
über ein Übertragungsglied mit einer Nockenwelle in Verbin
dung steht, daß das Übertragungsglied eine ansteuerbare
Abschaltvorrichtung aufweist und daß das Zusatzventil
mit einer ansteuerbaren Betätigungsvorrichtung in Verbindung
steht, mit der der Ventilhub und/oder der Zeitpunkt für
die Ventilöffnung und/oder der Zeitpunkt für die Ventil
schließung verstellbar ist. Mit einem derart ausgestalteten
Viertakt-Ottomotor ist es möglich, den Ladungswechsel
in großen Kennfeldbereichen sowohl drosselfrei mit voll
variablen Einlaßventilsteuerzeiten als auch gedrosselt
mit festen oder phasenverschiebbaren Einlaßventilsteuerzeiten
zu betreiben. In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist die
ansteuerbare Betätigungsvorrichtung für eine stufenlose
oder eine stufenweise Verstellung des Ventilhubes und/oder
des Zeitpunktes der Ventilöffnung und/oder des Zeitpunktes
des Ventilschließung ausgelegt.
Mit Hilfe eines derart ausgebildeten Viertakt-Ottomotors
ist eine optimale Anpassung an die Betriebserfordernisse
sowohl im unteren Teillastbereich als auch im oberen Teil
lastbereich bis hin zur Vollast möglich, so daß für das
gesamte Kennfeld des Motors optimale Betriebsbedingungen
geschaffen werden können. Durch die Anordnung des Zusatz
ventiles, über dessen ansteuerbare Betätigungsvorrichtung
der Ventilhub und/oder der Zeitpunkt für die Ventilöffnung
und/oder der Zeitpunkt für die Ventilschließung stufenlos
oder in Stufen verstellbar ist, wobei das Hauptventil
mit Hilfe der ansteuerbaren Abschaltvorrichtung in Schließ
stellung gehalten wird, besteht die Möglichkeit einer
optimalen Anpassung an die Bedingungen im unteren Teillast
bereich. Die Einströmbedingungen, die Ladungszusammensetzung
und die Ladungsmenge kann den Betriebsbedingungen im Teil
lastbereich sowie für den Kaltstart und auch für den Warm
lauf genau angepaßt werden. Dies erlaubt es auch, die
Ladungsmenge über die Ansteuerung der Betätigungsvorrich
tung zu steuern, so daß auf eine Drosselung des Massestroms
des Luft-Kraftstoff-Gemisches verzichtet werden kann.
Die hierdurch bewirkte Minimierung der Drosselverluste
hat eine deutliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchs
zur Folge. Die Verbesserung der Einströmbedingungen wird
hierbei durch eine Anpassung des Ventilhubs, des von der
Betätigungsvorrichtung gesteuerten Ventils, an den im
Teillastbereich erforderlichen Massenstrom des Luft-Kraftstoff-
Gemisches erzielt. Die Ladungszusammensetzung und die
Ladungsmenge werden durch Veränderungen der Steuerzeiten,
d. h. des Zeitpunktes für die Ventilöffnung und/oder des
Zeitpunkts für die Ventilschließung beeinflußt. Als Betäti
gungsvorrichtung eignet sich hierbei vorteilhaft eine
elektro-mechanisch arbeitende Einrichtung, wie sie beispiels
weise aus der DE 30 24 109 C2 bekannt ist. Diese Einrichtung
weist Druckfedern und zwei elektrisch arbeitende Schalt
magnete auf, über die das Zusatzventil in zwei diskrete,
gegenüberliegende Schaltpositionen bewegbar ist und von
dem jeweils zugehörigen Schaltmagneten in dieser Schaltposi
tion gehalten werden kann. Die Gleichgewichtslage der
auf das Zusatzventil einwirkenden Druckfedern liegt zwischen
diesen beiden Schaltpositionen, wobei die Gleichgewichtslage
der Druckfedern über eine vorzugsweise elektro-mechanische
Spanneinrichtung in den Bereich einer der beiden Schaltposi
tionen verschoben werden kann. Diese Spanneinrichtung
ist ebenso wie die beiden Schaltmagnete elektro-mechanisch
betätigbar, so daß über eine entsprechende Steuerung des
jeweiligen Erregerstroms für die Spulen der Schaltmagneten
einerseits und der Magneten für die Spanneinrichtung anderer
seits eine gezielte Veränderung des Ventilhubs und/oder
des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes des Zusatzventils
in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen im Teillastbe
reich möglich ist. Eine derartige elektro-mechanisch wirk
same Betätigungsvorrichtung ist wegen der günstigen Ansteu
erungsmöglichkeit über die Erregerströme zur Beeinflussung
der einzelnen Funktionen anzusteuern.
Soll nun der Motor im oberen Teillastbereich bis hin zur
Vollast betrieben werden, dann wird bei Überschreiten
einer vorgebbaren Last- und Drehzahlgrenze die Betätigungs
vorrichtung für das Zusatzventil in Schließposition gehal
ten und die Abschaltung des Hauptventils aufgehoben, so
daß dann der vorgegebene optimale Betrieb über das vorzugs
weise über eine Nockenwelle zwangsgesteuerte Hauptventil
erfolgt.
Während es grundsätzlich möglich ist, Hauptventil und
Zusatzventil über einen gemeinsamen Einlaßkanal zu beschicken,
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, daß
für das Hauptventil einerseits und das Zusatzventil anderer
seits jeweils ein gesonderter Einlaßkanal vorgesehen ist.
Dies ermöglicht es, die Einlaßkanalform für den unteren
Teillastbereich, d. h. für den Betriebsbereich, bei dem
das Hauptventil in Schließstellung gehalten wird und die
Zufuhr der Luft oder des Luft-Kraftstoff-Gemisches in
den Zylinder nur über das Zusatzventil erfolgt, genau
an die für den Betriebsbereich geltenden Einströmbedingungen
anzupassen.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder
eines Viertakt-Ottomotors,
Fig. 2 eine Ansicht gegen die Unterseite des
Zylinderkopfes,
Fig. 3 ein Drehmoment-Drehzahlkennfeld,
Fig. 4 ein Ladungswechseldiagramm,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Motorsteuerung.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch
den oberen Teil eines Viertakt-Ottomotors in dem ein
Kolben 2 in seiner Stellung im oberen Totpunkt dargestellt
ist. Der Zylinder 1 mit den Kolbenringen 3 ist über eine
Zylinderkopfdichtung 4 mit einem Zylinderkopf 5 abgedeckt,
der mit einer Bohrung 6 zur Aufnahme einer Zündkerze ver
sehen ist.
Im Zylinderkopf 5 ist mindestens ein Auslaßventil 7 je
Zylinder angeordnet, das einen zugehörigen Abgaskanal 8
gegenüber dem Zylinderinnenraum absperrt. Das Auslaßventil
wird in üblicher Weise über eine Nockenwelle 9 entsprechend
dem Ladetakt angesteuert.
Einlaßseitig sind wenigstens zwei Einlaßventile 10 und 11
vorgesehen, denen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
jeweils gesonderte Einlaßkanäle 12 und 13 zugeordnet sind,
so daß das Einlaßventil 10 dem Einlaßkanal 12 und das
Einlaßventil 11 dem Einlaßkanal 13 zugeordnet ist. Zum
besseren Verständnis der Darstellung in Fig. 1 sei darauf
hingewiesen, daß die Schnittdarstellung nicht in einer
Ebene verläuft, sondern daß, wie aus der Darstellung des
Einlaßventils 10 ersichtlich ist, die Ventile in bezug
auf die Zeichenebene räumlich versetzt nebeneinander angeord
net sind. Die Zuordnung wird nachstehend noch näher erläutert
werden.
Das Einlaßventil 10 wird über eine Nockenwelle 14 und
beispielsweise einem Schlepphebel 15 als Übertragsglied
betätigt. Der Schlepphebel 15 steht hierbei mit einer
Abschaltvorrichtung 16 in Verbindung, die rein mechanisch,
elektromechanisch oder mechanisch-hydraulisch in der Weise
betätigbar ist, daß durch Absenken des Drehpunktes 17
für den Schlepphebel 15 der Schlepphebel 15 das Einlaß
ventil 10 nicht mehr öffnet und dieses im Schließzustand
verbleibt. Das Einlaßventil 10 dient hierbei als Hauptventil
und ist, wie nachstehend in Verbindung mit Fig. 3 noch
näher beschrieben werden wird, bei einem Motorbetrieb
im oberen Teillast- und Drehzahlbereich in Funktion. Das
Einlaßventil 11 ist mit einer ansteuerbaren Betätigungsein
richtung 18 verbunden, die beispielsweise elektromechanisch
aufgebaut ist und über die im Betriebszyklus im Ladetakt
das Ventil 11 geöffnet und geschlossen werden kann. Die
Betätigungsvorrichtung 18 ist hierbei so ausgelegt, daß
hierüber der Ventilhub und/oder der Zeitpunkt für die
Ventilöffnung und/oder der Zeitpunkt für die Ventilschließung
stufenlos oder in Stufen verstellbar ist. Das Einlaßventil
11 dient als Zusatzventil und ist nur bei einem Motorbetrieb
im unteren Teillast- und Drehzahlbereich in Funktion.
Die Anordnung kann nun je nach Motortyp so getroffen sein,
daß ein Auslaßventil 7, ein nockenwellengesteuertes Einlaß
ventil 10 sowie ein über eine elektro-mechanische Betäti
gungsvorrichtung gesteuertes Einlaßventil 11 vorhanden
sind. Die Zahl der nockengesteuerten Ventile ist jedoch
je nach Motortyp variierbar. So ist in Fig. 2 in einer
Untersicht des Zylinderkopfes eine Anordnung dargestellt,
bei der zwei parallel betriebene Auslaßventile 7 sowie
zwei parallel über die Nockenwelle 14 angesteuerte Einlaß
ventile 10 sowie ein über eine Betätigungsvorrichtung
18 ansteuerbares Einlaßventil 11 vorhanden ist.
Mit einer nachstehend noch näher zu beschreibenden
Ansteuerung kann nun die Abschaltvorrichtung 16 angesteuert
werden, die den Drehpunkt 17 des Schlepphebels 15 des
Einlaßventils 10 und gleichzeitig die Betätigungsvorrichtung
18 des Einlaßventils 11 aktiviert und umgekehrt. Mit dieser
Anordnung ist es nun möglich, wie in Fig. 3 schematisch
dargestellt, im oberen Teillastbereich bis zur Vollastlinie
und bei hohen Drehzahlen des Luft-Kraftstoff-Gemisches
über den Einlaßkanal 12 und das Einlaßventil 10 zu bewirken.
In Fig. 3 ist ein schematisches Kennfeld eines Viertakt-
Ottomotores dargestellt. Das Kennfeld, d. h. die Abhängig
keit des Drehmomentes von der Drehzahl ist durch die Voll
lastlinie 19 begrenzt. Abhängig von der Ventilgeometrie
des Einlaßventils 11 ist ein unterer Teillastbereich und
eine Drehzahlgrenze 20 definiert, die über einen ebenfalls
vorgebbaren Umschaltbereich 21 einen oberen Teillastbereich
22 abgrenzen. Die Steuereinrichtung ist hierbei so ausge
bildet, daß im unteren Teillastbereich 20 über die Abschalt
vorrichtung 16 das Hauptventil 10 in Schließstellung gehal
ten wird, so daß der Betrieb ausschließlich über die steuer
bare Betätigungsvorrichtung 18 des Zusatzventils 11 erfolgt.
Die gewünschte Leistungsoptimierung im unteren Teillastbe
reich wird hierbei über die Ansteuerung der Betätigungsvor
richtung 18 bewirkt. Sobald aufgrund der Drehzahlen und/oder
des abgenommenen Drehmomentes der Teillastbereich 20 ver
lassen wird, kann in dem vorgegebenen Umschaltbereich
21 über das Steuersystem die Betätigungsvorrichtung 18
inaktiviert werden, so daß das Zusatzventil 11 in Schließ
stellung verbleibt und die Abschaltung des Hauptventils
10 aufgehoben wird, so daß nunmehr der Betrieb in üblicher
Weise über das nockenwellengesteuerte Hauptventil 10 im
oberen Teillastbereich erfolgt, wobei die Zufuhr der Luft
oder des Luft-Kraftstoff-Gemisches in herkömmlicher Weise
über eine last- und drehzahlabhängige drosselgesteuerte
Ladungsregelung erfolgt. Die Umschaltung vom Betrieb mit
Zusatzventil auf den Betrieb mit Hauptventil und umgekehrt
muß für jeden Zylinder in Abhängigkeit vom Arbeitstakt
erfolgen, beispielsweise in der Ausstoßphase oder in der
Kompressionsphase.
In Fig. 4 ist in einem Zylinder-Druckdiagramm für den
Betrieb im unteren Teillastbereich ein Arbeitsspiel für
einen Viertakt-Ottomotor dargestellt. In der Expansionsphase
fällt der Druck ab, bis er kurz vor dem Erreichen des
unteren Totpunktes UT einen Bereich 23 erreicht, in dem
das Auslaßventil öffnet. Der angegebene Bereich 23 zeigt
die Möglichkeit, über eine entsprechende Nockenwellenver
stellung den Öffnungszeitpunkt in einen Bereich zu verlegen,
der vor dem Erreichen des unteren Totpunktes UT durch
den Kolben liegt. Daran schließt dann die Ausschiebephase
an, bis der Kolben wiederum den oberen Totpunkt OT erreicht
hat. Bei nockenwellengesteuerten Auslaßventilen besteht
hierbei die Möglichkeit, den Schließzeitpunkt des Auslaß
ventils 7 in dem durch das Feld 24 gekennzeichneten Bereich
entsprechend den gewünschten Betriebsbedingungen noch
zu verändern, beispielsweise um im nockenwellengesteuerten
Betriebsbereich den Testgasanteil zu beeinflussen.
Da in diesem Betriebszustand das Zusatzventil 11 unabhängig
von der Nockenwellensteuerung über die Betätigungsvorrich
tung 18 betätigt wird, kann nun der Öffnungszeitpunkt
25 zur Optimierung der Einströmbedingungen in bezug auf
die Position des Kolbens zum oberen Totpunkt OT beliebig
und stufenlos verlegt werden. Beispielsweise zur Verbesse
rung des Kaltstart- und Warmlaufverhaltens ist es hierbei
möglich, den Öffnungszeitpunkt 25 zu einem späteren Zeit
punkt nach dem oberen Totpunkt OT zu verlegen, so daß
bei geschlossenem Zusatzventil 11 und geschlossenem Auslaß
ventil während der Abwärtsbewegung des Kolbens ein vermin
derter Druck im Zylinder entsteht, der beim späten Öffnen
des Zusatzventils 11 ein Einströmen mit erhöhter Geschwin
digkeit bewirkt. Die erhöhten Einströmgeschwindigkeiten
bewirken die für eine thermodynamisch günstige schnelle
Verbrennung nötige Turbulenz der Zylinderladung. Über
eine entsprechende Ansteuerung der Betätigungsvorrichtung 18
kann hierbei der Zeitpunkt 25, d. h. der Zeitpunkt "Einlaß
öffnet", stufenlos in einen Bereich bis hinter den unteren
Totpunkt UT vor der Kompressionsphase verlegt werden.
Der zugehörige Steuerzeitpunkt 26 "Einlaß schließt" wird
hierbei lastabhängig angepaßt.
Die vorstehende Beschreibung der Arbeitsweise eines erfin
dungsgemäß ausgebildeten Viertakt-Ottomotors im Teillastbe
reich mit einem Zusatzventil 11 zeigt die großen Anpassungs
möglichkeiten an die jeweils herrschenden Betriebsbedingun
gen in diesem Bereich. Systembedingt muß bei den elektro
mechanisch gesteuerten Ventilen ein Freigang der dem Ventil
hub entspricht, gewährleistet werden.
Da das Zusatzventil nur für den Betrieb im Teillastbereich
benötigt wird, also ein entsprechend reduzierter Einlaß
querschnitt für diesen Betriebsbereich notwendig ist,
ergibt sich die Möglichkeit, den maximal notwendigen Ventil
hub und somit den Ventilfreigang, der durch in den Kolben
eingearbeitete Ventiltaschen gewährleistet wird, zu reduzie
ren. Dies führt neben den betriebsbedingten Verbesserungen
auch zu einer kompakteren Brennraumgestaltung und somit
auch zu einer verbesserten Verbrennung mit geringeren
Anteilen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Des weiteren
läßt sich infolge des geringeren Ventilfreigangs die Kolben
bodendicke und damit das Kolbengewicht deutlich reduzieren,
was zu einer Verringerung der oszillierenden Massen und
zu einer erheblichen Reduzierung der Reibungsverluste
des Motors führt.
Im oberen Lastbereich 22 (vgl. Fig. 3) wird das Zusatzven
til 11 durch die Betätigungsvorrichtung 18 in Schließ
position gehalten, so daß das Zusatzventil 11 geschlossen
bleibt und der Betrieb ausschließlich über das nockenwellen
gesteuerte Hauptventil 10 erfolgt. Die Ventilsitzgeometrie,
der Einlaßkanal, das Saugsystem und der Gemischbildner
können auf den für diesen Bereich notwendigen Ladungsdurch
satz mit größeren Mengen an Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgelegt
werden, wobei insbesondere die Möglichkeit gegeben ist,
den Einlaßkanal 12 für das Hauptventil und den Einlaßkanal
13 für das Zusatzventil entsprechend dem unterschiedlichen
Mengenstrom auszulegen.
Die Lage, Art und Zahl der Gemischbildner kann der Zahl
der Einlaßkanäle und der Größe der Einlaßkanäle angepaßt
werden. Es ist daher sowohl möglich, einen zentralen
Gemischbildner vorzusehen und zwar für jeden einzelnen
Zylinder, als auch für alle Zylinder. Des weiteren ist
es möglich, einen zentralen Gemischbildner für den Betrieb
im unteren Teillastbereich vorzusehen und eine Einzelein
spritzung für den Betrieb im nockenwellengesteuerten oberen
Teillastbereich und für den Vollastbetrieb. Wegen der
guten Anpassungsmöglichkeiten an die Anforderungen im
unteren Teillastbereich ist es aber auch möglich, für
diesen Bereich eine Einzeleinspritzung vorzusehen und
für den Betrieb im oberen Teillast- und Vollastbereich
einen zentralen Gemischbildner vorzusehen. Die Einzelein
spritzung kann dabei entweder ins Saugrohr oder direkt
in den Brennraum erfolgen.
In Fig. 5 ist in einem Blockschaltbild die Ansteuerung
der Betätigungseinrichtung 18 für einen Zylinder eines
Viertakt-Ottomotors dargestellt, der in der in Fig. 1
dargestellten und beschriebenen Weise ausgerüstet ist.
Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Bauelemente,
so daß hinsichtlich Aufbau und Funktion auf die voraufge
gangene Beschreibung verwiesen werden kann.
Für die Ansteuerung des Motors ist hierbei eine Steuerein
richtung 27 vorgesehen, in die ein vorgegebenes Kennfeld
mit seinen einzelnen Schaltbereichen, beispielsweise eines
unteren Teillastbereichs 20 mit einer vorgegebenen Drehzahl
grenze sowie einem vorgegebenen Umschaltbereich 21 und
einem oberen Teillastbereich 22, wie dies anhand des schema
tischen Kennfeldes in Fig. 3 beschrieben ist, eingespeichert
ist. Im Rechner der Steuereinrichtung 27 sind dann die
entsprechenden Steuerparameter für die Ansteuerung der
Zündung der Kraftstoffversorgung sowie die Steuerung der
Ventile in Abhängigkeit zumindest von der Lastvorgabe
und der Motordrehzahl abgespeichert.
Von der Kurbelwelle 33 wird über einen entsprechenden
Sensor 34 die Drehzahl abgegriffen und als Steuersignal
der Steuereinrichtung 27 zugeführt. Ferner wird über
einen entsprechenden, hier nicht näher dargestellten Geber
über ein entsprechendes Stellsignal 35 die Lastvorgabe,
d. h. die Stellung des Gaspedals der Steuereinrichtung
27 eingegeben. Zusätzlich zu diesen Grunddaten kann dann
noch als weiterer Steuerparameter die über einen entsprechen
den Sensor abgegriffene Kühlwassertemperatur (Signal 36)
sowie die Außentemperatur (Signal 37) und der Umgebungsdruck
(Signal 38) der Steuereinrichtung zugeführt werden, um
die tatsächlichen Betriebsbedingungen in der Signalverarbei
tung zur Erzeugung der entsprechenden Stellsignale in
Abhängigkeit der durch die jeweilige Lage im Betriebskennfeld
optimal erzeugen zu können.
Arbeitet der Motor in dem durch das Kennfeld 20 (Fig. 3)
vorgegebenen unteren Teillast- und Drehzahlbereich,
so wird über ein Ausgangssignal 28 die Abschaltvorrich
tung 16 für das nockengesteuerte Einlaßventil 10 angesteuert,
so daß das Einlaßventil 10 in Schließstellung gehalten
wird. Zugleich wird über das Stellsignal 28.1 die Kraftstoff
zufuhr zum Einlaßventil 10 abgeschaltet, die hier durch
eine Einspritzdüse eines entsprechenden Einspritzsystems
für den oberen Teillast- und Drehzahlbereich angedeutet
ist. Gleichzeitig wird über eine entsprechendes Stellsig
nal 29 die Betätigungsvorrichtung 18 angesteuert und das
Zusatzventil 11 in Abhängigkeit der durch das einprogram
mierte Betriebskennfeld für den Teillastbereich vorgegebene
Bedingungen geöffnet, wie dies vorstehend beschrieben
ist, beispielsweise in der Beschreibung zu Fig. 4. Über
ein entsprechendes Stellsignal 29.1 wird die Kraftstoffversor
gung für den unteren Teillast- und Drehzahlbetrieb gesteuert,
die hier schematisch durch ein dem Zusatzventil 11 zugeord
netes Einspritzventil 32 angedeutet ist.
Claims (4)
1. Viertakt-Ottomotor mit wenigstens einem Zylinder und
je Zylinder mit wenigstens einem zwangsgesteuerten Einlaß
ventil und wenigstens einem zwangsgesteuerten Auslaßventil,
wobei dem Einlaßventil wenigstens ein Einlaßkanal für
die Zufuhr von Luft oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches
zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einlaßventile
(10, 11) vorgesehen sind, wobei mindestens ein Einlaßventil
(10) als Hauptventil und mindestens ein Einlaßventil (11)
als Zusatzventil dient, daß das Hauptventil (10) über
ein Übertragungsglied (15) mit einer Nockenwelle (14)
in Verbindung steht, daß das Übertragungsglied (15) eine
ansteuerbare Abschaltvorrichtung (16) aufweist und daß
das Zusatzventil (11) mit einer ansteuerbaren Betätigungs
vorrichtung (18) in Verbindung steht, über die der Ventil
hub und/oder der Zeitpunkt für die Ventilöffnung und/oder
der Zeitpunkt für die Ventilschließung verstellbar ist.
2. Viertakt-Ottomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die ansteuerbare Betätigungsvorrichtung (18)
für eine stufenlose Verstellung des Ventilhubes und/oder
des Zeitpunktes für die Ventilöffnung und/oder des Zeit
punktes für die Ventilschließung des Zusatzventils (11)
ausgelegt ist.
3. Viertakt-Ottomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die ansteuerbare Betätigungsvorrichtung (18)
für eine stufenweise Verstellung des Ventilhubes und/oder
des Zeitpunktes für die Ventilöffnung und/oder des Zeit
punktes für die Ventilschließung des Zusatzventils (11)
ausgelegt ist.
4. Viertakt-Ottomotor nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß für das Haupteinlaßventil
(10) einerseits und das Zusatzeinlaßventil (11) andererseits
jeweils ein gesonderter Einlaßkanal (12, 13) vorgesehen ist.
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |