DE69500924T2

DE69500924T2 - Einlasskrümmer

Info

Publication number: DE69500924T2
Application number: DE69500924T
Authority: DE
Inventors: Thomas Ma
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2015-01-13
Also published as: EP0746676B1; EP0746676A1; WO1995022687A1; US5653202A; JPH09510275A; DE69500924D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ansaugkrümmer für eine Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung.
Ziel der Erfindung ist es, ein Ansaugsystem zu schaffen, das eine verbesserte Kontrolle der Verteilung von Kraftstoff und Luft innerhalb der Ladung oder "Charge" im Brennraum des Motors ermöglicht.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Ansaugkrümmersystem für eine Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung geschaffen, in welchem jeder Zylinder wenigstens eine Einlaßmündung aufweist, wobei jede Einlaßmündung am einen Ende über wenigstens ein Einlaßventil mit dem Brennraum verbunden ist, und am anderen Ende mit einem ersten Einlaßkanal, der mit einem ersten, den ersten Einlaßkanälen der anderen Motorzylinder gemeinsamen Luftsammler verbunden ist, wobei den Brennräumen Kraftstoff über die ersten Einlaßkanäle zugeführt wird, worin jede Einlaßmündung außerdem mit Gasen versorgt wird, die keinen Kraftstoff enthalten, und zwar über einen zweiten Einlaßkanal mit einem festen Auslaßquerschnitt, der gleich etwa 25% bis 45% des maximalen effektiven Durchflußquerschnittes des geöffneten Einlaßventils ist, wobei der zweite Einlaßkanal auf das geschlossene Ende der Einlaßmündung gerichtet ist, so daß während der Zeiträume, in welchen das Einlaßventil geschlossen ist, Gas durch den Unterdruck im Ansaugkrümmer durch den zweiten Einlaßkanal angesaugt und im ersten Einlaßkanal gespeichert wird, und worin eine Trennwand in der Einlaßmündung vorgesehen ist, die in der Nähe des Ventilschaftes des Einlaßventils endet, so daß sie das aus dem zweiten Einlaßkanal in Richtung des geschlossenen Endes der Einlaßmündung ausströmende Gas von dem Gas trennt, das von dem geschlossenen Ende der Einlaßmündung aus in den ersten Einlaßkanal einströmt, so daß sie einen U-förmigen strömungsweg erzeugt, entlang welchem das von dem zweiten Einlaßkanal aus in die Einlaßmündung eintretende Gas geleitet wird, wobei die Geometrie der Einlaßmündung und der Trennwand derart ist, daß im Betrieb Gas von der einen Seite her in die Einlaßmündung eintritt, eine U-förmige Kehrtwendung ausführt, indem es um den Ventilschaft des Einlaßventils herum strömt und dabei die Wände der Einlaßmündung bestreicht, und dann in den ersten Einlaßkanal von der anderen Seite der Einlaßmündung her eintritt, wobei das Gas dann gezwungen ist, das geschlossene Ende der Einlaßmündung zu spülen und im wesentlichen alle zuvor dort vorhandenen Gase von dort in den ersten Einlaßkanal zu verdrängen.
Die Erfindung ist nicht der erste Vorschlag, Luft in die Einlaßmündung einzublasen, um so die Ladungs- bzw. "Chargen"- Aufbereitung zu verbessern. So ist es z.B. bekannt, ein Einlaßkanalsystem vorzusehen, in welchem eine luftunterstützte Einspritzdüse in der Nähe des Einlaßventils angeordnet ist, um Luft und Kraftstoff in die Einlaßmündung einzuspritzen. Geringe Luftmengen, die die Drosselklappe umfließen, sind ebenfalls in die Einlaßmündung eingeleitet worden, um so die Gemischaufbereitung zu unterstützen, indem sie die Luft in der Nähe des Einlaßventils verwirbeln, wenn dieses geschlossen ist. In allen solchen Systemen muß die Größe der Luftdüse so klein sein, daß die höchstmögliche Strahlgeschwindigkeit für eine feine Atomisierung des Kraftstoffes oder eine große "Eindringtiefe" für gute Durchwirbelung erreicht wird. Außerdem kann die Größe einer solchen Luftdüse auch deshalb nicht vergrößert werden, weil der von ihr ausgehende Durchsatz auf einen Wert begrenzt werden muß, der kleiner ist als die Ansaugluftmenge des Motors im Leerlauf; andernfalls würde die Luftmenge die Leerlaufdrehzahlsteuerung des Motors stören. Dadurch ist die Größe jeder Luftdüse auf weniger als 1% des Einlaßquerschnittes bei geöffnetem Einlaßventil beschränkt, so daß sie nie mehr als 80% des gedrosselten Luftdurchsatzes des Motors im Leerlauf liefert.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der effektive Strömungsquerschnitt des zweiten Einlaßkanals wesentlich größer, so daß sich deutlich größere Durchflußmengen ergeben, die wenigstens 60% des maximalen Durchsatzbedarfs des Motors befriedigen, außerdem ist er nicht durch die Leerlaufbedingungen des Motors eingeschränkt. Die von dem Kanal ausgehende Stömungsgeschwindigkeit wird recht niedrig gehalten, so daß eine organisierte Strömung um das Ende der Einlaßmündung herum entsteht, die im wesentlichen ohne Verwirbelung verläuft.
WO-A-89 11026 (Fig. 1, 2) offenbart einen Einlaßkanal für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit ersten Luft-Kraftstoff- Gemisch-Ansaugkanälen 5, die mit einem Raum über entsprechenden Einlaßventilen sowie mit einem gemeinsamen Luftsammelraum 34 (Fig. 6) verbunden sind. Ein zweiter (Nur-Luft-) Einlaßkanal ist ebenfalls in der Nähe des Einlaßventils eines Zylinders angeordnet. Die Enden des ersten und des zweiten Einlaßkanals bilden eine Trennwand, so daß Luft aus dem zweiten Einlaßkanal eine Uförmige Kehrtwendung ausführt und dabei das geschlossene Ende der Einlaßmündung spült und so Gas in den ersten Einlaßkanal hinein verdrängt.
Ebenso ist bekannt, ein Abgas-Rückführungssystem ("AGR" bzw. EGR: "exhaust gas recirculation") in einem fremdgezündeten Motor vorzusehen. In einem solchen Motor ist die AGR-Leitung üblicherweise mit dem Ansaug-Sammler verbunden, wo sich die Abgase innig mit der Ansaugluft vermischen können, bevor sie in die Einlaßmündungen eintreten. Dies geschieht daher, weil es praktisch nicht realisierbar ist, die Abgase direkt in jeden Einlaßkanal einzuleiten, wo noch "nasser" bzw. flüssiger Kraftstoff vorliegt, da Kraftstoff, der in reinem Abgas mitgerissen wird, dort keinen Sauerstoff für die Verbrennung findet und damit hohe Kohlenwasserstoff-Emissionen in den Abgasen und eine instabile Verbrennung bewirkt.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, einen Großteil der Einlaß-Charge über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen mit wesentlich höheren Strömungsgeschwindigkeiten durch die zweiten Einlaßkanäle anzusaugen, und sie in den ersten Einlaßkanälen zu speichern, bevor sie in die Zylinder angesaugt wird. Dies hat diverse Vorteile, die sich daraus ergeben, daß dadurch eine Kontrolle der Gemischstärke in verschiedenen Teilen der Brennkammer möglich ist, entweder zur Erzielung eines homogenen Gemisches, oder zur Bildung einer schichtweisen Ladung.
Ein Problem bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung besteht darin, daß der Kraftstoff sich nicht unter allen Betriebsbedingungen gut mit der Ladung vermischt. Wird bei geschlossenem Einlaßventil Kraftstoff in die Einlaßmündung eingespritzt, so neigt dieser dazu, "Pfützen" zu bilden, und diese Wandbenetzung führt zu Hystereseproblemen, die den Kaltstart und das Übergangsverhalten des Motors beeinträchtigen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Einlaßkanal selbst dann noch weiter von durch den zweiten Einlaßkanal angesaugter Luft gespült, wenn das Einlaßventil geschlossen ist, und zwar aufgrund des im Ansaugkrümmer herrschenden Unterdruckes, der von den anderen Motorzylindern erzeugt wird, die mit dem gleichen ersten Sammelraum in Verbindung stehen. Dadurch wird die Einlaßmündung sauber und frei von Kraftstoff gehalten, und es wird im ersten Einlaßkanal eine Säule gebildet, die ein schichtartiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft enthält.
Je nach Geometrie des Ansaugkrümmers, insbesondere je nach der Länge des ersten Einlaßkanals, kann diese Säule entweder gespeichert werden, bereit, in denselben Zylinder zurückgeleitet zu werden, wenn das Einlaßventil wieder öffnet, oder das Gemisch kann in den ersten Sammelraum eintreten, wo es sich innig mit dem Gemisch aus den anderen Zylindern vermischen kann. Wird die Ladung oder "Charge" als lange geschichtete Säule in einem langen Kanal gespeichert, wird beim Öffnen des Einlaßventils diese Säule in den Zylinder transferiert und bestimmt die Schichtung der Ladung im Zylinder. Sind dagegen die ersten Kanäle kurz, erzielt man nicht nur eine bessere Gemischaufbereitung in jedem Zylinder, sondern verbessert auch die Homogenität unter den Zylindern.
Die Fähigkeit, eine geschichtete Säule zu speichern, erlaubt der Erfindung, Inhomogenität innerhalb des Zylinders zu betonen, und damit die Motorlast wenigstens teilweise durch Änderung der in den Zylinder eingeleiteten Kraftstoffmenge zu regeln (statt die Kraftstoff-Luft-Gemischmenge), während gleichzeitig ein Luftüberschuß in den Motor eingeleitet wird. Dadurch können mit dem Pumpen von Luft im Ansaugkrümmer verbundene Verluste reduziert werden.
Im Extremfalle ist es möglich, den gesamten Kraftstoff an einem Ende des Zylinders als homogenes, leicht zündbares Gemisch zu konzentrieren, während das untere Ende des Zylinders mit Luft oder Abgasen gefüllt wird, in welchen sich die Flammfront nicht fortsetzen kann. Eine solche geteilte Ladung kann dazu verwendet werden, ein sehr mageres Gesamtgemisch bzw. eine sehr hohe AGR Gesamtverdünnung zu erzielen. Wenn Luft den unteren Teil der geteilten Ladung und ein sehr fettes Gemisch den oberen Teil bildet, dann kann eine solche Teilung eine unvollständige Verbrennung im oberen Teil der Brennkammer bewirken und trotzdem ein insgesamt stöchiometrisches Gemisch an einen Katalysatorwandler oder einen Nachbrenner abgeben. Die vollständige Verbrennung eines solchen Abgasgemisches im Abgassystem kann dabei behilflich sein, den Katalysator auf seine Zündtemperatur zu bringen. Bildet Abgas den unteren Teil der geteilten Ladung, und ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch den oberen Teil, dann kann der Motor insgesamt mit einer hohen Gesamtverdünnung betrieben werden, so daß der Völligkeitsgrad gesenkt wird, ohne dabei die Stöchiometrie der Abgase zu beeinträchtigen.
Es sei hier angemerkt, daß bereits Systeme im bisherigen Stand der Technik vorgeschlagen worden sind, in welchen zwei Einlaßkanäle zu jeder Einlaßmündung führen, diese Systeme hatten jeweils eines von den folgenden drei Zielen.
Das erste Ziel der Vorschläge nach dem bisherigen Stand der Technik, wie ihn z. B. EP-A-0 098 543 offenbart, ist die Abstimmung des Ansaugkrümmers durch Anpassung der Länge der Einlaßkanäle an die Motordrehzahl, wobei ein längerer und schmalerer Kanal bei niedriger Motordrehzahl verwendet wird, und ein kürzerer und weiterer Kanal bei höherer Motordrehzahl. Der Effekt der Strömungsumkehr in den ersten Kanälen bei geschlossenem Einlaßventil eines Zylinders wird nicht behandelt, ebenso wenig ist die Konstruktion der Einlaßmündung daraufhin optimiert, die Rückströmung zur Spülung des geschlossenen Endes der Einlaßmündung einzusetzen und eine Steuerung der Schichtung des Ladungsgemisches zu erreichen.
Das zweite Ziel, wie es beispielartig in der GB-A-1, 195, 060 und der US-A-4, 867, 109 dargestellt ist, besteht darin, einen Strömungsausgleich zu erzielen. In diesen Systemen bestehen zusätzlich zu den herkömmlichen Einlaßkanälen, die von der Einlaß- Drosselklappe bzw. den Drosselklappen herführen, Verbindungskanäle, die den Durchsatz unter den Zylindern ausgleichen. Die Strömung durch die Ausgleichskanäle erfährt eine Richtungsumkehr, wie sie in den ersten Einlaßkanälen der vorliegenden Erfindung auftritt, während jedoch nach der vorliegenden Erfindung die ersten Einlaßkanäle den Großteil des Querschnittes der Einlaßmündung einnehmen, haben die Ausgleichskanäle nach dem bisherigen Stand der Technik einen wesentlich geringeren Querschnitt. Durch die Größe und Anordnung der Ausgleichskanäle spielen die darin fließenden Gase nur eine untergeordnete Rolle bei der Spülung der Einlaßmündung oder dem Abtransport irgendeines Gasvolumens aus der Einlaßmündung.
Das letzte Ziel nach dem bisherigen Stand der Technik bei der Anordnung von zwei Einlaßmündungen ist, wie es beispielartig in der GB-A-2,114,221, der GB-A-2,038,415 und der GB-A-1,239,264 dargestellt ist, die Erzielung einer hohen Geschwindigkeit der Einlaßluft zur Erhöhung der Verwirbelung bei niedriger Motordrehzahl, indem ein kleinerer Zufuhrkanal bei niedrigen Motordrehzahlen verwendet wird, und ein weiter Zufuhrkanal bei hohen Drehzahlen. Diese Vorschläge unterscheiden sich von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß in allen drei Fällen der kleinere Einlaßkanal dazu erforderlich ist, vorgemischten Kraftstoff und Luft einzuleiten, während in dem weiteren Kanal Kraftstoff wahlweise auch zugeführt werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung muß die Spülung von den Gasen übernommen werden, die keinen Kraftstoff enthalten, da der Sinn der Spülung die Erzielung einer Schichtung des Ladungsgemisches ist.
EP-A-0 076 632 fällt teilweise in beide der letztgenannten Kategorien. Hier wird eine verstellbare Luftdüse, die Luft von dem Einlaßkanal über den Ausgleichskanal schickt, dazu verwendet, einen ständigen Wirbel in der Einlaßmündung zu erzeugen, wenn das Einlaßventil geschlossen ist. Eingehende Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß dadurch keine vollständige Spülung der Einlaßmündung erreicht werden kann, wie dies in der vorliegenden Erfindung gefordert wird. Es hat sich gezeigt, daß ohne eine feste Grenze, die sich im wesentlichen bis zur Achse des Zylinderraumes oberhalb des Einlaßventiltellers erstreckt, so daß eine U-Strömung zur Spülung des geschlossenen Endes der Einlaßmündung geführt wird, der Strom aus der Luftdüse einem von zwei möglichen stabilen Strömungsmustern folgt, je nach Größe der Düse. Das erste Strömungsmuster wird von einem engen, mit hoher Geschwindigkeit fließenden Strahl gebildet, der von einer Seite der Einlaßmündung her eintritt und im Volumen der Einlaßmündung einen starken Wirbel erzeugt, was ja das Ziel dieser Erfindung im Stand der Technik ist, wobei jedoch der Inhalt der Einlaßmündung größtenteils nur in Drehung gerät und innerhalb der Einlaßmündung verbleibt. Das zweite Strömungsmuster wird von einem breiteren und langsameren Strahl erzeugt, der zunächst bestrebt ist, einem U-förmigen Weg um das geschlossene Ende der Einlaßmündung zu folgen, wobei aber wegen einer fehlenden festen Begrenzung zur Trennung der Vorwärts- und Rückwärtsströmung die entstehende Scherwirkung bald zum Zusammenbruch des tieferen Teils der U-Strömung führt, wenn die Gase sich mit sich selbst vermischen, und wobei das schließlich erzielte Strömungsmuster ein solches wird, in welchem die Luft in einem "flacheren" U- förmigen Weg in unmittelbarer Nähe der Austrittsgrenze des Luftstrahls im Kreis strömt und das Volumen weiter hinten im Einlaßkanal unangetastet läßt oder in Drehung in entgegengesetzter Richtung zur flacheren U-Strömung versetzt. Auch hier wird der Inhalt des Endes der Einlaßmündung nichtgespült.
Es hat sich gezeigt, daß die Wahl der Breite des Luftstrahls, bei welcher der Luftstrahl das erwünschte tiefreichende U-förmige Strömungsmuster am Ende der Einlaßmündung selbst ohne die in der vorliegenden Erfindung bezeichnete feste Abgrenzung für einen kurzen Zeitraum einhalten kann, nur in einem schmalen Bereich möglich ist. Dieser Bereich ist jedoch instabil, und das Strömungsmuster springt bald wieder auf das eine oder das andere stabile Muster innerhalb eines Motortaktes um, und das in nicht voraussehbarer Weise von einem Zyklus zum nächsten. Die Gestaltung der Geometrie ist daher fur eine ernsthafte Anwendung nicht praktisch einsetzbar, da sie dabei versagt, eine zuverlässige und komplette Spülung der Einlaßmündung zu schaffen, die jedoch die notwendige Bedingung ist, um das Hauptziel der vorliegenden Erfindung und die gewünschte Schichtung des Ladungsgemisches zu erreichen.
Die Folge von unvollständiger Spülung des Inhaltes der Einlaßmündung bei jedem Motorzyklus ist, daß mit der erfindungs gemäßen Schichtbildung des Gemisches in der Ladung keine saubere Verbrennung gewährleistet werden kann. Wird flüssiger Kraftstoff mittels einer Einspritzdüse zerstäubt in die Einlaßmündung eingespritzt, lagert sich ein Teil der Flüssigkeit auf der Rückseite des Einlaßventils ab. Während die starke Spülströmung, welche die Wände der Einlaßmündung bestreicht, sehr wirksam bei der Verdunstung des Kraftstoffes und dem Abtransport der Dämpfe aus der Einlaßmündung heraus ist, hinterläßt eine stagnierende oder im Kreis umlaufende Strömung eine Tasche mit flüssigem Kraftstoff oder gesättigtem Dampf in der Einlaßmündung. Wird vorgemischtes Kraftstoff-Luft-Gemisch vom ersten Einlaßkanal her eingeleitet, und in den zweiten Einlaßkanal Abgas wird als Spülgas eingeleitet, das die Mündung von jedem aus dem vorigen Ansaugtakt zurückgebliebenem Kraftstoff-Luft-Gemischrest bereinigen soll, bildet sich wieder eine Tasche von Kraftstoff-Luft- Gemisch in der Einlaßmündung, wenn der Spülstrom schlecht ausgerichtet ist. In beiden Fällen wird die nicht gespülte Tasche als erstes zu Anfang des folgenden Ansaugtaktes in die Brennkammer angesaugt. Aufgrund der organisierten Volumenbewegung, die bewußt im Brennraum erzeugt wird, um die Schichtung in der im Ver lauf des Ansaugtaktes angesaugten Gemischsäule einzuhalten, befindet sich diese Tasche dann in einem Bereich im Brennraum, der von der Hauptgemischladung durch eine Schicht Luft oder Abgas abgetrennt ist. Daher wird eine solche Tasche nicht verbrannt und in Form von erhöhten Abgasemissionen ausgestoßen, und sie bewirkt einen erhöhten Kraftstoffverbrauch.
Zusammenfassend behandelt keine der herkömmlichen Techniken die Möglichkeit einer Steuerung der Schichtbildung des Ladungsgemisches innerhalb des Brennraumes durch die Steuerung der Schichtbildung des Ladungsgemisches innerhalb der Einlaßmündung und im Innern der Ansaugkrümmeranlage, zur Erzeugung einer sauberen Verbrennung dadurch, daß die U-förmige Strömung gezwungenermaßen so geführt wird, daß sie das geschlossene Ende der Einlaßmündung bestreicht und so eine stabile und vollständige Spülung der Einlaßmündung bei jedem Motorzyklus gewährleistet.
Bisherige Systeme haben die wichtigen Einzelheiten der Geometrie der Einlaßmündung und der Auslaßabgrenzung des zweiten Einlaßkanals übersehen, die jedoch wesentlich sind und den Erfolg der vorliegenden Erfindung bestimmen, bei den bisherigen Systemen aber nicht erkannt werden, da die Ziele dieser Systeme andere Parameter als die Schichtbildung des Ladungsgemisches betreffen.
Soweit beschrieben, sind die relativen Querschnittsflächen der ersten und zweiten Einlaßkanäle durch die Geometrie der Kanäle festgelegt, und daher stehen der Teil der Ladung, der während des Ansaugtaktes direkt durch den zweiten Einlaßkanal angesaugt wird, und derjenige Teil, der zuvor in dem ersten Einlaßkanal gespeichert wurde, bevor er in den Brennraum eingesaugt wird, in einem festen Verhältnis zueinander.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Stromregelventil unmittelbar stromoberhalb jedes Einlaßventils des Motors vorgesehen, um so den effektiven Strömungsquerschnitt des ersten Einlaßkanals zu verstellen, so daß der Anteil der Ladung erhöht wird, der während des Ansaugzeitraumes durch den zweiten Einlaßkanal angesaugt wird.
Es ist wünschenswert, die Geometrie des ersten und des zweiten Einlaßkanals derart auszubilden, daß die den zerstäubten Kraftstoff enthaltenden und durch den ersten Einlaßkanal angesaugten Gase am Ende des Kompressionshubes in der Nähe der Zündkerze bleiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Einlaßmündung mit starker Wirbelbildung wünschenswert, so daß sich die in den Brennraum eingesaugte Säule aus geschichteter Ladung schraubenförmig aufrollt und die Form einer Schraubenfeder im Zylinder annimmt. Wird diese Gasmasse dann im Kompressionshub vom Kolben axial verdichtet, behält sie ihre Schichtung bei, und die Bereiche mit hoher Kraftstoffkonzentration bleiben in der Nähe der Zündkerze ganz oben im Zylinder.
Als eine weitere Möglichkeit kann eine Schichtung auch quer in der Zylinderbohrung anstatt oder zusätzlich zu der Schichtung entlang der Zylinderachse erzielt werden.
Bei einem Motor mit einer zur Förderung der Wirbelbildung ausgebildeten Einlaßmündung kann eine radiale Schichtung erreicht werden, die den Kraftstoff in der Nähe der im allgemeinen nahe des Mittelpunktes des Zylinderkopfes angeordneten Zündkerze konzentriert, indem der den Kraftstoff enthaltende Teil der Ladung in Richtung auf das Zentrum der Brennkammer gerichtet wird, und die Luft oder AGR-Gase auf den äußeren Umfang der Brennkammer gerichtet werden.
Bei einem Motor mit zwei Einlaßventilen, der über separate oder Zwillings-Einlaßmündungen versorgt wird, die zur Erzeugung einer Taumelbewegung ausgelegt sind, d.h. einer Drehung in der sich zwischen den beiden Einlaßventilen erstreckenden Symmetrieebene, kann eine Schichtung über die Breite der Zylinderbohrung erreicht werden, bei der die maximale Kraftstoffkonzentration in dieser Symmetrieebene vorliegt und zu beiden Seiten davon symmetrisch abnimmt.
Bei letzterer Ausbildungsform wird bevorzugt, zwei zweite Einlaßkanäle vorzusehen, jeweils einen pro Einlaßventil, wobei jeder auf der Seite des zugehörigen Einlaßventils angeordnet ist, die von der Symmetrieebene zwischen den beiden Ventilen entfernt liegt.
Bei einem erfindungsgemäßen Ansaugkrümmersystem kann Kraftstoff entweder direkt in den ersten Sammelraum eingespritzt werden, oder er kann zunächst in den Einlaßkanal eingeleitet und dann während der Zeit, in welcher das Einlaßventil verschlossen ist, verdampft und in den ersten Einlaßkanal abtransportiert werden. In beiden Fällen liegt der Vorteil darin, daß dadurch eine im wesentlichen trockne Einlaßmündung geschaffen wird. Beim Ansaugtakt kommt dann die Versorgung mit dem Kraftstoff-Luft Gemisch stets aus dem ersten Ansaugkanal, und die Versorgung mit kraftstofffreier Luft oder AGR-Gasen zur Verdünnung stets aus dem zweiten Einlaßkanal Dadurch, daß gewährleistet wird, daß die Ströme aus den beiden Einlaßkanälen immer parallel zueinander verlaufen, kann die Schichtung des Kraftstoff- und Luft gemisches innerhalb der Brennkammer genau und entsprechend einem bestimmten Muster gesteuert werden, je nach der Einlaßströmungsbewegung, die durch die Ausbildung der Einlaßmündung erzeugt wird, wobei eine radiale Schichtung beim Wirbeln und diametrale Schichtung bei Taumelbewegung geschaffen wird.
Die bevorzugte Ausbildungsform der Erfindung erreicht somit eine Schichtbildung des Ladungsgemisches, indem Luft bzw. von Kraftstoff freie AGR-Gase um ein zuvor aufbereitetes homogenes Gemisch mit bekanntem Kraftstoff-Luft-Verhältnis gedrückt wird/ werden. Dies unterscheidet sich grundlegend von einem herkömm lichen Motor mit in den Zylinder eingespritzter geschichteter Ladung, wo die Hauptluft stellenweise von Teilen mit hoher Kraftstoffkonzentration durchsetzt ist, um so eine Schichtbildung der Ladung zu erzielen. Der Vorteil der Ladungsschichtung durch das Packen von Luft um, unter oder seitlich neben ein vorgemischtes leicht zündbares Gemisch ist, daß das die Zündkerze umgebende Gemisch sehr zündwillig ist, während die nicht zündfähigen AGR-Gase oder Luft die Bereiche des Brennraumes ausfüllen, die von der Zündkerze entfernt sind. Dies gewährleistet eine robuste Zündung, verglichen mit einem Motor mit in den Zylinder eingespritzter geschichteter Ladung, in welchem die Anordnung des zündfähigen Gemisches in bezug auf die Zündkerze schlecht definiert ist. In einem solchen Motor ist die Wahrscheinlichkeit, daß entweder ein zu fettes oder zu mageres Gemisch in der Nähe der Zündkerze vorliegt, relativ hoch, und es ergibt sich daraus eine unzuverlässige Verbrennung. Es ist daher einfacher, einen erfindungsgemäßen Motor auf einen über einen weiten Drehzahl- und Lastbereich befriedigenden Betrieb abzustimmen, wobei die Steuerung der Schichtverdünnung als Haupteinstellmittel eingesetzt wird.
Die bevorzugte Ausführung der Erfindung kommt ganz besonders dort nutzbringend zur Anwendung, wo die Zündung eines katalytischen Wandlers ("Katalysator") beim Kaltstart beschleunigt werden soll. Durch Abstimmung des im ersten Einlaßkanal gespeicherten Gemisches auf ein sehr fettes Kraftstoff-Luft-Verhältnis und Verdünnung der Einlaß-Charge mit viel Luft aus dem zweiten Einlaßkanal zur Erzeugung einer Gemisch-Schichtung im Zylinder ist es möglich, eine unvollständige Verbrennung des Gemisches in einem Teil des Brennraumes zu erzielen, während trotzdem genug unverbrauchte Luft in einem anderen Teil des Brennraumes übrig bleibt. Die noch unverbrannten Kraftstoff und Luft enthaltenden Abgase aus dem Motor können, nachdem sie in der Auspuffanlage innig vermischt worden sind, neu gezündet und in einem Nachbrenner vor dem Katalysator vollständig verbrannt werden und damit das Aufwärmen des Katalysators bis auf seine Zündtemperatur beschleunigen. Sobald der Katalysator seine Zündtemperatur erreicht hat, können die unverbrannten Kraftstoff und Luft enthaltenden Abgase innerhalb des Katalysators exotherm miteinander reagieren, um den Katalysator weiter aufzuwärmen, und zwar entweder unmittelbar nach dem Löschen der Flamme im Nachbrenner, oder um zu vermeiden, daß der Katalysator im Leerlauf oder bei Teillastbetrieb wieder unter seine Zündtemperatur fällt.
In einer anderen Betriebsart werden Kraftstoff und Luft in stöchiometrischem Verhältnis direkt in den ersten Sammelraum des Ansaugkrümmersystems eingeleitet, und AGR-Gase werden ausschließlich über die zweiten Einlaßkanäle zugeführt. Dadurch, daß die schichtweise Verdünnung der AGR-Gase gesteuert wird, kann eine stabile Verbrennung auch bei sehr hohem AGR-Gesamtdurchsatz gewahrt werden. Dadurch werden die bei der Verbrennung erzeugten NOX-Emissionen reduziert, und es kann ein Dreiwege Katalysator zur weiteren Nachbehandlung des NOX eingesetzt werden.
Es ist wünschenswert, das Stromregelventil so nahe wie möglich bei den Einlaßventilen anzuordnen, so daß das von dem Stromregelventil ausgehende und das Ladungsgemisch aus dem ersten Einlaßkanal enthaltende Strömungsmoment direkt in den Zylinder transferiert wird und die Strömungsbewegung in dem gewünschten Bereich der Brennkammer dominiert.
Es ist wichtig, zwischen der Funktion der einzelnen Stromregelventile in jedem ersten Einlaßkanal und der Funktion der gemeinsamen Drosselklappe im ersten Sammelraum zu unterscheiden.
Letztere beeinflußt nicht den internen Gasaustausch unter den ersten Einlaßkanälen über den ersten Sammelraum und kann keine Steuerung der erfindungsgemäßen schichtweisen Verdünnung bewirken.
Die einzelnen Stromregelventile zu allen ersten Einlaßkanälen können untereinander gekoppelt sein, so daß sie sich gemeinsam bewegen, und können als Haupt-Lastregelmittel für den Motor verwendet werden, das direkt mit der Befehlseingabe vom Fahrer her verbunden ist. Die Motorlast wird durch die Kraftstoffmenge eingestellt, die aus dem jeweiligen ersten Einlaßkanal während des Ansaugtaktes in jede Brennkammer hineingesaugt wird, und die auf eine kompakte homogene Wolke mit im wesentlichen konstantem Kraftstoff-Luft-Verhältnis beschränkt ist, welche den Bereich um die Zündkerze im Brennraum umgibt, wobei die Größe der Wolke die Motorlast bestimmt.
Diese Art der Laststeuerung kann die Steuerung über eine Drosselklappe im zweiten Einlaßkanal als einziges Laststeuermittel vollständig ersetzen, wobei die Drosselklappensteuerung im zweiten Einlaßkanal ursprünglich zur Einstellung der Motorlast durch Änderung der Dichte der Einlaßcharge im Ansaugkrümmer verwendet wurde. In diesem Falle kann die Einlaßkrümmeranlage eine Drosselklappensteuerung im zweiten Einlaßkanal entbehren, wenn auch eine solche Drosselklappe in vielen anderen Betriebsarten noch gebraucht würde.
Die Erfindung wird nun beispielartig näher erläutert, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen; dabei zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansaugkrümmers,
Figur 2: eine Einzelheit, welche die Gasströmung innerhalb einer geschlossenen Einlaßmündung darstellt, die mit ersten und zweiten Einlaßkanälen verbunden ist,
Figur 3, 4 und 5: der in Figur 1 dargestellten Form ähnliche Ansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung,
Figur 6: einen schematischen Querschnitt durch eine Einlaßmündung und einen Zylinderkopf einer Brennkammer nach einer alternativen Ausführung der Erfindung, mit einem Stromregelventil im ersten Einlaßkanal, wobei die Zeichnung den Bereich mit hoher Kraftstoffkonzentration zeigt, wie er bei einem auf die Förderung von Wirbeln im Zylinder ausgelegten Motor entsteht,
Figur 7: einen Vertikalschnitt durch die Einlaßmündung nach Figur 6, entlang der Achse 98,
Figur 8: einen demjenigen aus Figur 6 ähnlichen Querschnitt, jedoch für einen Motor mit zwei Einlaßventilen in jedem Zylinder und Einlaßmündungen für die Ventile, die zur Förderung von Taumelströmungen im Zylinder ausgelegt sind, und
Figur 9: einen Schnitt ähnlich Figur 7, entlang der Achse 98 aus Figur 8.
In allen Zeichnungen sind gleichartige Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, und dort, wo Bestandteile abgeändert sind, jedoch einen analogen Zweck erfüllen, ist den Bezugszeichen nur ein Primzeichen hinzugefügt.
In Figur 1 hat ein Zylinderkopf 12 eines Motors ein Ansaugsystem 10. Der Zylinderkopf 12 gehört zu einem Vierzylinder- Viertakt-Motor, bei dem jeder Zylinder zwei Einlaßventile 14, zwei Auslaßventile 18 und eine Zündkerze 16 aufweist. Die Einlaßmündung 20 für jeden Zylinder ist über einen ersten Ansaugkanal 22 mit einem ersten Sammelraum 24 verbunden, der allen Zylindern gemeinsam ist, jedoch von der Umbegungsatmosphäre abgeschlossen ist. Jede Einlaßmündung ist weiterhin über einen zwei ten Einlaßkanal 32 mit einem zweiten Sammelraum 34 verbunden, der mit der Umgebung über einen gemeinsamen, eine Drosselklappe und einen Luftmassen-Durchsatzmeßgeber 42 enthaltenden Ansaugkanal in Verbindung steht. An den Einlaßmündungen sind Kraftstoff-Einspritzdüsen 60 angeordnet, die einen Kraftstoff strahl auf die Einlaßventile 14 führen.
Die Konstruktion der Einlaßmündung im einzelnen ist besser in Figur 2 dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß der zweite Einlaßkanal 32 einen bestimmten Durchmesser aufweist, der ungefähr 25% der Querschnittsfläche der Einlaßmündung 20 ausmacht, und daß der erste Einlaßkanal 22 die restlichen ca. 75% der Querschnittsfläche der Einlaßmündung 20 bildet. Außerdem ist eine Trennwand 30 vorgesehen, welche die Gase leitet und dazu zwingt, den durch die Pfeile dargestellten Weg einzuschlagen. Das aus dem zweiten Einlaßkanal 32 austretende Gas wird entlang der Rückwand des geschlossenen Endes der Einlaßmündung hinter dem Einlaßventil 14 herumgeführt und, nachdem es das Volumen der Einlaßmündung 20 durchspült hat, in seiner Richtung umgekehrt und tritt in den ersten Einlaßkanal 22 auf der anderen Seite der Trennwand 30 ein. Durch die Wirkung der Trennwand 30 ist die Anordnung und die Geometrie des Endabschnittes des zweiten Einlaßkanals weniger kritisch, so daß Konstruktion und Montage vereinfacht werden. Da die Spülströmung durch die Trennwand 30 besser definiert wird, braucht der zweite Einlaßkanal nicht unbedingt in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils zu münden. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführung herrscht im ersten Sammelraum 24 immer Ansaug-Unterdruck, der von einem beliebigen der vier Motorzylinder erzeugt wird, der sich gerade im Ansaugtakt befindet. In den Sammler 24 wird die Luft über den zweiten Einlaßkanal 32 und besagten zweiten Sammler 34 an der Drosselklappe 40 vorbei angesaugt. Alle Kanäle 32 werden daher jederzeit in Richtung der Einlaßventile 14 von Luft durchströmt. Diese Luft wird direkt in den Zylinder eingesaugt, wenn das Einlaßventil 14 offen ist, andernfalls strömt sie um die Einlaßmündung wie zuvor mit Bezug auf Figur 2 beschrieben herum und wird im ersten Einlaßkanal 22 und dem ersten Sammler 24 gespeichert. Damit erlaubt die vorliegende Erfindung, im Gegensatz zu herkömmlichen Motoren, bei denen bei geschlossenem Einlaßventil keine Luftbewegung in der Einlaßmündung stattfindet, eine ständige konstante Luftbewegung in der Einlaßmündung 20, einschließ lich in den Phasen des Viertaktzyklus jedes Zylinders, in welchen die betreffenden Einlaßventile geschlossen sind, und die für den Zylinder erforderliche Luft wird nicht nur dann angesaugt, wenn das Einlaßventil für diesen Zylinder geöffnet ist, sondern wird ständig angesaugt und in den ersten Einlaßkanälen 22 gespeichert. Da Luft während aller vier Takte des Zyklus angesaugt wird, braucht der Durchmesser des zweiten Einlaßkanals nur 25% der Gesamtquerschnittsfläche der Mündung zu betragen, da bei jedem der vier Takte des Motorzyklus nur ein viertel der gesamten Einlaßladung geliefert werden muß. Die relativen Abmessungen der beiden Einlaßkanäle sind nicht von der Zahl der Zylinder im Block oder Motor abhängig.
Sobald das Einlaßventil 14 öffnet, tritt die im ersten Einlaßkanal 22 gespeicherte Luft durch die Mündung 20 in den Zylinder ein, wobei sie etwa 75% der Einlaßladung ausmacht, während die restlichen 25% direkt durch den zweiten Einlaßkanal 32 angesaugt werden.
Abgesehen von der Sicherung einer trockenen Einlaßmündung durch Verdampfen allen in der Einlaßmündung niedergeschlagenen Kraftstoffes durch den oben beschriebenen kontinuierlichen Konvektionsprozeß erzielt die Ausführung nach Figur 1 innerhalb des ersten Sammlers auch eine gründliche Vermischung der in einen beliebigen Zylinder eingeleiteten Ladung mit den den anderen Zylindern zugeführten Ladungen. Diese Vermischung der Ladungen der Zylinder untereinander ergibt eine ausgezeichnete Kraftstoff- Luft-Gemischaufbereitung und verbessert auch die Homogenität der Zylinder untereinander.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 sind die ersten Einlaßkanäle 22 relativ kurz, und diese Länge der ersten Einlaßkanäle 22 bewirkt die Vermischung der den einzelnen Zylindern zugeführten Ladungen.
In Figur 3 sind die ersten Einlaßkanäle 22' bewußt wesentlich länger ausgebildet, so daß das Gesamtvolumen jedes Einlaßkanals 22' 75% des Volumens der Zylinder übersteigt. Demzufolge kann jeder Kanal die gesamte Ladung speichern, die in den Zylinder eingesaugt wird, wenn das Einlaßventil 14 öffnet, ohne daß sich dabei die jeweiligen Luftchargen in den ersten Einlaßkanälen 22' der einzelnen Zylinder untereinander vermischen.
Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich noch in zwei weiteren untergeordneten Punkten von derjenigen nach Figur 1, nämlich dadurch, daß der erste Sammler 24' von einer Heizung 70 beheizt wird und durch eine kleine Röhre 28, die stromunterhalb der Ansaugdrosselklappe 40 angeschlossen ist, mit einem Spülluftstrahl beaufschlagt wird. Zweck der Heizung 70 und der Spülluftleitung 28 ist es, die Ansammlung von Kraftstoff im ersten Sammelraum 24' zu vermeiden und die gesamte Ansauganlage trocken zu halten.
Bei der Ausführungsform nach Figur 3 wird eine Ladungssäule im ersten Einlaßkanal 22' gespeichert, die als Säule auch in den Zylinder transferiert wird, wenn das Einlaßventil 14 öffnet. Aus diesem Grund bestimmt die Kraftstoffverteilung innerhalb der Säule auch die Kraftstoffverteilung im Zylinder, und es ist auf diese Weise möglich, innerhalb des Zylinders eine Schichtung der Ladung zu erzielen, indem die Kraftstoffverteilung in der Säule entsprechend geschichtet wird. Die Schichtung der Ladung im Zylinder wird dadurch unterstützt, daß ein Strömungsgleichrichter 26 in dem ersten Einlaßkanal 22' angeordnet ist, der eine parallele Strömung aufrecht erhalten und eine Mischung über den Querschnitt des Einlaßkanals 22' verhindern soll, und dadurch, daß die Einlaßmündung so konstruiert wird, daß eine starke Wirbelströmung gefördert und sichergestellt wird, daß die Ladung als Säule in die Motorzylinder eintritt.
In der Ausführungsform nach Figur 3 wird Kraftstoff mittels Kraftstoffeinspritzdüsen 60 kurz vor oder nach dem Schließen des Einlaßventils 14 eingespritzt. Beim Einspritzen von Kraftstoff kurz vor dem Schließen des Einlaßventils wird Kraftstoff ganz oben in der Ladung im Brennraum in der Nähe der Zündkerze angeordnet. Kurz nach dem Schließen des Ventils eingespritzter Kraftstoff wird von dem Luftstrom aus dem zweiten Einlaßkanal 32 in den ersten Einlaßkanal 22' gespült und wird dort als ge schichtete Säule im ersten Einlaßkanal 22' gespeichert, wobei der größte Teil des Kraftstoffes am von der Einlaßmündung entfernten Ende der Säule vorliegt. Das andere Ende der Säule enthält dann kaum Kraftstoff, da die Mündung durch den Luftstrom getrocknet wurde. Wenn diese Säule dann in den Motorzylinder transferiert wird, befindet sich der Bereich mit hoher Kraftstoffkonzentration daher wieder im oberen Ende des Zylinders, in der Nähe der Zündkerze.
Die Vorteile eines Motorbetriebes mit geschichteter Ladung bzw. "Charge" sind an sich bekannt. Insbesondere kann man damit insgesamt sehr magere Gemische erreichen, da die normalerweise mit der Zündung magerer Gemische verbundenen Probleme hier ausgeschaltet sind. Die Last im Motor kann ebenfalls gesteuert werden, indem die eingespritzte Kraftstoffmenge verändert wird, anstatt der Luftmasse, so daß der Motor mit geringerer Drosselung und kleineren Pumpverlusten arbeiten kann.
Andere Vorteile ergeben sich daraus, daß mit einer trockenen Einlaßmündung gearbeitet wird, nämlich bessere Übergangsreaktionen, bessere Kaltstarts und geringere Kohlenwasserstoff- Emissionen bei freilaufendem Motor.
Die durch die oben beschriebenen Ausführungsformen erzielte verbesserte Gemischaufbereitung macht diese Ausführungsformen besonders nützlich bei Motoren, in welchen die Laststeuerung durch variable Ventilsteuerzeiten erfolgt. Solche Motoren sind im Hinblick auf reduzierte Pumpverluste und geringeren Einsatz der Drosselung des Ansaugsystems wünschenswert, bereiten jedoch Probleme mit reduzierter und intermittierender Luftströmung, die die Gemischaufbereitung soweit beeinträchtigt, daß sie die Vorteile wieder löscht. Bei der vorliegenden Erfindung kann man auch beim Einsatz solcher variabler Ventilsteuersysteme eine fast gleichmäßige Strömung durch die zweiten Einlaßkanäle 32 erzielen, so daß eine bessere Gemischaufbereitung und eine geringere Nässung der Einlaßmündung erreicht wird.
Die Ausführungsform nach Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 und Figur 3 dadurch, daß hier der erste Sammler 24" mit der Hauptdrosselklappe 50 und dem Luftmassen- Durchsatzmeßgeber 52 verbunden ist. Ein AGR-Kanal 82 verbindet das Auspuffrohr 80 mit der gemeinsamen Leitung zum zweiten Sammler 34, verstellbare Drosselklappen 48 und 84 werden dazu verwendet, jeweils die Luft- und AGR-Ströme in den zweiten Sammelraum 34 hinein zu regulieren. Diese Ausführungsform unterscheidet sich auch dadurch von derjenigen nach Figur 3, daß eine zentrale Kraftstoffeinspritzdüse 64 vorgesehen ist, die Kraftstoff in das erste Sammelrohr 24" einspritzt, und daß wahlweise noch weitere Einspritzdüsen 64 an den von den Einlaßmündungen entfernten Enden der jeweiligen ersten Einlaßleitungen 22" vorgesehen sind, die Kraftstoff in den ersten Sammler 24" einspritzen.
In Figur 4 gewährleistet der Gasaustausch zwischen den einzelnen Einlaßkanälen 22" über den ersten Sammelraum 24" ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch im Sammelraum 24". Um zu vermeiden, daß sich flüssiger Kraftstoff im ersten Sammelraum 24" ansammelt, muß der von der Einspritzdüse 64 oder von den Einspritzdüsen 66 eingespritzte Kraftstoff entweder fein zerstäubt bzw. "atomisiert" oder vollständig verdampft werden. So kann auch eine Heizvorrichtung 70 zum Aufwärmen des ersten Sammelraumes 24" vorgesehen werden, um so die Kraftstoffverdunstung zu unterstützen.
In Figur 4 enthält jeder Einlaßkanal 22" eine Ladung, die in Form einer Säule in den Motorzylinder eingeleitet wird, so daß eine Schichtung der Ladung erzielt wird. Die Ladung wird jedoch von beiden Enden her in die Säule eingeführt, und die Proportionen der aus den beiden Sammelräumen 24" und 34 angesaugten Gasmengen werden durch die Einstellung der Drosselklappen 50 und 48 bzw. 84 bestimmt.
Betrachtet man nun zunächst den Betrieb mit fast geschlossener Drosselklappe 50 und offener Drosselklappe 48, und mit vollkommen geschlossener Drossel 84, dann unterscheidet sich das System in dieser Betriebsart nicht von der Ausführungsform nach Figur 3, abgesehen davon, daß der Kraftstoff am von dem Motorzylinder entfernten Ende der Säule gehalten wird, indem er dort zuerst eingespritzt wird, anstatt mit der durch den zweiten Einlaßkanal 32 angesaugten Luft mitgerissen zu werden.
Bei geschlossener Drossel 48 und voll geöffneter Drossel 50 dagegen arbeitet das Einlaßsystem in der gleichen Weise wie ein herkömmliches Einlaßsystem mit Zentral-Kraftstoffeinspritzung, da dann die zweiten Einlaßkanäle 32 für den Betrieb keine Rolle spielen.
Bei mittleren Einstellungen&sub1; d.h. wenn beide Klappen 48 und 50 teilweise geöffnet sind, enthält jeder erste Einlaßkanal 22" eine geteilte Ladung, wobei durch den ersten Sammelraum 24" ein Kraftstoff-Luft-Gemisch am von der Einlaßmündung entfernten Ende angesaugt wird, und Luft aus dem zweiten Sammelraum 34 angesaugt wird.
In diese geteilte Ladung kann man auch ein Luft- und AGR Gas-Gemisch einspritzen, statt daß nur Luft am der Einlaßmündung nahen Ende der Säule vorliegt, wobei dann der AGR-Anteil von der Relativstellung der Drosselklappen 48 und 84 zueinander bestimmt wird. Bei den Extremstellungen ist die Drosselklappe 48 vollkommen geschlossen und die Drosselklappe 84 vollkommen geöffnet, um so eine geteilte Ladung zur erzielen, in der der erste in den Brennraum angesaugte Teil ausschließlich aus AGR-Gasen besteht.
Das mit Bezug auf Figur 4 beschriebene Ansaugsystem bietet alle Vorteile, die bereits unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben wurden und sich daraus ergeben, daß der Motor mit einer geschichteten Ladung betrieben werden kann. Eine geteilte Ladung bietet einen weiteren Vorteil dadurch, daß man hier eine gleichmäßige Ladungszusammensetzung im oberen Teil der Brennkammer erreichen kann, sowie eine gleichmäßige, jedoch völlig andersartige Ladungszusammensetzung in Bodennähe. Auf diese Weise läßt sich eine robuste Zündung gewährleisten, indem die Zündkerze mit einem vorgemischten zündfähigen Gemisch umgeben wird, wobei aber die Verbrennung im wesentlichen auf den oberen Bereich der Brennkammer beschränkt bleibt.
Ein solcher Betrieb kann in vielen Situationen vorteilhaft eingesetzt werden. Zunächst kann dadurch, daß das durch den ersten Sammler 24" angesaugte Gemisch stöchiometrisch ausgelegt wird, während eine große Menge Luft oder AGR-Gase im zweiten Sammelraum 34 angesaugt wird, eine stabile Verbrennung mit sehr hoher Gesamtverdünnung erzielt werden. Wird der im zweiten Sammelraum 34 angesaugte Teil nur von AGR-Gasen gebildet, kann trotz des hohen Verdünnungsgrades ein insgesamt stöchiometrisches Gemisch verbrannt werden, so daß ein Dreiwegekatalysator zur Nachbehandlung der Abgase verwendet werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Figur 4 erhält jeder Zylinder eine Ladung, die einen unteren, kraftstofflosen Bereich aufweist und einen oberen Bereich, der ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch enthält. Die Lastregelung erfolgt durch Änderung der relativen Anteile dieser beiden Bereiche zueinander. Der im oberen Bereich enthaltene Kraftstoff bestimmt die Lasteinstellung.
Da AGR-Gase direkt in die einzelnen Einlaßmündungen angesaugt werden, ist es bei dieser Ausführungsform wichtig, die Einlaßmündungen trocken zu halten. Trockenheit der Einlaßmündung kann dadurch erzielt werden, daß Kraftstoff nicht in die Mündung eingespritzt wird, sondern am anderen Ende der ersten Einlaßkanäle, wie dies dargestellt ist. Alternativ dazu kann der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auch so eingestellt werden, daß er mit denjenigen Phasen zusammenfällt, in welchen Luft vom ersten Sammelraum 24" durch die Einlaßmündung in den Zylinder strömt. In diesem Falle ist es wünschenswert, die Einspritzdüse so zu konstruieren, daß ein Kraftstoffstrahl durch das offene Einlaßventil direkt in den Zylinder gerichtet ist, ohne daß sich dabei irgendein Teil des Kraftstoffes an der Wand der Einlaßmündung niederschlagen kann.
Die Ausführungsform nach Figur 4 kann auch in einer Weise betrieben werden, die die Beheizung bzw. Temperatursteuerung eines Katalysatorwandlers bei Kaltstarts fördert, indem sie dazu eingesetzt werden kann, das Vorhandensein eines hohen Anteils von Luft und unverbranntem Kraftstoff in den Abgasen zu sichern, die dann im Auspuffsystem miteinander reagieren und Wärme abgeben können, entweder im Katalysator oder in einem Nachbrenner zur Beheizung des Katalysators. In dieser Hinsicht kann also ein Gemisch verbrannt werden, das im Durchschnitt über das gesamte Zylindervolumen gesehen zwar stöchiometrisch ist, dessen Zusammensetzung jedoch in der Nähe der Zündkerze extrem fett ist. Dadurch läßt sich eine Abgaszündung (EGI - "exhaust gas ignit- ion") auch ohne eine erforderliche zusätzliche Luftpumpe zum Einblasen von Luft direkt in das Auspuffsystem erzielen, und es erlaubt eine weitere Vereinfachung der Kraftstoffbemessungsanlage, die zur Durchführung der EGI erforderlich ist.
Die Ausführungsform nach Figur 5 stellt im wesentlichen eine Mischform aller bisher beschriebenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung dar, durch welche das Ansaugsystem alle der oben beschriebenen Vorteile ausnutzen kann. Die Einlaßdrosselklappe 40 und der Luftmassen-Durchsatzmeßgeber 42 sind nun sowohl dem ersten als auch dem zweiten Sammelraum 24" und 34 gemeinsam, und ein Umleitventil 90 steuert die proportionale Verteilung von dem zweiten Sammelraum 34 direkt zugeführter Luft und von dem ersten Sammelraum 24" über eine Leitung 92 zugeführter Luft. Es läßt sich auch ohne weitere Beschreibung leicht erkennen, daß je nach der Stellung des Ventils 90 diese Ausführungsform genauso arbeitet wie diejenige nach Figur 3 oder diejenige nach Figur 4. Abgesehen von ihrer vielfältigen Verwendbarkeit liegt der Vorteil dieser Ausführungsform darin, daß der Luftmassen-Durchsatzmeßgeber 42 den Gesamtluftdurchsatz des Motors mißt. Damit kann der Kraftstoffdurchsatz auf nur eine Luftdurchsatzmessung abgestimmt werden.
In Figur 6 und 7 weist eine Brennkammer im Zylinderkopf 12 ein Einlaßventil 14 auf, ein Auslaßventil 18 und eine Zündkerze 16. Eine zur Förderung der Verwirbelung ausgelegte Einlaßmündung 20 empfängt Luft aus einem ersten Einlaßkanal 22 und einem zweiten Einlaßkanal 32. Die relativen Anteile der durch die ersten und zweiten Einlaßkanäle angesaugten Ladung können mittels eines Drosselklappenventils 96 eingestellt werden, das unmittelbar stromoberhalb des Einlaßventils 14 um eine Achse 98 drehbar gelagert ist. In der von dem Ventil 96 in Figur 7 eingenommenen Stellung ist der erste Kanal teilweise geschlossen, und die Drosselklappe 96 kann so um die Achse 98 verschwenkt werden, daß diese Sperrung verringert oder ganz aufgehoben wird. Die in Figur 6 schraffierten Bereiche stellen ein homogenes Kraftstoff- Luft-Gemisch dar, das durch den ersten Einlaßkanal 22 angesaugt wird. Die nicht schraffierten Bereiche stellen durch den zweiten Einlaßkanal 32 angesaugte Luft oder AGR-Gase dar. Die Geometrie der Einlaßmündung ist so gewählt, daß die beiden aus den jeweiligen Kanälen angesaugten Ströme sich in der Einlaßmündung nicht vermischen und auch dann voneinander getrennt bleiben, wenn sie in der Brennkammer in Drehung versetzt werden. Es ergibt sich aus dieser Bewegung, daß die Ladung innerhalb des Brennraumes geschichtet wird, wobei eine zentrale Wolke eines homogenen Gemisches in der Nähe der Zündkerze 16 vorliegt, während ein ringförmiger, diese umgebender Bereich kaum oder gar keinen Kraftstoff enthält. Durch dieses Verfahren kann ein insgesamt hoher Verdünnungsgrad erreicht werden, während dennoch zündwilliges Gemisch in der Nähe der Zündkerze gehalten wird. Durch Verändern der Stellung der Drosselklappe 96 können die relativen Anteile dieser beiden Bereiche verändert werden, und dies kann dazu verwendet werden, die Motorlast wenigstens in einem Teil des Betriebsbereiches des Motors einzustellen.
Aufgrund fortlaufender Vermischung in der Brennkammer während des Verdichtungshubes nimmt die Schärfe der Trennung zwischen den schraffierten und unschraffierten Bereichen stetig ab. Demzufolge wird es einem kleinen Teil beider Bereiche nicht gelingen, ihre Identität lange zu wahren, und sie werden gleichmäßig mit dem Großteil der Ladung verschmelzen. Es ist daher wünschenswert, die Drosselklappe 96 zur Stromregelung so ein zusetzen, daß die Proportionen beider Bereiche auf wenigstens 25% des Gesamtvolumens eingestellt werden, damit eine erkennbare Ladungsschichtung erzielt wird.
Ladungsschichtung kann in einer Reihe von Kraftstoffversorgungsstrategien eingesetzt werden. Wird eine sehr magere Ver brennung gewünscht, dann kann der Kraftstoff nur in Abhängigkeit von der durch den ersten Einlaßkanal angesaugten Luftmenge bemessen werden. Diese Luftmasse kann durch Messung des gesamten Luftmassendurchsatzes und Berechnung des durch den ersten Einlaßkanal angesaugten Luftanteils anhand der Stellung der Drosselklappe 96 bestimmt werden. In diesem Falle wird, obwohl das Gemisch insgesamt sehr mager ist, dessen Zündfähigkeit nicht beeinträchtigt, da der Teil der Ladung, der sich in der Nähe der Zündkerze befindet, so eingestellt werden kann, daß er stöchiometrisch ist.
Alternativ dazu kann man den Kraftstoff auch abhängig vom Gesamt-Luftmassendurchsatz so bemessen, daß das Kraftstoff-Luft- Gemisch insgesamt stöchiometrisch ist. Hier kann die Wolke nahe der Zündkerze übermäßig angereichert sein und nicht vollständig verbrennen, in diesem Falle bleiben die Abgase aber trotzdem stöchiometrisch und enthalten unverbrannten Kraftstoff und ungenutzte Luft, die aus den anderen, von der Zündkerze entfernten Bereichen der Ladung kommt. Ein solches Abgasgemisch kann dann in der Auspuffanlage nachgezündet oder zur Reaktion gebracht werden, um das Aufwärmen des Katalysators auf seine Zündtemperatur zu unterstützen.
Die Ausführungsform nach Figur 8 und 9 unterscheidet sich in zwei wesentlichen Punkten von der zuvor beschriebenen. Zunächst einmal hat der Motor in diesem Falle zwei Einlaßventile pro Zylinder. Zweitens fördert/fördern die Einlaßmündung bzw. Einlaßmündungen eine Taumelbewegung in der Brennkammer, da die Einlaßkanäle in einem solchen Motor keine Wirbelbildung bewirken können, wenn beide Ventile geöffnet sind. Es sei der Klarheit halber anzumerken, daß Verwirbelung in diesem Zusammenhang die Drehung der Luftmassen um die Mittelachse des Zylinders herum bezeichnet, während Taumelbewegung als Drehung der Luftmassen um eine zur Zylindermittelachse rechtwinklige Achse angenommen wird, wobei die Drehung in Ebenen stattfindet, die parallel zu einer die Mittelachse enthaltenden Ebene liegen.
Zur Erzielung einer Ladungsschichtung in einem Motor mit einer solchen Taumelbewegung weist die Ausführungsform nach Figur 8 zwei symmetrisch angeordnete zweite Einlaßkanäle 32a und 32b auf, die in Richtung auf die jeweils am weitesten von einander entfernten Seiten der Einlaßventile 14a und 14b gerichtet sind. Das durch die zweiten Einlaßkanäle 32a und 32b einströmende Gas fließt in die unschraffierten Bereiche der Brennkammer ein, während das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das durch den ersten Einlaßkanal 22 einströmt, in der Symmetrieebene konzentriert bleibt, die zwischen den beiden Einlaßventilen 14a und 14b verläuft und die Zündkerze 16 einschließt. Die Drosseiklappen 96a und 96b erlauben auch hier wieder eine Änderung der relativen Anteile der durch die jeweiligen Kanäle angesaugten Gase. Ist der erste Einlaßkanal 22 bis auf seinen minimalen Querschnitt verengt, ist der das Kraftstoff-Luft-Gemisch enthaltende Bereich auf ein schmales schraffiertes Band im Zylinder in der Nähe der Symmetrieebene beschränkt. Wird die Verengung durch Verschwenken der Drosselklappen 96a und 96b um die Achse 98 beseitigt, wird das schraffierte Band im Zylinder breiter und nimmt einen zunehmend größeren Teil des Brennraumes ein, und die Gesamtverdünnung sinkt.
Auch hier können die Drosselklappen zu Steuerung der Motorlast wenigstens in einem Teil des Betriebsbereiches des Motors eingesetzt werden, und es können verschiedene Kraftstoffversorgungsstrategien zur Anwendung gebracht werden, die unterschiedliche Wirkungen haben, die jedoch alle Vorteil aus der Ladungsschichtung ziehen.

Claims

1. Ansaugkrümmersystem für eine Mehrzylinder-Viertakt- Brennkraftmaschine (12) mit Fremdzündung, in welchem jeder Zylinder wenigstens eine Einlaßmündung (20) aufweist, wobei jede Einlaßmündung (20) am einen Ende über wenigstens ein Einlaßventil (14) mit dem Brennraum verbunden ist, und am anderen Ende mit einem ersten Einlaßkanal (22), der mit einem den ersten Einlaßkanälen (22) der anderen Motorzylinder gemeinsamen ersten Sammelraum (24) verbunden ist, wobei den Brennräumen Kraftstoff über die ersten Einlaßkanäle (22) zugeführt wird, worin jede Einlaßmündung (20) außerdem mit Gasen versorgt wird, die keinen Kraftstoff enthalten, und zwar über einen zweiten Einlaßkanal (32) mit einem festen Auslaßquerschnitt, der gleich etwa 25% bis 45% des maximalen effektiven Durchflußquerschnittes des geöffneten Einlaßventils ist, wobei der zweite Einlaßkanal (32) auf das geschlossene Ende der Einlaßmündung (20) gerichtet ist, so daß während der Zeiträume, in welchen das Einlaßventil geschlossen ist, Gas durch den Unterdruck im Ansaugkrümmer durch den zweiten Einlaßkanal (32) angesaugt und im ersten Einlaßkanal (22) gespeichert wird, und worin eine Trennwand (30) in der Einlaßmündung (20) vorgesehen ist, die in der Nähe des Ventilschaftes des Einlaßventils (14) endet, so daß sie das aus dem zweiten Einlaßkanal in Richtung des geschlossenen Endes der Einlaßmündung ausströmende Gas von dem Gas trennt, das von dem geschlossenen Ende der Einlaßmündung aus in den ersten Einlaßkanal einströmt, so daß sie einen U-förmigen Strömungsweg erzeugt, entlang welchem das von dem zweiten Einlaßkanal (32) aus in die Einlaßmündung (20) eintretende Gas geleitet wird, wobei die Geometrie der Einlaßmündung (20) und der Trennwand (30) derart ist, daß im Betrieb Gas von der einen Seite her in die Einlaßmündung eintritt, eine U-förmige Kehrtwendung ausführt, bei der es um den Ventil schaft des Einlaßventils (14) herum strömt und dabei die Wände der Einlaßmündung (20) bestreicht, und dann in den ersten Einlaßkanal von der anderen Seite der Einlaßmündung her eintritt, so daß das Gas gezwungen ist, das geschlossene Ende der Einlaßmündung (20) zu spülen und im wesentlichen alle zuvor dort vorhandenen Gase von dort in den ersten Einlaßkanal (22) hinein zu verdrängen.

2. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 1, in welchem der Durchflußquerschnitt des zweiten Einlaßkanals im wesentlichen gleich 25% des maximalen effektiven Durchflußquerschnittes der Einlaßmündung ist.

3. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das Gesamtvolumen der Einlaßmündung und des ersten Einlaßkanals jedes Zylinders 75% der Zylinderfüllung beträgt, so daß der gesamte Strom aus dem zweiten Einlaßkanal, der während des Teiles des Viertakt-Motorzyklus des Zylinders, in welchem das Einlaßventil geschlossen ist, angesaugt wird, im ersten Einlaßkanal gespeichert und dann während des Ansaugtaktes desselben Zylinders in den Brennraum angesaugt wird, wenn das Einlaßventil geöffnet ist.

4. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das Gesamtvolumen der Einlaßmündung und des ersten Einlaßkanals jedes Zylinders zwischen 10% und 40% der Zylinderfüllung liegt, so daß ein wesentlicher Anteil des Stromes aus dem zweiten Einlaßkanal in den ersten Sammelraum eingeleitet und in die angrenzenden Zylinder gesaugt wird.

5. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem den Zylindern von dem ersten Sammelraum aus im wesentlichen keine Luft zugeführt wird, während im wesentlichen alle Ansaugluft im Motor über einen zweiten Sammelraum durch die zweiten Einlaßkanäle und über eine Drosselklappe und einen Luftmassen-Durchsatzmesser zugeführt wird.

6. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 5, in welchem eine Einspritzdüse in der Einlaßmündung jedes Zylinders angeordnet ist, so daß ein Kraftstoffstrahl auf das geschlossene Ende der Einlaßmündung gerichtet werden kann, wobei die Motorlast durch Veränderung des von dem zweiten Sammelraum aus dem Brennraum zugeführten Luftmassendurchsatzes gesteuert wird, und der Kraftstoff in Abhängigkeit von dem gemessenen Luftdurchsatz bemessen wird.

7. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, worin wenigstens in einem Bereich der Motorlast die den Ans augluftdurchs atz regelnde Drossel klappe konstant gehalten wird, und die Motorlast in diesem Bereich durch Veränderung der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge gesteuert wird.

8. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 7, worin der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in die Einlaßmündung so verstellt wird, daß dadurch die Schichtung der als Säule im ersten Einlaßkanal gespeicherten Ladung gesteuert wird.

9. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, worin Mittel vorgesehen sind zum Entleeren des ersten Sammelraumes zur Vermeidung von Kraftstoffansammlungen darin, wobei besagte Mittel Heizmittel oder Mittel zum Einleiten eines kleinen Gasstromes in den ersten Sammelraum beinhalten.

10. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, worin besagte Einlaßkanäle der Zylinder und der erste Sammelraum mit der Umgebung über ein erstes Drosselventil und einen Luftmassen-Durchsatzmesser in Verbindung stehen, die zweiten Einlaßkanäle der Zylinder über einen zweiten Sammelraum und ein zweites Drosselventil mit der Umgebung in Verbindung stehen, wobei die beiden Drosselventile zur Änderung der relativen Anteile der beiden Ansaugluftströme dienen, die in die Brennkammer angesaugt werden, und zwar zuerst aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem Einlaßventil näher liegt und mit vorher aus dem zweiten Sammelraum heraus zugeführter Luft gefüllt ist, und dann aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem ersten Sammelraum näher liegt und Luft aus dem ersten Sammelraum enthält.

11. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 10, worin Kraftstoff dem ersten Sammelraum über wenigstens eine Einspritzdüse oder einen Vergaser zugeführt wird, so daß der Kraftstoff in Abhängigkeit von dem gemessenen Luftdurchsatz bemessen wird, wobei die Motorlast durch Veränderung der Kraftstoff-Luft-Gemisch- Menge eingestellt wird, die dem Brennraum von dem ersten Sammelraum her zugeführt wird.

12. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 11, in welchem Mittel zur Verdampfung oder feinen Zerstäubung des Kraftstoffes im ersten Sammelraum vorgesehen sind.

13. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, worin unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors das Kraftstoff- Luft-Gemisch innerhalb des ersten Sammelraumes so abgestimmt ist, daß es übermäßig angereichert ist, und die beiden Drosselklappen so eingestellt sind, daß sie ein insgesamt stöchiometrisches oder unter-stöchiometrisches im Brennraum eingefangenes Gemisch ergeben, das aus einer geteilten Ladung besteht, die von den relativen Anteilen der Einlaßströme bestimmt wird, die in den Brennraum angesaugt werden, und zwar zunächst aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem Einlaßventil näher liegt und mit vorher aus dem zweiten Sammelraum heraus zugeführter Luft gefüllt ist, und dann aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem ersten Sammelraum näher liegt und übermäßig angereichertes Kraftstoff-Luftgemisch aus dem ersten Sammelraum enthält, so daß damit Abgase erzeugt werden, die einen großen Anteil an unverbranntem Kraftstoff enthalten, gemischt mit einer ausreichenden Menge Luft, um in einem Nachbrenner in der Auspuffanlage zündfähig zu sein und eine ausreichende Wärmemenge erzeugen zu können, um die Temperatur eines Katalysatorwandlers rasch bis auf einen Wert über der Zündtemperatur desselben anzuheben.

14. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin ein Abgas-Rückführungskanal (AGR) zwischen der Auspuffanlage des Motors und dem zweiten Sammelraum angeschlossen ist, so daß eine geregelte Abgaskonzentration zur Verdünnung in den zweiten Sammelraum eingeleitet werden kann.

15. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 10, 11 oder 12, worin die zweite Drosselklappe vollständig geschlossen werden kann, um so den zweiten Sammelraum von der Umgebung abzuschließen, und worin ein Abgas-Rückführungskanal (AGR) zwischen der Auspuffanlage des Motors und dem zweiten Sammelraum angeschlossen ist, wobei jeweils Stromregelventile im AGR-Kanal und dem ersten Sammelraum zur Steuerung der relativen Anteile an Abgäsen und Ansaugluft dienen, die in den Brennraum angesaugt werden, und zwar zunächst aus dem dem Einlaßventil näher liegenden Einlaßkanal, der mit zuvor aus dem zweiten Sammelraum zugeführten Abgasen gefüllt ist, und dann aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem ersten Sammelraum näher liegt und Kraftstoff- Luft-Gemisch aus dem ersten Sammelraum enthält.

16. Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit einem Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, worin die in den Brennraum angesaugte Ladung aus dem ersten Ein laßkanal, der zuvor mit einer Säule aus einem über die Länge des Kanals geschichteten Kraftstoff-Luft-Gemisch gefüllt wurde, im Brennraum eine im wesentlichen geschichtete Ladung bildet, die sich über die Länge des Brennraumes in einem Schichtungsmuster erstreckt, das demjenigen im ersten Einlaßkanal ähnlich ist, wo bei der fetteste Bereich im oberen Teil des Brennraumes liegt.

17. Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit einem Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 11 oder 12, worin die Ladung, die in den Brennraum angesaugt wird, und zwar zunächst aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem Einlaßventil näher liegt und mit zuvor aus dem zweiten Sammelraum angesaugter Luft gefüllt ist, und dann aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem ersten Sammelraum näher liegt und ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem ersten Sammelraum enthält, im Brennraum eine im wesentlichen in zwei in Langsrichtung des Brennraumes angeordnete homogene Zonen geteilte Ladung bildet, bei der das Kraftstoff-Luft-Gemisch oben im Brennraum und die Luft unten im Brennraum angeordnet ist.

18. Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit einem Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 15, worin die Ladung, die in den Brennraum angesaugt wird, und zwar zunächst aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem Einlaßventil näher liegt und mit zuvor aus dem zweiten Sammelraum angesaugtem Abgas gefüllt ist, und dann aus dem Längenabschnitt des ersten Einlaßkanals, der dem ersten Sammelraum näher liegt und ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem ersten Sammelraum enthält, im Brennraum eine im wesentlichen in zwei in Längsrichtung des Brennraumes angeordnete homogene Zonen geteilte Ladung bildet, bei der das Kraftstoff-Luft-Gemisch oben im Brennraum und das Abgas unten im Brennraum angeordnet ist.

19. Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit einem Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Einlaßmündung jedes Zylinders eine starke Wirbel bildende Mündung ist, die eine starke Einlaßströmung zu schaffen vermag, die schraubenförmig über die Länge des Zylinders abwärts strömt, so daß die räumliche Zusammensetzung der Strömungssäule, die aus dem ersten Einlaßkanal des Ansaugkrümmersystems während des Ansaugtaktes in den Zylinder angesaugt wurde, im wesentlichen unbeeinflußt bleibt, wenn die Strömungssäule den Brennraum entlang einer Schraubenlinie füllt.

20. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 15, worin ein Stromregelventil unmittelbar stromoberhalb jedes Einlaßventils des Motors angeordnet ist, das die effektive Strömungsquerschnittsfläche des ersten Einlaßkanals verändert, so daß der während des Ansaugtaktes durch den zweiten Einlaßkanal angesaugte Anteil der Ladung erhöht wird.

21. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 20, worin die Geometrie der ersten und zweiten Einlaßkanäle so ausgelegt ist, daß die den fein verteilten Kraftstoff enthaltenden Gase, die aus dem ersten Einlaßkanal angesaugt werden, am Ende des Kompressionshubes in der Nähe der Zündkerze bleiben.

22. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 21, worin der Einlaßkanal so ausgelegt ist, daß er Wirbelbildung fördert, und worin die Geometrie der ersten und zweiten Einlaßkanäle so ausgelegt ist, daß der den Kraftstoff enthaltende Teil der Ladung in Richtung des Zentrums des Brennraumes geleitet wird, und die Luft oder AGR-Gase in Richtung auf den Umfang des Brennraumes geleitet wird/werden, womit eine radiale Schichtung erzielt wird.

23. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 21, für den Einsatz in einem Motor mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder, die über getrennte Einlaßmündungen oder eine Zwillingsmündung versorgt werden, welche zur Erzeugung einer Taumelbewegung ausgelegt sind/ist, worin die Geometrie der ersten und zweiten Einlaßkanäle so ausgelegt ist, daß sie eine Schichtbildung in Querrichtung der Zylinderbohrung fördert, wobei die Kraftstoffkonzentration am höchsten in der sich zwischen den Einlaßventilen erstreckenden Symmetrieebene ist, wobei die Konzentration symmetrisch beiderseits der besagten Symmetrieebene abnimmt.

24. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 23, worin zwei zweite Einlaßkanäle vorgesehen sind, jeweils einer für jedes Einlaßventil, wobei jeder der zweiten Einlaßkanäle auf der Seite des zugehörigen Ventils angeordnet ist, die von der sich zwischen den beiden Einlaßventilen erstreckenden Symmetrieebene abgewandt ist.

25. Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der Ansprüche 20 bis 24, worin der effektive Strömungsquerschnitt des ersten Einlaßkanals von dem Stromregelventil in einem Bereich von 25% bis 75% des effektiven Strömungsquerschnittes der Einlaßmündung verändert werden kann.

26. Ansaugkrümmersystem nach Anspruch 25, worin das Stromregelventil stufenlos verstellbar ist.

27. Mehrzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit einem Ansaugkrümmersystem nach einem beliebigen der Ansprüche 20 bis 26.

28. Motor nach Anspruch 27, worin das während des Ansaugtaktes durch den ersten Einlaßkanal in die Nähe der Zündkerze angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch im wesentlichen homogen ist.

29. Motor nach Anspruch 27, worin das während des Ansaugtaktes durch den ersten Einlaßkanal in die Nähe der Zündkerze angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form einer Säule im ersten Einlaßkanal angesaugt wird, wobei die Kraftstoffkonzentration in Längsrichtung der Säule geschichtet ist.

30. Motor nach einem beliebigen der Ansprüche 27 bis 29, worin der Kraftstoff in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Anteil des dem Motor zugeführten gemessenen Luftdurchsatzes bemessen wird, wobei der vorgegebene Anteil von der Einstellung des Stromregelventils abhängig ist und den Bruchteil des Gesamtdurchsatzes darstellt, der während des Ansaugtaktes durch den ersten Einlaßkanal angesaugt wird.

31. Motor nach einem beliebigen der Ansprüche 27 bis 29, worin das Kraftstoff-Luft-Verhältnis insgesamt auf Stöchiometrie eingestellt ist.

32. Motor nach einem beliebigen der Ansprüche 27 bis 31, worin die Ansaugladung im Brennraum eine geschichtete Ladung bildet, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem zylindrischen Bereich in der Mitte des Brennraumes liegt, während Luft oder Abgase, die im wesentlichen keinen Kraftstoff enthalten, in einem äußeren konzentrischen Bereich liegen, der das Kraftstoff-Luft-Gemisch umgibt.

33. Motor nach einem beliebigen der Ansprüche 27 bis 31, worin die Ansaugladung im Brennraum eine geschichtete Ladung bildet, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der zwischen den beiden Einlaßventilen verlaufenden Symmetrieebene des Brennraumes angeordnet ist, und wobei Luft oder Abgase, die im wesentlichen keinen Kraftstoff enthalten, in Ebenen zu beiden Seiten der Symmetrieebene angeordnet sind.

34. Motor nach einem beliebigen der Ansprüche 27 bis 33, worin das Stromregelventil als Hauptmittel zur Einstellung der Motorlast dient.