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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein System
eines Verbrennungsmotors entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch
1. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Zusatzluftzuführungssystem
für einen Verbrennungsmotor.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren der Zusatzluftzufuhr
entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 19.
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Technischer
Hintergrund
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Zusammen mit Verbrennungsmotoren
werden häufig
Turboladereinheiten eingesetzt, zu deren Komponenten eine Turbine
gehört,
die durch den Abgasstrom angetrieben wird. Die Energie, die so durch die
Turbine aufgenommen wird, wird dann auf einen Verdichter übertragen,
der dazu dient, die Luft auf der Saugseite des Verbrennungsmotors
zu komprimieren und auf diese Weise die Luftmenge im Verbrennungsraum
zu vergrößern. Dies
bedeutet, dass eine größere Kraftstoffmenge
in den Verbrennungsraum eines Motors eingespeist werden kann, wodurch
die Leistung des Motors ehöht
wird.
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Bei mit Turboladern ausgestatteten
Dieselmotoren, die beispielsweise für Nutzkraftwagen bestimmt sind,
ist das Anlassdrehmoment des Motors häufig nicht zufriedenstellend.
Der Grund dafür
liegt darin, dass ein mit einem Turbolader ausgestatteter Motor
bei niedrigen Drehzahlen als Saugmotor arbeitet. Die Tatsache, dass
der Motor eine Anlassphase hat, die der Betriebsweise eines Saugmotors
entspricht, bedeutet, dass die Luftmenge, die für einen Dieselmotor mit Turboladereinheit üblich ist,
nicht zugeführt
wird. Dies bringt wiederum mit sich, dass die in den Motor eingespritzte
Kraftstoffmenge bei niedrigen Drehzahlen begrenzt werden muss, um
die entstehende Rauchmenge so klein wie möglich zu halten, bis die Turboladereinheit
eine Luftmenge liefern kann, die eine größere Kraftstoffmenge zulässt.
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Die vorstehend genannte Folge der
verschiedenen Phasen ist des Werteren ungünstig, da sie während der
Anlassphase des Motors zu einer verringerten Leistung beiträgt. Zudem
entsteht bei den Personen, die in dem Fahrzeug fahren, der Eindruck,
dass während
der Anlassphase die Motorleistung „unzureichend" ist, da die während der
anfänglichen
Saugmotor-Betriebsphase zugeführte
Kraftstoffmenge begrenzt werden muss.
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Ein Weg, dieses Problem zu lösen, besteht darin,
dem Motor während
dieser Anlassphase Zusatzluft zuzuführen, um damit die Turbofunktion
zu simulieren und eine Möglichkeit
der Versorgung des Motors mit zusätzlichem Kraftstoff bereitzustellen. Eine
solche Lösung
ist aus der Patentschrift CH 623382 bekannt und umfasst ein System
in einem Motor, bei dem während
des Anlassens in die Zylinder des Motors Druckluft gefördert wird.
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Zusammenfassende
Darstellung der Erfindung
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, in einem vorzugsweise mit einer Turboladereinheit
ausgestatteten Verbrennungsmotor ein verbessertes System zu schaffen,
bei dem die Turbofunktion früher
als bei herkömmlichen
Systemen eingeleitet werden kann und das das Anlassdrehmoment des
Motors erhöht.
Dieses Ziel wird mit Hilfe eines Systems der anfangs genannten Art
erreicht, dessen Merkmale aus Anspruch 1 klar hervorgehen. Das Ziel
wird auch mittels eines Verfahrens erreicht, dessen Merkmale Anspruch
19 zu entnehmen sind.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
werden aus den beigefügten
Ansprüchen
verständlich.
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Der im Folgenden verwendete Begriff „Zusatzluft" bezeichnet Luft,
die erfindungsgemäß unter bestimmten
Bedingungen jedem der Motorzylinder zugeführt wird. Der Begriff "üblicherweise zugeführte Luft" bezeichnet Luft,
mit der der Motor während
seines normalen Betriebs versorgt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlicher
beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, auf den die vorliegende
Erfindung angewendet wird,
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2 einen
Schnitt einer erfindungsgemäß einsetzbaren
Ventileinrichtung,
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3a bis 3e eine schematische Darstellung der Funktionsweise
der Ventileinrichtung von 2,
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4 einen
Schnitt einer erfindungsgemäß einsetzbaren
Kurbelwelle,
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5 einen
Schnitt eines erfindungsgemäß einsetzbaren
Steuerventils,
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6 eine
alternative Ausführungsform
der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen
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1 stellt
schematisch ein System dar, auf das die vorliegende Erfindung angewendet
werden kann. Die Figur zeigt einen Verbrennungsmotor 1,
bei dem es sich vorzugsweise um einen herkömmlichen Dieselmotor handelt.
Der bekannte Motor 1 hat eine Abgasleitung 2,
durch die die im Verbrennungsraum des Motors 1 erzeugten
Abgase geführt
werden. Zudem gehören
zum Motor 1 mehrere Zylinder 3. Obwohl der in 1 gezeigte Motor 1 mit 6 Zylindern ausgeführt ist,
ist die Erfindung auch auf andere Zylinderkonfigurationen anwendbar.
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Die Abgasleitung 2 führt zu einer
Turboladereinheit 4, die in herkömmlicher Weise über eine
Turbine 5 verfügt.
Der Strom der Abgase durch die Abgasleitung 2 bewirkt,
dass die Turbine 5 umläuft,
die so Energie aus den Abgasen aufnimmt. Haben die Abgase die Turbine 5 passiert,
werden sie über
ein Abgasrohr 6 nach außen abgeleitet. Auf bekannte
Art und Weise treibt die Turbine 5 einen Verdichter 7 an, der über eine
für die
Turbine 5 und den Verdichter 7 gemeinsam vorhandene
Welle 8 mit der Turbine 5 verbunden ist. Der Verdichter 7 verdichtet
die über eine
Ansaugleitung 9 angesaugte Luft. Die vom Verdichter 7 kommende
Luft 7 strömt über eine
Luftleitung 10, die in ein Ansauggehäuse 11 mündet, in
den Motor 1. Mit der über
das Ansauggehäuse 11 zugeführten Luft
werden dann die einzelnen Zylinder 3 versorgt. Außerdem wird über (nicht
dargestellte) Einspritzeinrichtungen den einzelnen Zylindern 3 Kraftstoff
zugeführt.
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Die Erfindung basiert auf dem Prinzip
der Zufuhr von Zusatzluft direkt in die Zylinder 3 im Zusammenhang
mit der Anlassphase des Motors 1, d. h. während der
Anfangsphase, wenn der Motor als Saugmotor arbeitet. Diese Luft
wird über
mehrere Luftleitungen 12 zugeführt, die mit den einzelnen
Zylindern 3 verbunden sind. Die Einspeisung von Luft in die
einzelnen Zylinder 3 erfolgt mit Hilfe spezieller Ventileinrichtungen 13,
die an den einzelnen Zylindern 3 vorgesehen sind. Funktion
und Aufbau einer solchen Ventileinrichtung 13 sollen nachfolgend
unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben werden.
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Die für die einzelnen Luftleitungen 12 vorgesehene
Luft wird mit Hilfe eines Steuerventils 14 zugemessen,
das am Motor 1 montiert ist. Funktion und Aufbau des Steuerventils 14 werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Luft wird von einem Druckluftbehälter 15,
der an dem in Frage kommenden Fahrzeug montiert ist, dem Steuerventil 14 zugeführt. Der
Druckluftbehälter 15 seinerseits wird
mit Luft vom Bremsluftkompressor 16 über eine Luftleitung 17 und
ein Klappenventil 18 gespeist, das mit dem Druckluftbehälter 15 verbunden
ist. Abgesehen vom Bremsluftkompressor 16 kann eine andere Druckluftquelle für diesen
Zweck vorgesehen werden. Druckluft kann vom Druckluftbehälter 15 über die
zwei Zuführungsleitungen 19, 20 dem
Steuerventil 14 zugeführt
werden. Der Arbeitsdruck in den Zuführungsleitungen 19, 20 kann
mit Hilfe eines Relaisventils 21 und einer Steuereinrichtung 22,
die an den Druckbehälter
angeschlossen sind, eingestellt werden. In diesem Zusammenhang ist
es vorteilhaft, ein Relaisventil 21 einzusetzen, da ein
solches Ventil effizient große
Luftmassenströme
vom Druckluftbehäfter 15 zum
Steuerventil 14 steuern kann. Während in 1 ein Relaisventil 21 dargestellt
ist, das an die Zuführungsleitungen 19, 20 angeschlossen
ist, kann erfindungsgemäß auch ein
Relaisventil mit nur einer Zuführungsleitung
vorgesehen werden. Der Arbeitsdruck in den Zuführungsleitungen 19, 20 ist
so eingestellt, dass er etwas unter dem Druck im Druckluftbehätter 15 liegt.
Die Druckdifferenz ist ein Maß des Systemdurchsatres.
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Entsprechend der nun folgenden ausführlicheren
Beschreibung kann das Steuerventil 14 betätigt werden,
wenn zusätzlich
Luft benötigt
wird, beispielsweise, beim Anlassen des Motors, wobei die entsprechenden
Ventile 13 der Zylinder 3 Luft aus dem Druckluftbehälter 15 über die
Zuführungsleitungen 19, 20 und
das Steuerventil 14 erhalten.
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Die Zufuhr von Luft zu einem bestimmten
Zylinder 3 erfolgt mit Hilfe der vorstehend genannten Ventileinrichtung 13,
die nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben
werden soll. Die Ventileinrichtung 13 ist an eine Einlassöffnung 23 der
einzelnen Zylinder 3 des Motors 1 angeschlossen.
Die Einlassöffnung 23 dient
der Versorgung der Zylinder 3 mit üblicherweise zugeführter Luft.
An der Stelle, an der die Einlassöffnung 23 in den Zylinder 23 führt, befindet sich
ein Ventilsitz 24, an dem ein erstes Ventil 25 zum Anliegen
kommt. Das erste Ventil 25 ist dafür mit einem ersten Ventilteller 26 versehen,
der an einer im Wesentlichen ringförmigen unteren Kante 27 zum Anliegen
kommt. Der erste Ventilteller 26 ist mit einem ersten Ventilschaft 28 verbunden,
der in einer im Grunde mantelförmig
ausgeführten
Ventilführung 29 geführt ist.
Die Funktion des ersten Ventils 25 entspricht der herkömmlichen
Ventilfunktion eines Dieselmotors, der Versorgung der einzelnen
Zylinder mit üblicherweise
zugeführte
Luft für
den Verbrennungsprozess.
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Unter Nutzung der Kraft einer äußeren Ventilfeder 30 und
einer inneren Ventilfeder 31 wird der erste Ventilteller 26 am
Ventilteller 24 zum Anliegen gebracht. Genauer gesagt,
liegen die Ventilfedern 30, 31 an einer Federscheibe 32 an
und drücken
gegen diese. Die Federscheibe 32 ist über ein Ventilkegelstück 33 mit
dem ersten Ventilschaft 28 verbunden.
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Der untere Abschnitt des ersten Ventilschafts 28 ist
im Wesentlichen röhrenförmig und
umfasst einen inneren Kanalabschnitt 34, der sich an seinem unteren
Ende für
die Aufnahme eines zweiten Ventils 35 mit einem zweiten
Ventilteller 36 wertet, der an einem werteren Ventilteller
in Form einer Innenfläche 37 des
ersten Ventiltellers 26 zum Anliegen kommt. Der zweite
Ventilteller 36 ist mit einem zweiten Ventilschaft 38 verbunden,
der sich innen durch den Kanalabschnitt 34 erstreckt. Das
obere Ende des zweiten Ventilschafts 38 ist mit einer Ventilspitze 39 verbunden,
auf deren Oberseite eine Ventilkappe 40 sitzt. Der zweite
Ventilteller 36 wird mit Hilfe eines aus zwei Tellerfedern
bestehenden Federelements 41 bis in eine Stellung angehoben,
in der er an der Innenseite des ersten Ventiltellers 26 anliegt.
Das Federelement 41 ist an der Ventilspitze 39 mittels
einer Federscheibe 42 befestigt, die an der Ventilspitze 39 mit
Hilfe einer Haltefeder 43 befestigt ist. Der obere Teil
des ersten Ventilschafts 28 ist mit einem durchgängigen Kanalabschnitt 44 ausgeführt, dessen
Innenabmessungen im Wesentlichen den Außenabmessungen des zweiten
Ventilschafts 38 entsprechen. Der zweite Ventilschaft 38 wird
innen durch den oberen Kanalabschnitt 44 mit Hilfe eines
Einsatzes 45 geführt.
Der obere Kanalabschnitt 44 ist bis an den unteren Kanalabschnitt 34 herangeführt, der
dabei einen größeren Durchmesser
aufweist als der obere Kanalabschnitt 44. Zudem sind am
Umfang um den ersten Ventilschaft 28 herum mehrere Bohrungen 46,
vorzugsweise 4, angeordnet. Die Ventilführung 29 besteht zudem
aus einem oberen Teil und einem unteren Teil, der im Zylinderkopf
angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dem unteren Ende des oberen
Teils und dem oberen Ende des unteren Teils ist als eine Öffnung 47 ausgeführt, an
die ein Zuführungskanal 48 angeschlossen
ist. In der Ausgangsstellung der Ventileinrichtung 13,
d. h. wenn das erste Ventil 25 an dem Ventilteller 24 und
das zweite Ventil 35 an der Innenseite des ersten Ventiltellers 26 anliegen,
kommt die Öffnung 47 in
der Ventilführung 29 mit
den Bohrungen 46 im ersten Ventilschaft 28 zur Deckung.
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Für
die Zufuhr von Zusatzluft in den Zylinder 3 ist ein gebohrter
Zuführungskanal 48 vorgesehen, der
in die Öffnung 47 in
der Ventilführung 29 mündet. Der
Zuführungskanal 48 ist
mit den einzelnen Luftleitungen 12 (vgl. 1) verbunden. Wie nachfolgend ausführlich beschrieben
werden soll, kann Luft über das
Steuerventil 14 zum Zuführungskanal 48 und werter
zum unteren Kanalabschnitt 34 gelangen. Die Zusatzluft
wird so über
das zweite Ventil 35, das, wie nachfolgend beschrieben
werden soll, unter bestimmten Bedingungen geöffnet und geschlossen werden
kann, dem Motorzylinder zugeführt.
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Der zweite Ventilschaft 38 ist
zumindest auf einer bestimmten Länge
passgerecht zum unteren Ende des oberen Kanalabschnitts 44 dimensioniert. Auf
diese Weise wird die Wärmeübertragung
zwischen dem zweiten Ventilschaft 38 und dem ersten Ventilschaft 28 gewährleistet,
wobei gleichzeitig eine Abdichtfunktion sichergestellt wird, die
verhindert, dass Luft durch den oberen Kanalabschnitt 44 nach oben
strömt.
Zudem wird der zweite Ventilschaft 38 gegen Bruch geschützt, insbesondere
bei Schnelllauf.
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Es soll nun unter Bezugnahme auf
die 2 und 3a bis 3e die
Funktion der Ventileinrichtung 13 beschrieben werden. Durch 3a bis 3e werden
schematisch die einzelnen Stufen veranschaulicht, in denen Luft
in die einzelnen Zylinder 3 eingespeist wird. Die 3a bis 3e zeigen
den Ansaugtakt eines erfindungsgemäß mit der Ventileinrichtung 13 versehenen
Zylinders 3. Entsprechend 3a befindet
sich der Kolben 49 des Zylinders 3 in seiner obersten
Stellung im Zylinder 3. Der Kolben 49 ist in üblicher
Weise über
eine Pleuelstange 51 mit der Kurbelwelle 50 verbunden.
In dieser obersten Stellung liegt, durch die Federkraft der Federn 30, 31 bedingt,
das erste Ventil 35 an dem Ventilteller 24 an
(vgl. 2). Das zweite
Ventil 35 liegt auf Grund der Federkraft des Federelements 41 an
der Innenseite des ersten Ventiltellers 26 an.
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In der nächsten Phase entsprechend 3b bewegt sich der Kolben 49 nach
unten. Gleichzeitig wirkt die Nockenwelle des Motors (nicht dargestellt) auf
die Ventileinrichtung 13 ein: So wird die Federkraft des
Federelements 41 zum ersten Mal überwunden, wodurch der zweite
Ventilschaft 38 um ein Weniges nach unten gedrückt wird;
so dass der zweite Ventilteller 36 von der Innenseite des
ersten Ventiltellers 26 abgehoben wird. Sind die Bedingungen
für die Zufuhr
von Zusatzluft durch den Zuführungskanal 48 erfüllt und
wurde dem unteren Kanalabschnitt 34 Luft zugeführt, so
wird innerhalb einer kurzen Zeitspanne dem Zylinder 3 eine
geringe Menge Zusatzluft zugeführt.
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3c zeigt
die darauf folgende Phase, in der sich der Kolben 49 weiterhin
nach unten bewegt und das erste Ventil 25 vom Ventilsitz 24 abgehoben hat.
Dabei wird die üblicherweise
zugeführte
Luft über
die Einlassöffnung 23 im
Zylinderkopf in den Zylinder gelassen. Der erste Ventilschaft 28 wurde
um eine gewisse Strecke nach unten in Richtung Zylinder 3 bewegt.
Dies bedeutet, dass die Bohrungen 46 nicht mehr mit der Öffnung 47 zur
Deckung kommen, so dass der Zuführungskanal 48 nicht
mehr mit dem Kanalabschnitt 34 verbunden ist. Dies wiederum
bedeutet, dass in dieser Phase keine Zusatzluft mehr zugeführt wird.
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In der in 3d gezeigten
nächsten
Phase hat der Kolben gerade die unterste Stellung hinter sich gelassen
und bewegt sich wieder nach oben. Des Werteren hat die Nockenwelle
des Motors so auf die Ventileinrichtung 13 eingewirkt,
dass sie in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt wird, so dass das erste
Ventil 25 nun geschlossen ist, d. h. der erste Ventilteller 26 liegt
am Ventilsitz 24 an. Erfindungsgemäß wird die Steuereinrichtung,
bei der die Einwirkung der Nockenwelle genutzt wird, so eingestellt, dass
der zweite Ventilteller 36 noch nicht zum Anliegen am ersten
Ventilteller 26 gekommen ist, d. h. das zweite Ventil 35 ist
noch offen. Zudem befindet sich der erste Ventilschaft 28 in
dieser Phase in einer solchen Stellung, dass die Bohrungen 46 im
Wesentlichen mit der Öffnung 47 zur
Deckung kommen, wodurch dem Zylinder 3 Zusatzluft über den
durch den unteren Kanalabschnitt 34 festgelegten Strömungsweg
zugeführt
wird. Nun ist das erste Ventil 25 geschlossen und das zweite
Ventil 35 geöffnet,
so dass Zusatzluft im letzten Abschnitt des Arbeitszyklus zugeführt wird,
in dem der Zylinder 3 normalerweise mit Luft versorgt wird.
Die Dauer dieser Prozessfolge (d. h. der Zufuhr von Zusatzluft)
wird durch die Form der Nockenwelle bestimmt, wie nachfolgend ausführlich beschrieben
werden soll. Die Dauer ist zudem abhängig von der Position der Bohrungen 46 gegenüber der Öffnung 47.
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Abschließend zeigt 3e,
dass der zweite Ventilschaft 38 und demzufolge der zweite
Ventilteller 36 freigegeben wurden und sich nach oben bewegt haben,
so dass das zweite Ventil 35 geschlossen ist, d. h. der
zweite Ventilteller 36 die Innenseite des ersten Ventiltellers 26 abdichtet.
Das Federelement 41 ist hier so dimensioniert, dass seine
Federkraft, die auf das zweite Ventil 35 in Schließrichtung
wirkt, die Kraft des im unteren Kanalabschnitt 34 auf das
zweite Ventil 35 einwirkenden Luftdrucks überwindet. Nach
dieser Abschlussphase beginnt der Kompressionstakt in bekannter
Weise, und eine größere Menge Kraftstoff
kann zugeführt
werden, da der Zylinder 3 nun mit einer bestimmten Menge
Zusatzluft versorgt wurde.
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4 ist
ein Schritt zur schematischen Darstellung einer Nockenwelle 52,
die im Zusammenhang mit der Erfindung einsetzbar ist. Auf bekannte Art
und Weise, die nicht ausführlich
gezeigt wird, dient der Motor zum Antrieb der Nockenwelle 52.
Die Nockenwelle 52 wirkt auf einen Ventilstößel 53,
der seinerseits über
eine Anordnung (nicht dargestellt) mit einer Stößelstange und einem Kipphebel
die Ventileinrichtung 13 öffnet und schließt. 4 zeigt den Radius r1 der
Nockenwelle 52 mit einer Volllinie und den Radius r2 eines Grundkreises mit einer Strich-Punkt-Linie.
Die Figur zeigt auch fünf
einzelne Winkelbereiche α1, α2, α3, α4 und α5 in Übereinstimmung
mit den einzelnen Phasen gemäß den 3a bis 3e.
Der Winkelbereich α1 entspricht so dem, was in 3a dargestellt ist, d. h. die Ventileinrichtung 13 ist
geschlossen, das erste Ventil 25 und das zweite Ventil 35 sind
geschlossen. Der Winkelbereich α2 entspricht
dem, was in 3b dargestellt ist, d.
h. das erste Ventil 35 wird geöffnet, während das erste Ventil 25 geschlossen
bleibt. Hier erfolgt in einem kurzen Zeitraum die Zufuhr einer geringen
Menge Zusatzluft zu den einzelnen Zylindern. Der Winkelbereich α3 entspricht
dem, was in 3c gezeigt ist, d. h.
das erste Ventil 25 ist geöffnet, es wird jedoch keine
Zusatzluft zugeführt,
da die Bohrungen 46 nicht mit der Öffnung 47 zur Deckung
kommen. Im Winkelbereich α4 beginnt das erste Ventil 25 zu
schließen.
Der Winkelbereich α5 schließlich entspricht 3d, d. h.
einer Stellung, bei der das erste Ventil 25 geschlossen, das
zweite Ventil 35 jedoch noch offen ist. Dieser Winkelbereich α5 bildet
hierbei eine Art „Plateau" mit einem im Wesentlichen
konstanten Radius der Nockenwelle 52, wobei den einzelnen
Zylindern Zusatzluft zugeführt
wird. Durch Ändern
der Größe dieses Winkelbereichs α5 kann
der Zeitraum, in dem Zusatzluft zugeführt wird, verändert werden.
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5 zeigt
das Steuerventil 14, das der Versorgung der einzelnen Zylinder 3 mit
Zusatzluft aus dem Druckluftbehälter 15 dient
(vgl. 1). Zu dem Steuerventil 14 gehört ein Ventilgehäuse 53,
in das ein Elektromagnet 54 eingesetzt ist. Der Elektromagnet 54 ist
in der im Wesentlichen bekannten Art ausgeführt und hat einen Kern 55,
der in der Normalstellung von einer Schließfeder 56 gegen die
Austrittsöffnung 57 gedrückt wird,
die mit den einzelnen Luftleitungen 12 verbunden ist (vgl. 1). Bestandteil des Steuerventils 14 ist
zudem ein im Inneren des Zylinders im Ventilgehäuse 53 beweglicher
Kolben 62. Der Kolben 62 hat einen Stift 58,
dessen unteres Ende mit dem an der Austrittsöffnung 57 angeordneten
Ventilsitz 59 zusammenwirkt, der vorzugsweise mit einer
Gummischicht beschichtet ist. So kann die Austrittsöffnung 57 unter
bestimmten Bedingungen, die aus der nachfolgenden Beschreibung klar
ersichtlich sein werden, geschlossen werden. Der Kolben 62 mit
seinem entsprechenden Stift 58 wird durch eine Öffnungsfeder 72 in
eine obere Stellung im Zylinder 63 angehoben.
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Der Zylinder 63 kann des
Weiteren mit Luft, die mit dem Ladedruck beaufschlagt ist, aus dem
Ansauggehäuse
des Motors über
eine wertere Einlassöffnung 64 versorgt
werden, die zu dem Zylinder 63 führt. Anhand der 1 und 5 wird
klar ersichtlich, dass das Ansauggehäuse 11 mit der Einlassöffnung 64 über den
Kanal 65 verbunden ist.
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Das Steuerventil 14 wird
bei Einsatz eines Gebers 73, vorzugsweise in Form eines
Schalters zur Anzeige der Position des Fahrpedals im Fahrzeug, gesteuert.
Der Geber 73 ist an eine Stromversorgungsquelle 74 im
Fahrzeug und an ein Relais 75 angeschlossen. Das Relais 75 wird
ebenfalls von der Lichtmaschine 76 des Motors gespeist.
Folglich ist der Elektromagnet nur magnetisierbar, wenn der Motor
in Betrieb ist. Unter dieser Voraussetzung kann der Elektromagnet
magnetisiert werden, wenn sich das Fahrpedal in einer bestimmten
Position befindet, vorzugsweise, wenn es vollständig durchgetreten ist. Dabei
wird der Kern 55 um eine bestimmte Strecke in den Elektromagneten 54 geschoben,
wobei die Feder 56 komprimiert wird. Normalerweise geschieht dies
zum gleichen Zeitpunkt, wenn die Öffnungsfeder 72 auf
den Kolben 62 eingewirkt hat, der dann seine oberste Position
im Zylinder 63 einnimmt, wobei der Stift 58 sich
vom Sitz 59 abgehoben hat. Auf diese Weise kann Zusatzluft über die
Austrittsöffnung 57 den
einzelnen Luftleitungen 12 zugeführt werden. Zu diesem Zweck
sind die Zuführungsleitungen 19 und 20 an
das Steuerventil 14, genauer gesagt, an die Öffnungen 60 und 61 angeschlossen.
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Bei geöffnetem Steuerventil 14 wird
so den einzelnen Zylindern Zusatzluft zugeführt. Dadurch kann zusätzlicher
Kraftstoff in die einzelnen Zylinder eingespritzt werden. Dies wiederum
führt zu
einer Erhöhung
des Ladedrucks im Ansauggehäuse 11 und somit
auch in der Einlassöffnung 64.
Die Zunahme des Ladedrucks wirkt sich auf den Zylinder 62 und den
Stift 58 aus, die sich gegen die Kraft der Öffnungsfeder 72 nach
unten bewegen, so dass die Öffnung 57 geschlossen
und die Luftzufuhr unterbrochen wird. Wird der Zylinder 62 nach
unten gedrückt, so
bleibt der Kern 55 in seiner oberen Position. Das Steuerventil 14 wird
so durch die Stellung des Fahrpedals und den Ladedruck vom Motor
gesteuert. Auf diese Weise kann dem Motor 1 Zusatzluft
nur dann zugeführt
werden, wenn dies tatsächlich
erforderlich ist, d. h. wenn der Ladedruck unter einen untersten Wert
absinkt.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Elemente, die den oben beschriebenen
entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen sind. Bei dieser
Ausführungsform
ist das Steuerventil 14 auch über eine zusätzliche
Anschlussleitung 66 an ein Reduzierventil 67 zum
Einstellen eines bestimmten Drucks angeschlossen, mit dem ein Zweiwegeventil 68 beaufschlagt
wird. Dieses Zweiwegeventil 68 dient zur Druckbeaufschlagung
eines Rauchbegrenzers 69 des Motors, über den Zusatzkraftstoff für die Verbrennung
zugeführt
wird. Der Rauchbegrenzer 69 an sich ist bereits bekannt,
er ist an eine Einspritzpumpe 70 des Motors angeschlossen,
so dass die Kraftstoffeinspritzmenge dem Ladedruck oder der Zusatzluft
angepasst werden kann. Zudem ist eine weitere Anschlussleitung 71 zwischen
dem Ansauggehäuse 11 und
dem Zweiwegeventil 68 vorhanden.
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Der Rauchbegrenzer 69 dient
der Begrenzung der in den Motor 1 eingespritzten Kraftstoffmenge
bei geringer Last, so dass in den Abgasen kein Rauch entsteht. Bei
zunehmender Last nimmt der Ladedruck im Ansauggehäuse 11 zu. Über die
Anschlussleitung 71 wird der Rauchbegrenzer durch den Ladedruck
so beeinflusst, dass die Einspritzpumpe 70 mehr Kraftstoff
in den Motor 1 einspritzt. Des Werteren umfasst das Zweiwegeventil 68 (nicht dargestellt)
einen beweglichen Kolben, eine Eintrittsöffnung für die Anschlussleitung 71,
eine Eintrittsöffnung
für die
Anschlussleitung 66 und eine Austrittsöffnung zum Ablassen von Luft
mit den höchsten
in den Anschlussleitungen 71 und 66 möglichen
Drücken.
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Erfindungsgemäß kann den Zylindern 3 Zusatzluft
zugeführt
werden, so dass eine größere Menge
Kraftstoff eingespritzt werden kann. Ursprünglich führt dies nicht zu einem Druckanstieg
im Ansauggehäuse,
d. h. der Rauchbegrenzer 69 ist keinem Ladedruck ausgesetzt.
Normalerweise hätte
das bedeutet, dass kein zusätzlicher
Kraftstoff zugeführt
werden kann. Entsprechend der Ausführungsform wirkt auf den Rauchbegrenzer 69 ein „künstlicher
Druck" ein, der über die
an das Zweiwegeventil 68 angeschlossene Anschlussleitung 66 zur
Einwirkung gebracht wird. Wird Zusatzluft mit einem bestimmten Druck
zugeführt,
so wird Luft mit diesem Druck auch dem Zweiwegeventil 68 zugeführt, wodurch
die Einspritzpumpe 70 auf die Zufuhr einer größeren Kraftstoffmenge
verstellt werden kann. Überschreitet
der übliche
Ladedruck den Druck, mit dem der Rauchbegrenzer 69 vom
Steuerventil 14 über
das Zweiwegeventil 68 beaufschlagt wird, so übernimmt
der Ladedruck in der Anschlussleitung 71 die Steuerung
des Rauchbegrenzers 69 mittels Zweiwegeventil 68.
Der „künstliche
Druck", der über die
Anschlussleitung 66 angelegt wird, wird mit Hilfe des Reduktionsventils 67 angepasst.
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Der Druck vom Steuerventil 14 kann
zudem mittels eines hinter dem Reduzierventil 67 angeschlossenen
Magnetventils 77 verringert werden. Das Magnetventil 77 ist
seinerseits an das Relais 75 angeschossen (siehe 5).
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Die Erfindung basiert auf dem Prinzip
der Luftzufuhr vom Druckluftbehälter 15 im
Verlaufe der anfänglichen
Saugmotor-Betriebsphase des Motors, so dass eine erhöhte Kraftstoffmenge
zugeführt
werden kann. Dies wiederum führt
zu einer starken Erhöhung
des Anlassdrehmoments, wodurch nicht mehr das Gefühl auftritt,
dass das Anlassdrehmoment des Motors unzureichend ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben
beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt, sie kann innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche variiert
werden. Die Erfindung ist beispielsweise auf unterschiedliche Arten
von Verbrennungsmotoren anwendbar, z. B. auf Diesel- und Benzinmotoren.
Die Erfindung ist zudem nicht auf Motoren mit Turboladern begrenzt,
sie kann ebenso gut bei Motoren ohne Turboladereinheit angewendet
werden.
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Zudem kann als die Bedingung, bei
der der Elektromagnet 54 des Steuerventils 14 magnetisiert wird,
die Vollgasstellung des Fahrpedals oder eine andere voreingestellte
Fahrpedalstellung gewählt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform
kann ferner das Steuerventil 14 gegen ein elektrisch gesteuertes
Ventil ausgetauscht werden, das von einer computergestützten Steuereinheit
angesteuert wird. An die Steuereinheit, die dann das elektrische
Ventil für
die Zusatzluftzuführung
ansteuert, kann ein Geber zur Anzeige der Position des Fahrpedals
angeschlossen sein.
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Anstelle des Gebers 73 kann
schließlich
ein anderer Geber eingesetzt werden, der dazu dient, einen bestimmten
Betriebsparameter eines Fahrzeugs zu ermitteln. So können beispielsweise
Drehzahl-, Kraftstoffmengen- oder Ladedruckgeber zur Steuerung des
Steuerventils eingesetzt werden.