DE3515044C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine wird durch die Brennraumgestaltung, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist, ein rascher Verbrennungsablauf und damit eine weitgehend vollständige Verbrennung des Kraftstoffes sowie ein daraus resultierender geringerer Kraftstoffverbrauch angestrebt. Hierzu wird betont dafür gesorgt, daß sich gegen Ende des Verdichtungstaktes in der den Haupt-Brennraum bildenden Ausnehmung eine starke Drallströmung einstellt. Diese wird dadurch erzeugt, daß im Zylinderkopf und/oder im Kolbenboden ein Kanal vorgesehen ist, der tangential in den Haupt-Brennraum mündet und in der oberen Totpunktstellung des Kolbens, wenn die Quetschzone wirksam wird, das Gemisch in den Haupt-Brennraum unter Drallbildung einströmen läßt (DE-OS 26 14 595). Das Gemisch kann dabei in irgendeiner bekannten Weise außerhalb des Brennraumes hergestellt sein, beispielsweise mittels Vergaser oder durch Einspritzung in die Ansaugleitung.

Bei einem bekannten Ansaugsystem (DE-FZ Bosch, "Technische Unterrichtung, Benzineinspritzung elektronisch gesteuert", 1. Auflage, Mai 1972) wird das Gemisch schon jeweils vor dem Öffnen der Einlaßventile in die Ansaugkanäle eingespritzt, darin vorgelagert und nach dem Öffnen der Einlaßventile angesaugt.

Zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ist es bekannt, die sog. Schichtladungstechnik anzuwenden. Zu ihrer Verwirklichung ist im Ansaugkanal ein Einspritzventil vorgesehen, durch welches bei niedriger Last der Brennkraftmaschine Brennstoff in der zweiten Hälfte des Ansaughubes eingespritzt wird. Hierdurch umgibt einerseits ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch die Zündkerze, andererseits ist dieses fette Gemisch von einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch umgeben. Das Gemisch erhält bei seinem Eintritt in den Brennraum eine Drallbewegung mitgeteilt, wodurch eine Diffusion der geschichteten Ladung beim Verdichtungshub unterbunden werden soll (DE-OS 32 38 736).

In der Schichtladung muß das nahe der Zündkerze befindliche Gemisch fett genug sein, um durch die Zündkerze gezündet werden zu können, während das von der Zündkerze entfernt befindliche Gemisch sehr mager sein darf. Somit hat die Schichtladung den Vorteil, daß insgesamt das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf mager eingestellt sein kann und demzufolge der Brennstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß in den Abgasen verringert werden. Darüber hinaus ist bei der Schichtladung das Gemisch im Randbereich der Gaszone mager und daher weniger zündfähig, so daß die Klopfneigung herabgesetzt wird.

Wendet man die Schichtladungstechnik auf eine Brennkraftmaschine mit der eingangs beschriebenen Brennraumgestaltung an, dann entsteht das Problem, daß durch die bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens erzeugte Quetschströmung das um die Zündkerze herum befindliche fettere Gemisch auseinandergetrieben und dadurch die Schichtbildung aufgebrochen wird. Die durch die Schichtladungstechnik beabsichtigte Brennstoffeinsparung läßt sich daher nicht erzielen.

Ausgehend davon ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansaugsystem für Brennkraftmaschinen mit einem durch eine Ausnehmung in der Zylinderkopfwand gebildeten Haupt-Brennraum vorzuschlagen, durch welche die Vorteile der Schichtladungstechnik genutzt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Entgegen der Vorgangsweise bei der herkömmlichen Schichtladungstechnik wird erfindungsgemäß der Brennstoff so eingespritzt, daß die Einspritzung spätestens bis zur Mitte der Öffnungsdauer des Einlaßventils, d. h. in der ersten Hälfte des Ansaughubes, abgeschlossen ist. Hierdurch bildet sich aufgrund der durch die Dralleinrichtung erzeugten Drallströmung im Brennraum eine Ladungsschichtung über dem Kolbenboden, d. h. im unteren Bereich des Brennraumes, wobei zunächst in der Nähe der Zündkerze, d. h. im oberen Bereich des Brennraumes, außerordentlich mageres Gemisch vorliegt. Der fette Gemischanteil wird beim Aufwärtshub des Kolbens durch die Quetschströmung in den Bereich der Zündkerze gefördert, so daß zum Zündzeitpunkt dort die erwünschte Gemischanreicherung vorliegt und ein einwandfreies Zündverhalten erzielbar ist. Zugleich läuft die Flammenfront als Welle in den Haupt-Brennraum hinein, wobei sie auf der Quetschströmung aufsitzt, so daß hierdurch die Brenngeschwindigkeit erhöht und die Verbrennungsdauer verringert wird. Das führt zu einer Verbesserung der Verbrennungsstabilität und insgesamt zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und einer Verringerung des Schadstoffausstoßes.

Die Zündkerze muß nicht zwingend unmittelbar an der Quetschzone angeordnet sein; es genügt, wenn sie der Quetschströmung hinreichend ausgesetzt ist, um in der geschilderten Weise mit zündfähigem fettem Gemisch beaufschlagt zu werden. Insoweit kann die Zündkerze auch an Stellen längs dem Strömungsweg der Quetschströmung angeordnet sein, die verhältnismäßig weit von der Quetschzone entfernt liegen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ansaugsystems nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Brennstoff-Einspritzeinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Teil-Untenansicht des in der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 verwendeten Zylinderkopfes;

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ein Schaubild, welches die Charakteristik bezüglich des Öffnungsgrades des Drall-Steuerventils in der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 veranschaulicht;

Fig. 6a ein Zeitsteuer-Diagramm, das ein Beispiel für die Zeitsteuerung der Brennstoff-Einspritzung bei Vorliegen einer Schichtladung veranschaulicht;

Fig. 6b ein Zeitsteuer-Diagramm, das ein anderes Beispiel der Zeitsteuerung für die Brennstoff-Einspritzung bei Vorliegen einer Schichtladung veranschaulicht, und

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Funktion der Steuereinrichtung wiedergibt.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 weist vier Zylinder C auf, von denen nur einer in Fig. 1 gezeigt ist. Mit einem Brennraum 2, der in jedem der Zylinder C gezeigt ist, ist jeweils ein Einlaßkanal 5 und ein Auslaßkanal 6 über je ein Einlaßventil 3 bzw. ein Auslaßventil 4 verbunden. Der Einlaßkanal 5 weist einen Puffer- oder Ausgleichstank 7 auf, und stromauf von dem Ausgleichstank 7 befindet sich eine Drosselklappe 8 sowie ein Luftfilter 9. Zwischen der Drosselklappe 8 und dem Luftfilter 9 ist ein Durchfluß-Meßgerät 10 angeordnet, um den Durchsatz bzw. die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zu ermitteln. Auf der Stromab-Seite des Ansaugkanales 5 ist ein Brennstoff-Einspritzventil 12 angeordnet, das zum Einlaßventil 3 hin gerichtet ist. Das Brennstoff-Einspritzventil 12 ist an eine Brennstoff-Zufuhrleitung 13 angeschlossen, die mit einem (nicht gezeigten) Brennstofftank über einen (nicht gezeigten) Brennstoff-Druckregler verbunden ist. An dem Brennstoff-Einspritzventil 12 liegt ein Brennstoffdruck an, der durch den genannten Druckregler so gesteuert ist, daß der Druckunterschied zwischen dem Brennstoffdruck und dem im Ansaugkanal herrschenden Druck konstant gehalten wird. Der Auslaßkanal 6 weist einen Katalysator 14 für die katalytische Umwandlung unverbrannter Stoffe im Auspuffgas auf.

Die Ausgestaltung des Ansaugkanales 5 und des Brennraumes 2 wird nachfolgend in Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 erläutert. In der Unterfläche eines Zylinderkopfes 5, der auf einem Zylinderblock 16 in einem dem Kolben 17 gegenüberliegenden Bereich montiert ist, ist eine weitgehend ovale Ausnehmung 18 ausgebildet. Der zwischen der Innenwand des Zylinderkopfes 15 und der Oberseite des Kolbens 17 - in dessen oberem Totpunkt - gebildete Brennraum 2 besteht aus einem Haupt-Brennraum 2a, der durch die Ausnehmung 18 definiert ist, sowie aus einer Quetschzone 2b, die durch den feinen Spalt zwischen der Oberseite des Kolbens 17 und dem Teil der Zylinderkopf-Unterfläche gebildet ist, die die Ausnehmung 18 umgibt.

Eine Auslaßöffnung 19, die mit dem Auslaßkanal 6 verbunden ist, mündet in die Ausnehmung 18, die den Haupt-Brennraum 2a bildet, während eine mit dem Einlaßkanal 5 verbundene Einlaßöffnung 11 in die Quetschzone 2b mündet. Das Einlaßventil 3 und das Auslaßventil 4 sind so angeordnet, daß sie die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 18 bzw. 19 öffnen und schließen. Eine Zündkerze 20 ist der Quetschzone 2b gegenüberliegend nahe der Ausnehmung 18 angeordnet.

Der Einlaßkanal 5 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er dem in den Brennraum 2 eintretenden Gemisch eine Drallbewegung in Umfangsrichtung des Zylinders C mitteilt. Zusätzlich weist der Einlaßkanal 5 eine Drall-Steuereinrichtung 21 auf, durch welche die dem Gemisch mitzuteilende Drallbewegung steuerbar ist. In den Fig. 2 und 3 ist mit Bezugszeichen 22 ein Ansaugverteiler bezeichnet. Der stromabseitige Endbereich jedes Einlaßkanals 5 wird teils durch diesen Ansaugverteiler 22 und teils durch den Zylinderkopf 15 gebildet. Dieser Endbereich ist in einen primären Einlaßkanal-Abschnitt 5a sowie einen sekundären Einlaßkanal-Abschnitt 5b durch eine Trennwand 23 unterteilt, die sich vom Zylinderkopf 15 aus in den Ansaugverteiler 22 hinein erstreckt. In dem sekundären Einlaßkanal-Abschnitt 5b ist ein Drall-Steuerventil 24 angeordnet. Dieses wird grundsätzlich durch eine Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) in Abhängigkeit von der Zu- bzw. Abnahme der durchgesetzten Ansaugluftmenge betätigt, und zwar in dem Sinn, daß es bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit niedriger Last geschlossen und bei Betrieb mit hoher Last geöffnet wird. Dieses Ventil bildet die genannte Drall-Steuereinrichtung 21 zusammen mit den nicht gezeigten Komponenten.

Der primäre Einlaßkanal-Abschnitt 5a weist eine relativ kleine Querschnittsfläche auf und mündet geringfügig stromaufwärts von dem Einlaßventil 3 in Gestalt einer Drallöffnung 11a, die in Umfangsrichtung des Zylinders C (s. Fig. 3) weist. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft erhöht und der Winkel - bezogen auf die Oberseite des Kolbens 20 - verringert, unter dem die Ansaugluft in den Brennraum 2 eintritt. Somit wird der Ansaugluft eine Drallbewegung in Umfangsrichtung des Zylinders C aufgeprägt, wie das durch den Pfeil K in Fig. 2 angedeutet ist.

Der sekundäre Ansaugkanal-Abschnitt 5b ist weitgehend parallel zur Mittelachse des Zylinders C in Richtung auf die Oberseite des Kolbens 20 gerichtet, so daß hierdurch die Ansaugluft nur eine geringfügige Drallbewegung erfährt.

Wenn das Drall-Steuerventil 24 geschlossen ist (d. h. der Öffnungsgrad davon =0° beträgt), dann tritt Ansaugluft in den Brennraum 2 lediglich durch den primären Ansaugkanal-Abschnitt 5a ein, und folglich erhält die Ansaugluft eine breite und starke Drallbewegung aufgeprägt. Steht das Drall-Steuerventil 24 offen oder nimmt sein Öffnungsgrad zu, dann steigt auch das Verhältnis der Ansaugluftmengen, die durch den sekundären Ansaugkanal-Abschnitt 5b bzw. den primären Ansaugkanal-Abschnitt 5a hindurchströmen, so daß als Folge davon die Drallbewegung der Gesamt-Ansaugluftmenge im Brennraum 2 geringer wird. Steht das Drall-Steuerventil 24 ganz offen (entsprechend einem Öffnungsgrad von 70°), dann wird nur eine geringfügige Drallbewegung der Ansaugluft erzeugt.

Das Drall-Steuerventil 24 wird durch die (nicht gezeigte) Betätigungseinrichtung geöffnet und geschlossen, die beispielsweise eine Membran sein kann, welche in Abhängigkeit vom Ansaugvakuum oder vom Auspuffdruck betrieben ist. Der Öffnungsgrad des Drall-Steuerventils 24 wird entsprechend der Veränderung der Ansaugluftmenge gesteuert, d. h. entsprechend der Änderung der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Öffnungsgrad des Ventils 24 auf 0° (voll geschlossen) in dem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl festgelegt, so daß in diesem Bereich die Ansaugluft eine starke Drallbewegung erfährt. In dem Bereich hoher Last und hoher Drehzahl ist dagegen der Öffnungsgrad auf 70° eingestellt, um hier das Entstehen einer Drallbewegung zu unterdrücken. In einem Bereich mittlerer Last und mittlerer Drehzahl ist ein Öffnungsgrad von 20° festgelegt, um hier eine relativ geringfügige oder schwache Drallbewegung zu erzeugen.

Durch das Öffnen des Drall-Steuerventils 24 bei zunehmender Ansaugluftmenge wird im übrigen die ansonsten zu erwartende Verringerung des volumetrischen Füllgrades aufgrund des Widerstandes des Ventils 24 gegenüber der Ansaugströmung begrenzt.

Das Brennstoff-Einspritzventil 12 ist stromab von dem Drall-Steuerventil 24 im Ansaugkanal 5 angeordnet und spritzt den Brennstoff in Richtung auf den Brennraum 2, ausgehend von einer Stelle relativ nahe der Einlaßöffnung 11. Der eingespritzte Brennstoff tritt somit direkt durch die Einlaßöffnung 11 hindurch in den Brennraum 2 ein.

Die Zeitdauer der Brennstoff-Einspritzung und die durch das Brennstoff-Einspritzventil 12 eingespritzte Brennstoffmenge werden durch einen Einspritzimpuls festgelegt und gesteuert, den das Brennstoff-Einspritzventil 12 von einer in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung 25 erhält. Die Steuereinrichtung 25 weist ein Interface 26, eine CPU 27 und einen Speicher 28 auf. In dem Speicher 28 sind ein Funktionsprogramm für die CPU 27, das in Fig. 7 gezeigt ist, und andere Daten bzw. Programme gespeichert. An der Steuereinrichtung 25 liegen ein Ansaug-Luftmengen-Signal aus dem Durchfluß-Meßgerät 10, ein Kühlwasser-Temperatursignal eines Kühlwasser-Temperaturfühlers 29, ein Öffnungswinkel-Signal eines die Drosselklappenstellung abtastenden Fühlers 30 zur Ermittlung des Beschleunigungszustandes aufgrund einer Änderung im Öffnungswinkel des Drosselventils 8, ein Öffnungswinkelsignal eines den Öffnungszustand des Drall-Steuerventils 24 abtastenden Fühlers 31 und ein Kurbelwinkel-Signal eines Kurbelwinkel-Fühlers 32 an, der den Drehwinkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 und damit die obere Totpunktlage (TDC) des ersten Zylinders über die Winkelposition des Verteilers abtastet. Mit 33 ist ein Zündschalter bezeichnet.

Die CPU 27 der Steuereinrichtung 25 bestimmt in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und der Ansaugluftmenge eine grundsätzliche Brennstoff-Einspritzmenge und korrigiert diese in Richtung auf eine Erhöhung der tatsächlich eingespritzten Brennstoffmenge, z. B. wenn die Brennkraftmaschine 1 kalt ist oder beschleunigt wird. Bei niedriger Maschinenlast steuert die CPU 27 das Brennstoff-Einspritzventil 12 dahingehend, daß eine Schichtladung bewirkt wird. Das besagt, daß die CPU 27 die Brennstoffmenge festlegt, die für einen Arbeitshub eingespritzt werden muß, und die Einspritzdauer an dem Brennstoff-Einspritzventil bestimmt, die zur Erzielung einer Schichtladung geeignet ist. Dementsprechend liefert sie einen Brennstoff-Einspritzimpuls. Bei niedriger Maschinenlast steuert die CPU 27 insbesondere auch das Brennstoff-Einspritzventil 12 so, daß der für einen Arbeitshub benötigte Brennstoff spätestens in der ersten Hälfte der Öffnungsdauer des Einlaßventils eingespritzt wird.

Wie vorstehend bereits erwähnt, sollte zur Erzielung einer Schichtladung nach der vorliegenden Erfindung der Brennstoff spätestens innerhalb der ersten Hälfte des Ansaughubes eingespritzt werden. Die Einspritz-Zeitsteuerung kann beispielsweise auf zweierlei Art, die in den Fig. 6a und 6b veranschaulicht ist, bestimmt werden. Gemäß der in Fig. 6a gezeigten Weise beginnt die Brennstoff-Einspritzung (deren Anfangszeitpunkt durch R1 in Fig. 6a und 6b angegeben ist) unmittelbar nach dem Schließen des Einlaßventiles 3 anschließend an das Ende des vorhergehenden Ansaughubes (d. h. von dem Zeitpunkt IO, zu dem das Einlaßventil 3 vor dem oberen Totpunkt TDC zu öffnen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt IC, zu dem das Einlaßventil 3 nach dem unteren Totpunkt BDC geschlossen wird). Die Brennstoff-Einspritzung endet zu einem Zeitpunkt, der der Impulsbreite des Einspritzimpulses nach dem Beginn der Brennstoff-Einspritzung entspricht. (Das Einspritzende ist in den Fig. 6a und 6b mit R2 bezeichnet.) Mit anderen Worten, bei der in Fig. 6a gezeigten Einspritzsteuerung ist der Anfangszeitpunkt R1 der Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schließen des Einlaßventils 3 bei dem vorhergehenden Ansaughub fixiert, während der Endzeitpunkt R2 der Einspritzung in Abhängigkeit von einer Änderung der Einspritzmenge früher oder später gelegt wird.

Bei der in Fig. 6b gezeigten Steuermethode ist der Endzeitpunkt R2 der Brennstoffeinspritzung auf einen Zeitpunkt innerhalb der ersten Hälfte des Ansaughubes fixiert, und der Anfangszeitpunkt R1 für die Einspritzung wird in Abhängigkeit von der Impulsbreite des Einspritzimpulses oder von der einzuspritzenden Brennstoffmenge bestimmt. Das bedeutet, daß hier der Anfangszeitpunkt R1 für die Brennstoff-Einspritzung in Abhängigkeit von einer Änderung der einzuspritzenden Brennstoffmenge früher oder später gelegt wird.

Entsprechend der geschilderten Vorgangsweise wird der Brennstoff in den Brennraum 2 relativ früh zum Ansaughub eingespritzt, so daß im unteren Bereich des Brennraumes 2 eine Anhäufung von Brennstoff stattfindet. Dadurch wird vermieden, daß der in diesem Bereich angesammelte Brennstoff durch die der Ansaugluft mitgeteilte Drallbewegung verteilt wird. Da außerdem die Zündkerze 20 in der Strömungsbahn der Quetschströmung liegt, kann sie bei der Zündung mit fettem Gemisch versorgt werden, auch wenn eine Quetschströmung erzeugt wird, die die Schichtbildung beeinträchtigt.

Die Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, das die Funktion der CPU 27 der Steuereinrichtung 25 erläutert: Wird die Brennkraftmaschine 1 gestartet, dann liest die CPU 27 die Signale des Kurbelwinkel-Fühlers 32, des Luftmengen-Meßgeräts 10, des Kühlwasser-Temperaturfühlers 29, des Öffnungswinkel-Fühlers 30 und des Öffnungswinkel-Fühlers 31 (für die Drosselklappe 8 bzw. das Drall-Steuerventil 24) ab und speichert die entsprechenden Signalwerte jeweils in Registern T, A, W1, V und K ( Schritte S1 bis S5). Anschließend bestimmt die CPU 27 in Schritt S6, ob die Brennkraftmaschine 1 gestartet ist oder nicht. Ist sie gestartet, dann geht die CPU 27 zum Schritt S7 und speichert eine vorbestimmte Start-Brennstoff-Einspritzmenge β in einem Register I. Im Schritt S8 erzeugt die CPU 27 einen Start-Einspritzimpuls entsprechend dem in dem Register I gespeicherten Wert und liefert diesen Impuls an eines der Brennstoff-Einspritzventile 12, das über ein TDC (Totpunkt)-Signal des ersten Zylinders bestimmt wird. Anschließend kehrt die CPU 27 wieder zu dem Schritt S1 zurück. Beim Start der Maschine kann die einzuspritzende Brennstoffmenge nicht auf der Basis der Ansaugluftmenge bestimmt werden, so daß hier ein Start-Einspritzimpuls mit einer vorbestimmten Impulsbreite erzeugt wird.

Nachdem die Brennkraftmaschine 1 angelaufen ist, schreitet die CPU 27 zum Schritt S9 fort. In diesem berechnet sie die Maschinendrehzahl aufgrund des in dem Register T gespeicherten Kurbelwinkels und speichert den Wert in einem Register R. Anschließend, im Schritt S10, errechnet die CPU 27 eine Grund-Einspritzmenge auf der Basis der in dem Register R gespeicherten Maschinendrehzahl sowie der Ansaugluftmenge, die im Register A gespeichert ist, und hält das Ergebnis in dem Register I fest. In dem Schritt S11 wird anschließend durch die CPU 27 die Beschleunigung dV/dt aufgrund des Inhalts des Registers V errechnet und bestimmt, ob die Beschleunigung dV/dt größer als ein vorbestimmter Wert α ist. Das entspricht der Bestimmung, ob das Fahrzeug beschleunigt wird oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß das Fahrzeug beschleunigt wird, geht die CPU 27 zum Schritt S12 weiter und speichert einen voreingestellten Wert β1 in einem Register C2. Andernfalls führt sie den Schritt S13 aus und setzt den Wert des Registers C2 auf Null. Der Wert β1 kann entweder ein Festwert oder entsprechend dem Ausmaß der Beschleunigung veränderbar sein. Im nächsten Schritt S14 vergleicht die CPU 27 die in dem Register Wl gespeicherte Kühlwassertemperatur mit einem vorgegebenen Wert W0, z. B. 60°, und multipliziert dann, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als dieser vorgelegte Wert W0 ist, die Differenz W0-W1 mit einem Korrekturkoeffizienten, um so eine "temperatur-korrigierte" Menge zu erhalten. Diese temperatur-korrigierte Menge sowie der in dem Register C2 - als "beschleunigungs-korrigierte" Menge - enthaltene Wert werden dann zu der Grund-Einspritzmenge addiert, die im Register I gespeichert ist. Auf diese Weise wird eine tatsächliche Brennstoff-Einspritzmenge erhalten, die als Summe I+C1(W0-W1)+C2 wieder im Register I gespeichert wird. In dem anschließenden Schritt S15 bestimmt die CPU 27 auf der Basis der tatsächlichen Brennstoff-Einspritzmenge in dem Register I einen Kurbelwinkel R für die Brennstoff-Einspritzung und speichert diesen in einem Register R. Anschließend in dem Schritt S16 wird der Anfangszeitpunkt R1 für die Brennstoff-Einspritzung aus einem Diagramm, z. B. einem Kennlinienfeld, entnommen, in welchem der Anfangszeitpunkt R1 für die Brennstoff-Einspritzung in eine Beziehung zu den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gesetzt ist, so daß die Brennstoff-Einspritzung vor der Mitte des Ansaughubes abgeschlossen ist, selbst wenn die maximale Einspritzmenge vorliegt. Anschließend, in dem Schritt S17, wird der Endzeitpunkt R2 der Brennstoff-Einspritzung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Einspritzmenge R, die analog als Kurbelwinkel in dem Register R gespeichert ist, bestimmt. Daraufhin wartet die CPU 27 in dem Schritt S18 solange, bis der Anfangszeitpunkt R1 für die Brennstoff-Einspritzung da ist. An diesem Anfangszeitpunkt R1 liefert die CPU 27 dann ein "1"-Signal an das Brennstoff-Einspritzventil 12 (Schritt S19) und wartet dann in dem Schritt S20 wieder auf den Endzeitpunkt R2 der Brennstoff-Einspritzung. Ist dieser Endzeitpunkt R2 da, so beendet die CPU 27 die Ausgabe des "1"-Signals in dem Schritt S21 und kehrt wieder zum Schritt S1 zurück.

Somit wird bei der Brennkraftmaschine 1 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Grund-Einspritzmenge an Brennstoff in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und von der Ansaugluftmenge bestimmt, während die tatsächliche Brennstoff-Einspritzmenge durch eine Korrektur bestimmt wird, in deren Rahmen die Grund-Einspritzmenge bei kalter Brennkraftmaschine und/oder bei deren Beschleunigung erhöht wird. Daraufhin werden der Anfangszeitpunkt und der Endzeitpunkt für die Brennstoff-Einspritzung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Einspritzmenge ermittelt.

Obwohl in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die einzuspritzende Brennstoffmenge entsprechend der Maschinendrehzahl und der Ansaugluftmenge durch Veränderung der Einspritzdauer gesteuert wird, kann die einzuspritzende Brennstoffmenge auch dadurch gesteuert werden, daß man sowohl die Einspritzdauer als auch den an dem Brennstoff-Einspritzventil anliegenden Brennstoffdruck verändert. Weiterhin können anstelle der vorstehend beschriebenen Drall-Steuereinrichtung 21, bei welcher der Drall durch eine Änderung des Ansaugluftmengen-Verhältnisses in dem primären und dem sekundären Ansaugkanal-Abschnitt 5a bzw. 5b gesteuert wird, was durch Betätigung des Drall-Steuerventils 24 erfolgt, andere bekannte Drall-Steuereinrichtungen eingesetzt werden. Auch versteht sich, daß anstelle der stufenweisen Beeinflussung der Drallbewegung in der Ansaugluft entsprechend dem vorstehenden Ausführungsbeispiel auch eine kontinuierliche Veränderung in Abhängigkeit von Änderungen in den Betriebsbedingungen vorgenommen werden kann.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sammelt sich bei dem erfindungsgemäßen System der Brennstoff im unteren Abschnitt des Brennraumes an. Deshalb ist die Erzeugung einer Drallbewegung der Ansaugluft bei der erfindungsgemäßen Brennstoff-Einspritzeinrichtung nicht so kritisch wie bei den Einspritzsystemen nach dem Stand der Technik, bei denen der Brennstoff sich im oberen Abschnitt des Brennraumes ansammelt und dort mit höherer Raumdichte vorliegt. Jedoch wird die Entstehung einer Drallbewegung in der Ansaugluft vorgezogen, um positiv eine Schichtung von Brennstoff und Luft zu erhalten.

Claims (7)

1. Ansaugsystem für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit einem Brennraum, der einen Haupt-Brennraum in Form einer Ausnehmung in der Zylinderkopfunterseite gegenüber der Kolbenoberseite sowie eine Quetschzone in Form eines engen Spaltes zwischen der Kolbenoberseite im oberen Kolben-Totpunkt und dem die Ausnehmung umgebenden Teil der Zylinderkopfunterseite aufweist, mit einem Einspritzventil zum Einspritzen von Brennstoff in einen mit dem Brennraum über ein Einlaßventil in Verbindung stehenden Ansaugkanal, mit einer im Strömungsbereich des aus der Quetschzone ausgetriebenen Gemisches angeordneten Zündkerze und mit einer Dralleinrichtung, die zumindest bei niedriger Last dem aus dem Ansaugkanal in den Brennraum eintretenden Gemischstrom einen Drall in Umfangsrichtung des den Brennbaum bildenden Zylinders verleiht, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (12) zumindest bei niedriger Last so gesteuert ist, daß die Einspritzung einer für einen Arbeitshub erforderlichen Brennstoffmenge spätestens bis zur Mitte der Öffnungsdauer des Einlaßventils (3) beendet ist und am Ende des Ansaughubes eine Schichtladung mit fettem Gemischanteil im unteren Teil des Brennraumes (2) vorliegt.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drall-Steuereinrichtung (21) vorgesehen ist, die bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit hoher Last und hoher Drehzahl die Drallbewegung der Ansaugluft abschwächt.

3. Ansaugsystem macn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (12) durch eine Steuereinrichtung (25) derart gesteuert ist, daß die Einspritzung vor dem Öffnen des Einlaßventils (3) einsetzt.

4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschzone (2b) mindestens das Einlaßventil (3) oder das Auslaßventil (4) umgibt.

5. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (11a) für die Ansaugluft, die in Zylinderumfangsrichtung zur Erzeugung eines Dralls eingeführt wird, in die Quetschzone (2b) mündet.

6. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Quetschzone (2b) an einer Stelle nahe der den Haupt-Brennraum (2a) bildenden Ausnehmung (18) und, gesehen in Richtung der Drallbewegung der Ansaugluft, stromabwärts von der Ausnehmung (18) eine seichte Mulde gebildet ist, die in die den Haupt-Brennraum (2a) definierende Ausnehmung (18) übergeht, und daß in der flachen Mulde die Zündkerze (20) angeordnet ist.

7. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenoberseite weitgehend flach ist, daß je ein einziges Einlaßventil (3) und ein einziges Auslaßventil (4) vorgesehen sind, daß die Einlaßöffnung (11) in die Quetschzone (2b) und die Auslaßöffnung (19) in den Haupt-Brennraum (2a) münden, daß der Einlaßkanal (5) in einen primären Einlaßkanal-Abschnitt (5a) und in einen sekundären Einlaßkanal-Abschnitt (5b) unterteilt ist, von denen der primäre Einlaßkanal-Abschnitt (5a) unter dem sekundären Einlaßkanal-Abschnitt (5b) angeordnet ist und so zur Einlaßöffnung (11) hin mündet, daß die Ansaugluft weitgehend in einer Horizontalrichtung in den Brennraum (2) eingeleitet wird, daß das Einspritzventil (12) im Einlaßkanal (5) nahe an der Einlaßöffnung (11) angeordnet ist und daß über den ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine hinweg zumindest ein Teil der Ansaugluft den primären Einlaßkanal-Abschnitt (5a) durchströmt, während die Ansaugluftströmung in dem sekundären Einlaßkanal-Abschnitt (5b) zumindest bei niedriger Maschinenlast durch ein Steuerventil (24) begrenzbar ist.