DE3713628A1 - Ansaugsystem fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für Ver­ brennungsmotoren, insbesondere für Einspritzmotoren. Speziell betrifft die Erfindung ein Ansaugsystem mit einem Ansaug­ kanal, der sich in einen primären und einen sekundären An­ saugkanal verzweigt, wobei der letztere mit einem Absperr­ ventil versehen ist, das im Niedriglastbetrieb des Motors geschlossen ist, so daß die Ansaugluft dann nur durch den primären Ansaugkanal in den Brennraum gelangt.

Es sind schon verschiedene Vorschläge gemacht wor­ den, durch eine Verbesserung der Ansaugsysteme von Ver­ brennungsmotoren die Schadstoffemission und den Kraftstoff­ verbrauch zu vermindern. Nach einem dieser Vorschläge ver­ zweigt sich der Ansaugkanal in einen primären Ansaugkanal mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche und einen sekun­ dären Ansaugkanal mit einer relativ großen Querschnitts­ fläche. Dabei ist der sekundäre Kanal mit einem Absperr­ ventil versehen, das im Niedriglastbetrieb des Motors ge­ schlossen ist, so daß die Ansaugluft dann nur durch den pri­ mären Ansaugkanal in den Brennraum gelangt. In dem primären Kanal kann wegen seiner relativ kleinen Querschnittsfläche die Ansaugluft mit relativ hoher Geschwindigkeit strömen, auch wenn im Niedriglastbetrieb nur eine relativ kleine Luft­ menge angesaugt wird.

Beispielsweise ist in der am 24. September 1984 ein­ gereichten und am 5. Juni 1985 als JP-OS 60-1 01 224 offenge­ legten japanischen Patentanmeldung 58-1 76 776 ein Ansaugsystem beschrieben, dessen Ansaugkanal in zwei Zweigkanäle verzweigt ist, die über je eine Ansaugöffnung in dieselbe Brennkammer führen. Unter einem dieser Zweigkanäle ist ein im Querschnitt kleinerer Hilfskanal angeordnet, der in einen der Zweig­ kanäle mündet. In dem Ansaugkanal ist ein Absperrventil an­ geordnet, das den Ansaugkanal im Niedriglastbetrieb sperrt. Der Hilfskanal mündet stromauf des Absperrventils in den An­ saugkanal. Daher wird der Hilfskanal als der primäre Kanal und werden die Zweigkanäle als der sekundäre Kanal angesehen.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, das Kraft­ stoffzuführsystem so auszubilden, daß ein sogenanntes mageres Gemisch verbrannt werden kann und daher der Kraftstoffver­ brauch und die Schadstoffemission herabgesetzt werden können. Für eine derartige Verbrennung eines derartigen mageren Ge­ misches muß die in die Brennkammer gelangende Frischladung so geschichtet werden, daß im Bereich der Zündkerze ein re­ lativ reiches Gemisch erhalten wird und daher Fehlzündungen vermieden werden, während das Gemisch insgesamt magerer sein kann als in einem üblichen Motor. Durch die Verwendung eines derartigen Kraftstoffzuführsystems kann man die Schadstoff­ emission im Abgas herabsetzen. Zum Erzielen einer geschich­ teten Frischladung wird der zuzuführende Kraftstoff in den Brennraum durch ein Einspritzventil eingespritzt.

In einem bekannten Einspritzsystem wird der Kraft­ stoff unabhängig von dem Arbeitsspiel des Motors in den An­ saugkanal eingespritzt. In einem anderen Einspritzsystem wird das Einspritzen des Kraftstoffes in zeitlicher Abhängigkeit von dem Arbeitsspiel des Motors gesteuert, wie dies in der am 24. Dezember 1980 eingereichten und am 6. Juli 1982 als JP-OS 57-1 08 428 offengelegten japanischen Patentanmeldung 55-1 84 692 beschrieben ist. Ein derartiges Einspritzsystem kann als zeitgesteuertes Einspritzsystem bezeichnet werden und besitzt Einspritzventile für je einen der Zylinder. Da­ bei kann das Einspritzventil in jedem Arbeitsspiel des Motors während eines vorherbestimmten Zeitraums, beispielsweise in der Endphase des Ansaughubes, geöffnet werden. Ein derarti­ ges System hat den Vorzug, daß es eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes auf die Brennräume gewährleistet und daß eine geschichtete Frischladung ohne weiteres erzielbar ist.

Die Erfindung betrifft nun ein Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren mit einem Hauptansaugkanal, der sich in einen Primärkanal und einen Sekundärkanal verzweigt, die in denselben Brennraum münden, und mit einem in dem Sekundär­ kanal angeordneten Absperrventil, das im Niedriglastbetrieb des Motors den Sekundärkanal sperrt. Die Erfindung betrifft ferner einen Motor, der für die Brennräume je ein Einspritz­ ventil besitzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für das Kraftstoffeinspritzventil jenen Ort anzugeben, der für die Erzielung einer geschichteten Frischladung optimal ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ansaugsystems für Verbrennungsmotoren mit einem primären Ansaugkanal und einem sekundären Ansaugkanal, der im Niedriglastbetrieb des Motors gesperrt ist, und mit einem Einspritzventil, das so angeordnet ist, daß eine sta­ bile Schichtung der Frischladung zuverlässig erzielt werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten und anderer Aufgaben be­ sitzt gemäß der Erfindung ein Ansaugsystem für Verbrennungs­ motoren einen Brennraum, einen Ansaugkanal, der über eine An­ saugöffnungsanordnung in den Brennraum führt, mindestens ein in der Ansaugöffnungsanordnung angeordnetes Ansaugventil, ein in dem Hauptansaugkanal angeordnetes Steuerventil, das bei mit kleiner Ansaugluftmenge arbeitendem Motor geschlossen und bei mit großer Ansaugluftmenge arbeitendem Motor offen ist, einen von dem Hauptansaugkanal abzweigenden Hilfsansaugkanal, der in die Ansaugöffnungsanordnung in dem Bereich mündet, in dem die Ansaugöffnungsanordnung in den Brennraum mündet, und eine Einspritzeinrichtung, die zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum dient und in dem Bereich angeordnet ist, in der der Hilfsansaugkanal in die Ansaugöffnungsanordnung mündet.

Das Ansaugventil ist im allgemeinen ein Tellerventil, dessen Absperrkörper aus einem Ventilstößel und einem Ventil­ teller besteht. Die Axialrichtung des Einspritzventils schließt mit der Axialrichtung des Ventilschafts vorzugs­ weise einen Winkel ein und zeigt zu dem Steuerraum hin, der bei offenem Ansaugventil zwischen dem Ventilteller und dem in der Ansaugöffnungsanordnung vorhandenen Ventilsitz vorhan­ den ist. Der Hilfsansaugkanal kann tangential zu dem Brenn­ raum angeordnet sein. Das Einspritzventil kann auf der einen Seite des Hilfsansaugkanals angeordnet sein. Die Zerstäubung des Kraftstoffes kann durch eine Lochplatte unterstützt wer­ den, die gegenüber dem Einspritzventil angeordnet ist.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. In diesen zeigt

Fig. 1 im Vertikalschnitt einen Motor nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 von unten gesehen den Zylinderkopf des Motors nach Fig. 1,

Fig. 3 in einen Graphen die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung während eines Arbeitsspiels des Motors,

Fig. 4 im Schnitt einen Teil des Ansaugsystems einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 von unten gesehen den Zylinderkopf eines mit dem Ansaugsystem nach Fig. 4 versehenen Motors,

Fig. 6 in einer Stirnansicht das Einspritzventil mit der Ausbildung der Einspritzdüse,

Fig. 7 in einem der Fig. 4 ähnlichen Schnitt eine weitere Ausführungsform,

Fig. 8 von unten gesehen einen Zylinderkopf einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 im Horizontalschnitt einen Zylinderkopf einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 schematisch die allgemeine Anordnung des Ansaugsystems,

Fig. 11 im Horizontalschnitt einen Zylinderkopf einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 in einem der Fig. 11 ähnlichen Schnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 in einem Horizontalschnitt eine weitere Ausführungsform,

Fig. 14 schaubildlich das Einspritzventil der Ausführungsform nach Anspruch 13,

Fig. 15 im Vertikalschnitt einen Mehrzylindermotor nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 16 im Horizontalschnitt den Motor nach Fi­ gur 15 und

Fig. 17 im Schnitt ein in der Ausführungsform nach den Fig. 15 und 16 verwendetes Verteilerrohr.

Insbesondere in den Fig. 1 und 2 ist ein Motor 1 gezeigt, dessen Zylinderblock 2 mit einer Mehrzahl von Zylin­ derbohrungen 2 a ausgebildet ist, die in einer Reihe angeord­ net sind. In Fig. 1 ist nur eine der Zylinderbohrungen 2 a gezeigt. In der Zylinderbohrung 2 a ist ein Kolben 3 axial­ bewegbar. Oben an dem Zylinderblock 2 ist ein Zylinderkopf 4 befestigt, der eine Mehrzahl von Vertiefungen 4 c besitzt, die unter Bildung von Brennräumen 5 an je eine der Zylinderbohrun­ gen 2 a anschließen. Der Zylinderkopf 4 besitzt einander ent­ gegengesetzte Seitenflächen 4 a und 4 b und ist mit einer ge­ meinsamen Ansaugöffnung 6 ausgebildet, die an einem Ende in der Seitenfläche 4 a des Zylinderkopfes 4 mündet und am ande­ ren Ende mit Zweigansaugöffnungen 6 a und 6 b verbunden ist, die in der Vertiefung 4 c in den Brennraum 5 münden. Der Zylin­ derkopf 4 ist ferner mit einer gemeinsamen Auslaßöffnung 7 ausgebildet, die am einen Ende in der Seitenfläche 4 b des Zylinderkopfes 4 mündet und am anderen Ende mit Zweigauslaß­ öffnungen 7 a und 7 b verbunden ist, die in der Vertiefung 4 c in den Brennraum 5 münden. Gemäß der Fig. 2 liegen die Mün­ dungen der Zweigansaugöffnungen 6 a und 6 b und der Zweigaus­ laßöffnungen 7 a und 7 b an den Ecken eines Quadrats. An den Mündungen der Zweigansaugöffnungen 6 a und 6 b sind Ansaug­ ventilsitze 8 und an den Mündungen der Zweiauslaßöffnungen 7 a und 7 b sind Auslaßventilsitze 9 vorgesehen.

Die Ansaugöffnungen 6 a und 6 b sind mit je einem Ansaugventil 10 a bzw. 10 b versehen, das mit einem der Ventil­ sitze 8 zusammenwirkt. Die Auslaßöffnungen 7 a und 7 b sind mit je einem Auslaßventil 11 a bzw. 11 b versehen, das mit einem der Ventilsitze 9 zusammenwirkt.

Gemäß der Fig. 1 ist der Zylinderkopf 4 an seinem Oberteil mit einem Ventilbetätigungsmechanismus 12 zum Betäti­ gen der Ventile 10 a, 10 b, 11 a und 11 b versehen. Zu dem Mecha­ nismus 12 gehört eine Nockenwelle 13, die sich in der Längs­ richtung der Reihe der Zylinderbohrungen 2 a erstreckt und in in Fig. 1 nicht gezeigter Weise von der Kurbelwelle des Mo­ tors angetrieben wird. Oberhalb der Nockenwelle 13 sind Kipp­ hebelachsen 14 und 15 angeordnet, auf denen je ein Kipphebel 16 bzw. 17 montiert ist. Die Nockenwelle 13 ist mit Nocken 13 a und 13 b versehen. Bei rotierender Nockenwelle 13 führen die Kipphebel 16 unter der Einwirkung der am einen Ende dersel­ ben angreifenden Nocken 13 a eine Schwingbewegung aus und führen die Kipphebel 17 unter der Einwirkung der am einen Ende derselben angreifenden Nocken 13 b eine Schwingbewegung aus.

Die Ansaugventile 10 a und 10 b werden von Ventilfe­ dern 18 und die Auslaßventile werden von Ventilfedern 29 in der Schließstellung gehalten. Die Ansaugventile haben Ven­ tilstößel, die an den anderen Enden der Kipphebel 16 angrei­ fen, die daher bei ihrer Schwingbewegung den Ansaugventilen 10 a und 10 b eine hin- und hergehende Bewegung erteilen. Auch die Auslaßventile haben Ventilstößel, die an den anderen En­ den der Kipphebel 17 angreifen, so daß diese bei ihrer Schwing­ bewegung den Auslaßventilen 11 a und 11 b eine hin- und her­ gehende Bewegung erteilen.

Gemäß der Fig. 1 ist der Zylinderkopf 4 mit einem Loch 4 d ausgebildet, das eine Zündkerze 20 aufnimmt, die eine Entladungselektrode 20 a besitzt. In der Fig. 2 erkennt man, daß die Entladungselektrode 20 a im Brennraum 5 an einer Stelle innerhalb des Quadrates angeordnet ist, an dessen Ecken sich die Einlaßöffnungen 6 a und 6 b und die Auslaßöff­ nungen 7 a und 7 b befinden.

An dem Zylinderkopf ist an dessen Seitenfläche 4 a ein Ansaugkrümmer 21 und an der Seitenfläche 4 b ein Auspuff­ krümmer 22 angebracht. Der Ansaugkrümmer 21 hat innen einen Kanal 21 a, der mit der gemeinsamen Ansaugöffnung 6 verbun­ den ist und mit ihr einen Hauptansaugkanal 23 bildet. Der Auspuffkrümmer 22 hat innen einen Kanal 22 a, der mit der gemeinsamen Auslaßöffnung 7 verbunden ist und mit ihr einen Auspuffkanal 24 bildet.

In dem Ansaugkrümmer 21 und dem Zylinderkopf 4 ist unter dem Hauptansaugkanal 23 ein Hilfsansaugkanal 25 ausgebildet, der von dem Kanal 21 a des Ansaugkrümmers 21 abzweigt und in die Zweigansaugöffnung 6 a an einer Stelle mündet, die etwas stromauf der Stelle angeordnet ist, an der die Zweigansaugöffnung 6 a in den Brennraum 5 mündet. Der Hilfsansaugkanal 25 hat einen kleineren Strömungsquerschnitt als der Hauptansaugkanal 23.

In dem Hauptansaugkanal 23, insbesondere in dem Ka­ nal 21 a, ist etwas stromab der Abzweigung des Hilfsansaug­ kanals 25 von dem Hauptansaugkanal 23 ein Steuerventil 26 angeordnet, dem in dem Haupteinlaßkanal 23 eine Strecke 27 folgt, die im Hochlastbetrieb des Motors Ansaugluft führt. Das Steuerventil 26 steht mit einer nicht gezeigten Drossel­ klappe des Motors derart in Wirkungsverbindung, daß das Steuerventil im Hochlastbetrieb des Motors offen und im Niedriglastbetrieb des Motors geschlossen ist. Es versteht sich daher, daß die Ansaugluft im Niedriglastbetrieb in einem gedrosselten Strom und im Hochlastbetrieb in einem ungedros­ selten Strom durch die Strecke 27 des Hauptansaugkanals tritt.

Gemäß der Fig. 1 ist der von dem Hauptansaugkanal abzweigende Hilfsansaugkanal 25 so ausgebildet, daß er sich zum Unterschied von dem Hauptansaugkanal 23 im wesentlichen horizontal erstreckt. Daher versteht es sich, daß in dem Hilfsansaugkanal 25 der Anteil der horizontalen Geschwindig­ keitskomponente der Luftströmung größer ist als in der Strecke 27 des Hauptansaugkanals.

Auf dem Zylinderkopf 4 ist seitlich von dem Hilfs­ ansaugkanal 25 und schräg unterhalb der gemeinsamen Ansaug­ öffnung ein Einspritzventil 28 angeordnet, zu dessen Aufnah­ me der Zylinderkopf 4 auf einer Seite des Hilfsansaugkanals 25 ein Loch 4 e besitzt, das in die Strecke 27 des Ansaug­ kanals in dem Bereich mündet, in dem auch der Hilfsansaug­ kanal in die Strecke 27 mündet.

In der Fig. 1 erkennt man, daß das Einspritzventil 28 so angeordnet ist, daß seine Achse in der Zeichenebene der Fig. 1 zu dem Hilfsansaugkanal 25 im wesentlichen parallel ist. Ferner erkennt man in Fig. 2, daß das Einspritzventil 28 eine Einspritzdüse 28 a besitzt, die so orientiert ist, daß sie den Kraftstoff zu dem Mittelpunkt der kreisförmigen Begrenzung des Brennraumes 5 hin einspritzt, d.h. zu dem Be­ reich hin, in dem die Entladungselektrode 20 a der Zündkerze 20 angeordnet ist. Gemäß der Fig. 3 wird das Einspritzventil 28 derart betätigt, daß es den Kraftstoff in der durch eine schraffierte Fläche dargestellten Endphase jedes Ansaughubes einspritzt. Zu diesem Zweck wird das Einspritzventil in an sich bekannter Weise durch einen elektronischen Regler C ge­ steuert.

Im Niedriglastbetrieb verhindert das geschlossene Steuerventil 26 eine Strömung der Ansaugluft durch die Strecke 27 des Hauptansaugkanals, so daß die Ansaugluft dann nur durch den Hilfsansaugkanal 25 in den Brennraum 5 gelangen kann. Infolge des kleinen Strömungsquerschnitts des Hilfsansaugkanals 25 strömt in diesem die Luft auch im Niedriglastbetrieb mit hoher Geschwindigkeit. In der jetzt beschriebenen Ausführungsform erstreckt sich der Hilfsansaug­ kanal 25 im wesentlichen über die ganze Länge der Zweigansaug­ öffnung 6 a tangential zu dem Brennraum 5, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Daher erzeugt die in den Brennraum 5 eintre­ tende Ansaugluft im Brennraum 5 die in Fig. 2 durch den Pfeil A angedeutete Drallströmung. Bei zunehmender Belastung des Motors öffnet das Steuerventil 26, so daß die Ansaugluft jetzt in den Brennraum 5 sowohl durch die Strecke 27 des Hauptansaugkanals auch auch über den Hilfsansaugkanal 25 strömen und der Motor die geforderte Leistung erbringen kann.

In der Endphase des Ansaughubes wird das Einspritz­ ventil 28 betätigt, so daß es Kraftstoff in den Brennraum 5 spritzt und dort ein brennbares Gemisch gebildet wird. Zum Einleiten der Verbrennung wird dieses Gemisch dann mittels der Zündkerze 20 gezündet.

Vorstehend wurde bereits angegeben, daß die Einspritz­ düse 28 a des Einspritzventils 28 in dem Bereich angeordnet ist, in dem der Hilfsansaugkanal 25 in die Strecke 27 des Hauptansaugkanals mündet, und daß die Einspritzdüse 28 a zu dem Mittelpunkt der kreisförmigen Begrenzung des Brennraums 5 gerichtet ist. Daher gelangt der von der Einspritzdüse 28 eingespritzte Kraftstoff durch den Steuerraum zwischen dem Ventilsitz 8 und dem Ventilteller 10 a in den mittleren Bereich des die Entladungselektrode 20 a der Zündkerze 20 enthalten­ den, oberen Teils des Brennraums 5. Infolgedessen kann sich kein Kraftstoff auf der Wandung des Brennraums 5 oder auf dem Ansaugventil 10 a ablagern, sondern wird der Kraftstoff unter Bildung eines reichen Gemisches in dem die Entladungs­ elektrode 20 a der Zündkerze 20 umgebenden Bereich konzen­ triert. Selbst wenn das Gemisch insgesamt mager ist, kann daher eine zuverlässige Zündung ohne Gefahr von Fehlzündun­ gen gewährleistet werden. Infolge der Drallströmung der An­ saugluft im Brennraum 5 breitet sich die Flamme schnell über den ganzen Brennraum 5 aus, so daß selbst im Niedriglastbe­ trieb eine einwandfreie Verbrennung des Gemisches erzielt wird.

In der Fig. 2 erkennt man, daß der in den Brenn­ raum 5 eingespritzte Kraftstoff die Drallströmung der Ansaug­ luft schneidet, so daß eine bessere Zerstäubung des Kraft­ stoffes gewährleistet wird. Infolge dieser Einspritzrichtung des Kraftstoffes wird nur ein kleiner Teil der Kraftstoff­ tröpfchen von der Drallströmung der Luft mitgerissen, so daß eine bessere Schichtung der Frischladung erzielt wird.

In der dargestellten Ausführungsform haben die Zweig­ ansaugöffnungen 6 a und 6 b solche Richtungen, daß die durch diese Öffnungen angesaugte Luft gegensinnige Drallströmun­ gen erzeugt. Dabei wird der Kraftstoff in den Bereich ge­ spritzt, in dem die Drallströmungen der über die Zweigan­ saugöffnungen 6 a und 6 b angesaugten Luft einander berühren, so daß der Kraftstoff selbst im Hochlastbetrieb des Motors fein zerstäubt wird.

Das Einspritzventil 28 ist auf einer Seite des Hilfsansaugkanals 25 angeordnet und so orientiert, daß in der Zeichenebene der Fig. 1 bzw. in der zu der Achse der Abtriebswelle des Motors normalen Ebene die Achse des Ein­ spritzventils 28 zu der Achse des Hilfsansaugkanals 25 im wesentlichen parallel ist. Infolgedessen hat der von dem Einspritzventil 28 eingespritzte Kraftstoff ebenso wie die Ansaugluft in dem Hilfsansaugkanal 25 eine große horizontale Geschwindigkeitskomponente, so daß der eingespritzte Kraft­ stoff in dem oberen Teil des Brennraums 5, insbesondere um die Entladungselektrode 20 a der Zündkerze 20 herum, kon­ zentriert und daher eine einwandfreie Verbrennung des Gemisches begünstigt wird.

In dem hier besprochenen Ausführungsbeispiel wird das Einspritzventil 28 in der Endphase des Ansaughubes, d.h. bei etwas vermindertem Ventilhub, betätigt, so daß der Ventil­ teller eine Abwärtsdiffusion des eingespritzten Kraftstoffes verhindert und daher die Schichtung der Frischladung weiter verbessert wird. Ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes gelangt im Bereich der Zündkerze 20 auf den Ventilsitz 8 und wird infolge der erhöhten Temperatur desselben verdampft, wodurch die Zündung verbessert wird.

Die in den Fig. 4 his 6 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der vorhergehenden, so daß ent­ sprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und nicht näher beschrieben sind. In dieser Ausführungsform ist in der Einspritzdüse 28 a des Einspritzventils 28 eine Blende mit einem Schlitz 28 b angeordnet, der gemäß Fig. 6 horizontal langgestreckt ist, so daß der Kraftstoff in einem Strahl eingespritzt wird, der in der vertikalen Richtung nur dünn und in der horizontalen Richtung breit ist. Dies ist in den Fig. 4 und 5 bei B gezeigt. Infolgedessen wird der eingespritzte Kraftstoff im oberen Teil des Brennraums 5 konzentriert und eine geschichtete Frischladung erhalten. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß beim Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum weniger Kraftstoff auf den Ventilteller und den Ventilsitz 8 gelangt.

In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Er­ findung ist der Zylinderkopf 4 mit einer Rippe 4 f ausgebil­ det, die in der Einspritzrichtung des Kraftstoffs gesehen hinter der Entladungselektrode 20 a der Zündkerze 20 angeord­ net ist und einen Durchtritt des eingespritzten Kraftstoffes durch den Bereich der Zündkerze 20 verhindert. Infolgedessen werden die Kraftstoffteilchen in dem die Entladungselektrode 20 a der Zündkerze 20 umgebenden Bereich konzentriert und wird dadurch die Zündfreudigkeit erhöht.

In der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Achse der Entladungselektrode 20 a der Zünd­ kerze 20 gegenüber der Mittellinie des Brennraums 5 ver­ setzt und ist der Zylinderkopf 4 mit einer einzigen Ansaug­ öffnung 6 und mit einer einzigen Auslaßöffnung 7 ausgebildet, die in den Brennraum 5 münden und ein Ansaugventil 10 bzw. ein Auslaßventil 11 enthalten. Wie in den vorhergehenden Ausfüh­ rungsformen ist ein Hilfsansaugkanal 25 vorgesehen. In die­ ser Ausführungsform ist das Einspritzventil 28 so angeord­ net, daß der Kraftstoff zu der Mitte des oberen Bereichs des Brennraums 5 hin eingespritzt wird. Damit die eingespritzten Kraftstoffteilchen in dem die seitlich versetzte Zündkerze 20 umgebenden Bereich konzentriert werden, ist die Anordnung so getroffen, daß der Ventilteller des Ansaugventils 10 den ein­ gespritzten Kraftstoff zu der Zündkerze 20 hin ablenkt.

In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist der Zylinderkopf 4 im wesentlichen ebenso ausgebildet wie in der Ausführungsform nach Fig. 8. Dagegen ist die Einspritzdüse 28 a des Einspritzventils 28 von einer Hülse 55 umgeben, die mit dem Zylinderkopf 4 einen die Hülse 55 umgebenden Ringraum 54 begrenzt. Dieser Ringraum 54 steht über einen Kanal 59 mit einer Luftpumpe 60 in Verbindung, die Luft aus einem Ansaug­ kanal 23 ansaugt, der sich zwischen einem Luftdurchsatzmesser 57 und der Drosselklappe 58 erstreckt. Infolgedessen pumpt die Luftpumpe 60 Luft in den Ringraum 54. Die Hülse 55 ist an ihrem vorderen Ende mit einer Mehrzahl von um ihren Umfang verteilten Öffnungen 55 a ausgebildet, die den Ringraum 54 mit dem Raum vor der Einspritzdüse 28 a verbinden. Infolgedessen tritt Druckluft aus dem Ringraum 54 durch die Öffnungen 55 a in den Raum vor der Einspritzdüse 28 a und wird durch diese Druckluft die Zerstäubung des von dem Einspritzventil 28 ein­ gespritzten Kraftstoffes verbessert. In üblichen Motoren wird eine solche Zerstäubungsluft infolge der Druckdifferenz abgegeben, die zwischen dem atmosphärischen Druck in dem An­ saugkanal 26 stromaufwärts von der Drosselklappe 58 einer­ seits und dem Ansaugdruck im Brennraum 5 andererseits vorhan­ den ist. Der beschriebene Motor für ein mageres Gemisch arbei­ tet aber gewöhnlich mit relativ weit offener Drosselklappe, so daß bei ihm die genannte Druckdifferenz relativ klein ist. Aus diesem Grund ist in der vorliegenden Ausführungsform die Luftpumpe 60 vorgesehen, die stromab des Luftdurchsatz­ messers 57 Luft aus dem Ansaugkanal 26 ansaugt. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß der Luftdurchsatzmesser 57 die ge­ samte in den Brennraum 5 gelangende Luftmenge mißt.

In der Fig. 10 erkennt man, daß das in dem Hilfs­ ansaugkanal 25 an seiner Einmündung in die Kanalstrecke 27 angeordnete Einspritzventil 28 mit einer Kraftstoffdosier­ einrichtung 61 verbunden ist, die ihrerseits mit einem Kraft­ stofftank 62 durch einen Kraftstoffzuführkanal 63 verbunden ist, in dem ein Kraftstoffsieb 64, eine Kraftstoffpumpe 65 und ein Kraftstoffdruckregelventil 66 angeordnet sind. Die Dosiereinrichtung 61 ist ferner durch einen Luftkanal 59 mit einer Luftpumpe 60 verbunden, die wie in der Ausführungsform nach Fig. 9 Luft aus dem Ansaugkanal 23 ansaugt. Zwischen der Luftpumpe 60 und der Dosiereinrichtung 61 enthält der Luftkanal 59 ein Luftdruckregelventil 67 und einen Windkessel 68.

Zur Steuerung der Dosiereinrichtung 61 dient ein Reg­ ler 71, dem ein Signal von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis­ detektor 73 und ein Luftdurchsatzsignal von dem Luftdurchsatz­ messer 57 zugeführt werden. Von der Dosiereinrichtung 61 wird überschüssiger Kraftstoff über eine Kraftstoffrückleitung 59 in den Kraftstofftank 62 zurückgeführt.

In dieser Ausführungsform bestimmt die Dosierein­ richtung 61 die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge und die bereits in dem Einspritzventil 28 dem Kraftstoff beizu­ mischende Luftmenge. Es wird somit der Kraftstoff in den Brennraum 5 im Gemisch mit in dem Einspritzventil beige­ mischter Luft eingespritzt.

In der Fig. 11 erkennt man, daß in der dort gezeig­ ten Ausführungsform der Zylinderkopf 4 ähnlich ausgebildet ist wie der in Fig. 5 gezeigte. Am Ende des das Einspritz­ ventil aufnehmenden Loches 4 d ist der Zylinderkopf 4 mit einer Vertiefung 4 e ausgebildet, die die Einspritzdüse 28 a des Einspritzventils 28 aufnimmt. In dieser Anordnung ragt die Einspritzdüse 28 a nicht in den Hilfsansaugkanal 25 hi­ nein, so daß das Einspritzventil 28 in der durch den Kanal 25 strömenden Ansaugluft keine Turbulenz erzeugt und daher in dem Brennraum 5 eine starke Drallströmung erzeugt werden kann. Man kann einer Turbulenz in der Luftströmung zusätzlich dadurch entgegenwirken, daß man den Zylinderkopf 4 am stromaufwärti­ gen Ende der Vertiefung 4 a mit einer Luftleitfläche 4 e′ aus­ bildet.

In der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform ist der Zylinderkopf 4 mit einer gemeinsamen Ansaugöffnung 6 ausge­ bildet, die ein Teil des Hauptansaugkanals 27 ist und sich in Zweigansaugöffnungen 6 a und 6 b verzweigt, die mit Ansaug­ ventilen 10 a bzw. 10 b versehen sind. Unter der Strecke 27 des Hauptansaugkanals ist wie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 ein Hilfsansaugkanal 25 vorgesehen. An einem der Zweigöffnung 6 b gegenüberliegenden Teil ist der Zylinderkopf 4 mit einer Auslaßöffnung 7 ausgebildet, die mit einem Auslaßventil 11 versehen ist. Auf einem gegenüber der Mitte X des Brennraums 5 versetzten, der Zweigansaugöffnung 6 a gegenüberliegenden Teil des Zylinderkopfes 4 ist eine Zünd­ kerze 20 montiert, die eine Entladungselektrode 20 a besitzt. Auf einer Seite des Hilfsansaugkanals 25 ist eine Vertie­ fung 4 e ausgebildet, die die Einspritzdüse 28 a des Einspritz­ ventils 28 aufnimmt. Die Vertiefung 4 e kann mit einer Luft­ leitfläche versehen sein, die der Luftleitfläche 4 e′ der vorhergehenden Ausführungsform entspricht.

Der Zylinderkopf 4 der in den Fig. 13 und 14 ge­ zeigten Ausführungsform ist mit denselben Einlaß- und Auslaß­ öffnungen ausgebildet wie der Zylinderkopf der Ausführungs­ form gemäß den Fig. 1 und 2. Daher sind entsprechende Tei­ le mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in der Ausfüh­ rungsform gemäß den Fig. 1 und 2 und werden diese Teile nicht näher beschrieben. In der Ausführungsform gemäß den Fig. 13 und 14 ist an der Einspritzdüse 28 a des Einspritz­ ventils 28 eine zylindrische Kappe 29 angebracht, deren Stirn­ wand mit Löchern 29 a ausgebildet ist, durch die hindurch der Kraftstoff in den Brennraum 5 gespritzt wird. Die Kappe 29 verbessert dank ihrer perforierten Stirnwand die Zerstäubung des Kraftstoffes und schirmt die Einspritzdüse 28 a gegen­ über dem Verbrennungsgas im Brennraum 5 ab.

In den Fig. 15 bis 17 ist ein Mehrzylindermotor gezeigt, in dem jeder Zylinder so ausgebildet ist wie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2. Daher sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in den Fig. 1 und 2. In der Ausführungsform gemäß den Fig. 15 bis 17 sind die je einem der Zylinder zugeordneten Einspritzventile 28 durch je eine Zweigleitung 30 a mit einer gemeinsamen Kraftstoffverteilerleitung 30 verbunden, in der der Kraftstoff in der durch den Pfeil F angegebenen Richtung zugeführt wird. In den Fig. 16 und 17 ist gezeigt, daß das Zweigrohr 30 a mit der Strömungsrichtung F des Kraftstoffes in dem Verteilerrohr 30 einen spitzen Winkel a einschließt, so daß in dem Kraftstoffverteilerrohr 30 und den Zweigrohren 30 a gebildete Luftblasen gemäß Fig. 17 unter der Wirkung des durch die Strömung F in dem Verteilerrohr 30 erzeugten Saug­ druckes aus den Zweigrohren abgesaugt und von dem Kraft­ stoffstrom F in dem Rohr 30 mitgerissen werden. Dieser Effekt ist von besonderem Vorteil in einem Motor, in dem das Einspritzventil nahe bei dem Brennraum angeordnet ist, weil in diesem Fall die dem Kraftstoff in dem Verteilerrohr 30 zugeführte Wärme die Neigung zur Blasenbildung verstärkt.

In dieser Ausführungsform schließen die Zweig­ rohre 30 a mit dem Verteilerrohr 30 gleiche Winkel ein, so daß die Einlaßteile 28 b der Einspritzventile 28 mit dem gleichen statischen Druck beaufschlagt werden und daher eine vergleich­ mäßigte Verteilung des Kraftstoffs gewährleistet ist. Ferner sind die Zweigansaugöffnungen 6 a der einzelnen Zylinder in derselben Richtung gekrümmt und auch die Öffnungen 6 b der einzelnen Zylinder in der gleichen Richtung gekrümmt und die Einspritzventile 28 jeweils auf derselben Seite der entspre­ chenden Ansaugventile 6 a angeordnet. Durch diese Ausbildung der Ansaugöffnungen und die Anordnung der Einspritzventile 28, die den einzelnen Zylindern zugeordnet sind, wird der Vorteil erzielt, daß eine gegenseitige Störung der den Zylindern zuge­ ordneten Einspritzventile 28 vermieden wird.

Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung beschrieben, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht eingeschränkt ist, da sie im Rahmen der Patentansprüche des Schutzumfanges der Patentansprüche abgeändert werden kön­ nen.

Claims (18)

1. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren, gekenn­ zeichnet durch einen Brennraum, einen Ansaugkanal, der über eine Ansaugöffnungsanordnung in den Brennraum führt, min­ destens ein in der Ansaugöffnungsanordnung angeordnetes An­ saugventil, ein in dem Hauptansaugkanal angeordnetes Steuer­ ventil, das bei mit kleiner Ansaugluftmenge arbeitendem Motor geschlossen und bei mit großer Ansaugluftmenge arbeitendem Motor offen ist, einen von dem Hauptansaugkanal abzweigen­ den Hilfsansaugkanal, der in die Ansaugöffnungsanordnung in dem Bereich mündet, in dem die Ansaugöffnungsanordnung in den Brennraum mündet, und eine Einspritzeinrichtung, die zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum dient und in dem Bereich angeordnet ist, in der der Hilfsansaugkanal in die Ansaugöffnungsanordnung mündet.

2. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugventil einen Absperrkörper mit einem Ventilteller und einem Ventilstößel besitzt, daß sich der Ventilteller auf einen Ventilsitz setzen kann, der in der Ansaugöffnungsanordnung ausgebildet ist, und daß das Einspritzventil so angeordnet ist, daß seine Achse gegenüber der des Ventilstößels versetzt ist und daß es den Kraftstoff in einen bei offenem Ansaugventil zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilteller vorhandenen Steuerraum spritzt.

3. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil einen Schlitz für den Durchtritt des Kraftstoffes besitzt.

4. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Betätigen des Einspritzventils derart, daß der Kraftstoff in der Endphase des Ansaughubes eingespritzt wird.

5. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Brennraums eine Zündkerze angeordnet und daß das Einspritz­ ventil so angeordnet ist, daß der Kraftstoff zu der Zündkerze hin eingespritzt wird.

6. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennraum auf der dem Einspritzventil entgegengesetzten Seite der Zündkerze ein Vorsprung vorgesehen ist.

7. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsansaugkanal tangential zu dem Brennraum angeordnet und das Einspritzventil zu dem Mittelpunkt einer kreisförmigen Begrenzung des Brenn­ raums hin gerichtet ist.

8. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungsan­ ordnung eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen besitzt und daß der Hilfsansaugkanal an einer der Ansaugöffnungen in dem Haupt­ ansaugkanal mündet.

9. Ansaugsystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansaugöffnungsanordnung zwei Ansaugöffnun­ gen besitzt, daß an Stellen, die zusammen mit den beiden An­ saugöffnungen die Ecken eines Quadrats bilden, zwei Auslaß­ öffnungen ausgebildet sind, und daß die Zündkerze im wesent­ lichen im Mittelpunkt einer kreisförmigen Begrenzung des Brennraums angeordnet ist.

10. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungs­ anordnung eine erste und eine zweite Ansaugöffnung besitzt, die an einem oberen Seitenwandteil des Brennraums angeord­ net sind, daß an einem der ersten Ansaugöffnung gegenüber­ liegenden Seitenwandteil des Brennraums eine Zündkerze ange­ ordnet und daß an einem der zweiten Ansaugöffnung gegenüber­ liegenden Seitenwandteil eine Auslaßöffnung vorgesehen ist.

11. Ansaugsystem für Verbrennungsmotore nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil mit Mitteln zum Zerstäuben des Kraftstoffes versehen ist.

12. Ansaugsystem für Verbrennungsmotore nach An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zer­ stäuben des Kraftstoffes eine Lochplatte umfassen, die einer Einspritzdüse des Einspritzventils gegenüberliegt.

13. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zer­ stäuben des Kraftstoffes eine Einrichtung zum Einleiten eines Luftstroms in einen von dem Einspritzventil abgegebenen Kraftstoffstrom umfassen.

14. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zer­ stäuben von Kraftstoff eine Luftbeimischungseinrichtung um­ fassen, die dazu dient, einer dosierten Kraftstoffmenge Luft beizumischen, so daß ein Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, und dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Einspritzventil zuzuführen.

15. Ansaugsystem für Mehrzylindermotoren mit einer Mehrzahl von Brennräumen, je einem der Brennräume zugeordne­ ten Hauptansaugkanälen, die durch je eine Ansaugöffnungsan­ ordnung in je einen der Brennräume führen, in je einer der Ansaugöffnungsanordnungen angeordneten Ansaugventilen, in je einem der Hauptansaugkanäle angeordneten Steuerventilen, die bei mit kleiner Ansaugluftmenge arbeitendem Motor ge­ schlossen und bei mit großer Ansaugluftmenge arbeitendem Mo­ tor offen sind, und von je einem der Hauptansaugkanäle ab­ zweigenden Hilfsansaugkanälen, die in je eine der Ansaug­ öffnungsanordnungen in dem Bereich münden, in dem die An­ saugöffnungsanordnung in den Brennraum mündet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für jeden Brennraum eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung vorgesehen ist, die eine Düse besitzt, die in dem Bereich angeordnet ist, in dem der Hilfsansaugkanal in die Ansaugöffnungsanordnung mündet, und die den Kraft­ stoff in den Brennraum einspritzt, und daß die Einspritz­ ventile für die einzelnen Brennräume auf derselben Seite der Ansaugöffnungsanordnung angeordnet sind.

16. Ansaugsystem für Mehrzylindermotoren nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch ein Kraftstoffverteilerrohr, das sich längs einer von den Brennräumen gebildeten Reihe er­ streckt und mit den Einspritzventilen durch je ein Zweig­ rohr verbunden ist, das in der Strömungsrichtung des Kraft­ stoffes in dem Kraftstoffverteilerrohr gesehen mit diesem einen spitzen Winkel einschließt.

17. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum eine Längsachse hat, daß der Hilfsansaugkanal von einem unteren Wandungsteil des Hauptansaugkanals abzweigt und sich im we­ sentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Brennraums er­ streckt und daß das Einspritzventil so angeordnet ist, daß es in einer Vertikalebene den Kraftstoff im wesentlichen parallel zu dem Hilfsansaugkanal einspritzt.

18. Ansaugsystem für Verbrennungsmotoren nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsansaugkanal tangential zu dem Brennraum angeordnet ist, so daß in dem Brennraum eine Drallströmung der Ansaugluft erzeugt wird, und daß in dem Brennraum an einer Stelle, an der die Drall­ strömung erzeugt wird, eine Zündkerze derart angeordnet ist, daß der Kraftstoff in Bezug zu der Zündkerze radial einwärts eingespritzt wird.