DE3908475A1

DE3908475A1 - Ansaugsystem fuer eine aufgeladene brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3908475A1
Application number: DE3908475A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Hitomi; Toshio Nishikawa; Humio Hinatase; Novuo Takeuti
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1989-09-28
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: DE3908475C2; JP2863927B2; US5033268A; JPH0230919A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansaugsystem für eine mit einem Turbolader ausgestattete Brennkraftmaschine.

Es besteht ein großer Bedarf, das Motor-Ausgangsdrehmoment einer aufgeladenen Brennnkraftmaschine im niedrigen Dreh zahlbereich zu erhöhen. Da der Abgasdruck im niedrigen Drehzahlbereich des Motors gering ist, kann der Motor nicht in zufriedenstellender Weise durch den Turbolader aufgeladen werden. Ferner kann, wie bekannt ist, bei der aufgeladenen Brennkraftmaschine die Verbrennungsenergie besser genutzt und die Kraftstoffausnutzung über den gesam ten Betriebsbereich der Maschine verbessert werden, indem der geometrische Verdichtungsgrad auf wenigstens 9, vor zugsweise auf wenigstens 10, erhöht wird. Wenn jedoch der geometrische Verdichtungsgrad auf ein solches Ausmaß er höht wird, so werden der Wirkverdichtungsgrad vergrößert und die Temperatur des Luft-Kraftstoffgemischs angehoben, so daß ein Klopfen des Motors hervorgerufen wird. Obgleich das Auftreten eines Motorklopfens unterdrückt werden kann, indem der Zeitpunkt des Schließens des Ansaugventils ver zögert wird, wodurch der Wirk-Verdichtungsgrad vermindert wird, so wird, wenn lediglich der Zeitpunkt des Schließens des Ansaugventils verzögert wird, das Luft-Kraftstoffge misch im niedrigen Drehzahlbereich des Motors zurück in Ansaugkanal geblasen. Dadurch wird zusammen mit der Tatsa che, daß die Ladeleistung des Turboladers im niedrigen Drehzahlbereich der Maschine mäßig ist, das Ausgangsdreh moment der Maschine im niedrigen Drehzahlbereich weiter vermindert.

Um einen Ausgleich für die Verminderung im Ausgangsdreh moment der Maschine im niedrigen Drehzahlbereich durch Auf laden der Maschine durch einen kinetischen Effekt der An saugluft zu erlangen, muß das Ansaugsystem so angeordnet oder ausgebildet werden, daß die Maschine durch den kineti schen Effekt der Ansaugluft bei einer im wesentlichen nie drigen Motordrehzahl aufgeladen werden kann. Wenn jedoch das Ansaugsystem derartig ausgebildet ist, so wirkt es da hingehend, die Ansaugluft-Ladeleistung im hohen Drehzahl bereich der Maschine herabzusetzen, wodurch das Ausgangs drehmoment der Maschine trotz des Aufladens durch den Tur bolader vermindert wird.

Im Hinblick auf die obigen Feststellungen ist es die primä re Aufgabe der Erfindung, ein Ansaugsystem für eine aufgela dene Maschine zu schaffen, durch das das Ausgangsdrehmo ment der Maschine im niedrigen Drehzahlbereich erhöht wer den kann, ohne das Ausgangsdrehmoment der Maschine in deren hohem Drehzahlbereich nachteilig zu beeinflussen.

Ein Ziel der Erfindung ist hierbei darin zu sehen, ein An saugsystem für eine aufgeladene Maschine zu schaffen, durch das die obige Aufgabe gelöst wird und gleichzeitig eine Verminderung des Wirk-Verdichtungsgrades, um das Motorklop fen zu unterdrücken, erreicht werden kann.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen, das einen an seinem einen Ende mit einem Brennraum der Ma schine und an seinem anderen Ende mit der Atmosphäre ver bundenen Ansaugkanal sowie einen Turbolader mit einer in einem Abgaskanal der Maschine angeordneten Turbine, die durch den Druck des durch den Abgaskanal strömenden Abga ses gedreht wird, und mit einem im Ansaugkanal angeordne ten Kompressor, der zu seinem Antrieb mit der Turbine be trieblich verbunden ist, umfaßt. Dieses Ansaugsystem zeich net sich dadurch aus, daß eine Ladedruck-Steuereinrichtung vorhanden ist, die den Aufladedruck stromab vom Kompres sor begrenzt, so daß dieser Druck einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt, daß der Ansaugkanal einen stromab vom Kompressor befindlichen ersten sowie zweiten Druckfortpflan zungsweg umfaßt, daß eine Umschalteinrichtung vorhanden ist, die die Druckfortpflanzungswege ändert, so daß die durch den Ansaughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im wesentlichen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem niedrigen Drehzahlbereich unter hoher Belastung arbeitet, und im we sentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem hohen Drehzahlbe reich arbeitet, fortgepflanzt wird, daß der den ersten Druckfortpflanzungsweg bestimmende Abschnitt des Ansaugka nals so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaugluft, welcher bei einer vor bestimmten Motordrehzahl im niedrigen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhalten werden kann, wobei der Teil des An saugkanals, der den zweiten Fortpflanzungsweg bestimmt, so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaugluft im hohen Drehzahlbereich, wenn die Druckwelle längs des zweiten Druckfortpflanzungs weges fortgepflanzt wird, besser ist, als wenn die Druck welle längs des ersten Druckfortpflanzungsweges sich aus breitet, und daß die vorbestimmte Motordrehzahl niedriger als eine Grenz-Motordrehzahl für den zweiten Druckfort pflanzungsweg ist, welche die Motordrehzahl ist, bei wel cher die Ladedruck-Steuereinrichtung beginnt, den Auflade druck abzusenken, wenn die Motordrehzahl mit der weit ge öffneten Drosselklappe erhöht wird, während die Druckwelle sich längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges ausbreitet.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen, das einen an seinem einen Ende über eine Ansaugöffnung mit einem Brennraum der Maschine und an seinem anderen Ende mit der Atmosphäre verbundenen Ansaugkanal, ein die Ansaug öffnung öffnendes sowie schließendes Einlaßventil, sowie einen Turbolader mit einer in einem Abgaskanal der Maschine angeordneten Turbine, die durch den Druck des durch den Abgaskanal strömenden Abgases gedreht wird, und mit einem im Ansaugkanal angeordneten Kompressor, der zu seinem An trieb mit der Turbine betrieblich verbunden ist, umfaßt. Dieses Ansaugsystem zeichnet sich dadurch aus, daß eine Ladedruck-Steuereinrichtung vorhanden ist, die den Auflade druck stromab vom Kompressor begrenzt, so daß dieser Druck einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt, daß der Ansaugka nal einen stromab vom Kompressor befindlichen ersten sowie zweiten Druckfortpflanzungsweg umfaßt, daß eine Umschalt einrichtung vorhanden ist, die die Druckfortpflanzungswege ändert, so daß die durch den Ansaughub des Brennraumes er zeugte Druckwelle im wesentlichen längs des ersten Druck fortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Dreh zahl in einem niedrigen Drehzahlbereich unter hoher Bela stung arbeitet, und im wesentlichen längs des zweiten Druck fortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem hohen Drehzahlbereich arbeitet, fortgepflanzt wird, daß der den ersten Druckfortpflanzungsweg bestimmen de Abschnitt des Ansaugkanals so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaug luft, welcher bei einer vorbestimmten Motordrehzahl im niedrigen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhalten wer den kann, wobei der Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflanzungsweg bestimmt, so ausgebildet wird, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der An saugluft im hohen Drehzahlbereich, wenn die Druckwelle längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges fortgepflanzt wird, besser ist, als wenn die Druckwelle längs des ersten Druckfortpflanzungsweges sich ausbreitet, daß die vorbe stimmte Motordrehzahl niedriger ist als eine Grenz-Motor drehzahl für den zweiten Druckfortpflanzungsweg, welche die Motordrehzahl ist, bei welcher die Ladedruck-Steuerein richtung beginnt, den Aufladedruck abzusenken, wenn die Motordrehzahl mit der weit geöffneten Drosselklappe er höht wird, während die Druckwelle sich längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges ausbreitet, und daß der Schließ zeitpunkt des Einlaßventils nicht vor 40° nach dem unte ren Totpunkt festgesetzt ist, wobei das Einlaßventil als in seiner Schließstellung befindlich angesehen wird, wenn der Ventilhub nicht größer als 1 mm ist.

Wie in den JP-PatOSen 62-1 21 828 und 61-1 57 716 der Anmelderin offenbart ist, gibt es zwei bekannte Arten von Ansaugsyste men, die dazu ausgebildet sind, Maschinen mittels eines kinetischen Effekts der Ansaugluft aufzuladen. Die eine ist eine Art, bei der ein Beharrungs-Abstimmeffekt der An saugluft verwendet wird, während die andere eine Art ist, bei der ein Resonanz-Abstimmeffekt der Ansaugluft genutzt wird. Die erste Art wird als "Beharrungs-Aufladeansaugsy stem" bezeichnet, wobei das Aufladen durch das Beharrungs- Aufladeansaugsystem als die "Beharrungsaufladung" im fol genden bezeichnet wird. In gleichartiger Weise wird die zweite Art "Resonanz-Aufladeansaugsystem" genannt, wobei das Aufladen durch das Resonanz-Aufladeansaugsystem im fol genden als "Resonanzaufladen" bezeichnet wird.

Die Motordrehzahl, bei der die Aufladewirkung durch den kinetischen Effekt der Ansaugluft ein Maximum wird, wird als die Motordrehzahl bestimmt, bei der der volumetri sche Füllungsgrad einen Maximalwert erreicht, wobei der volumetrische Füllungsgrad durch die folgende Formel wie dergegeben wird:

Ve = G/P 1 · Vn,

worin Ve den volumetrischen Füllungsgrad, G die tatsäch lich in den Brennraum eingeführte Gasmasse, P 1 die Gasdich te im Ansaugkanal stromab vom Kompressor des Turboladers und Vn das Volumen des Brennraumes, wenn der Kolben im un teren Totpunkt (UT) ist, angeben.

Die Motordrehzahl, bei der die Aufladewirkung durch den kinetischen Effekt der Ansaugluft zu einem Maximum wird, wird im folgenden als die "Abstimm-Motordrehzahl" bezeich net. Diese Abstimm-Motordrehzahl hängt von der Länge, dem Durchmesser, dem Volumen u. dgl. des Ansaugkanals ab und kann mathematisch bestimmt werden, worauf im folgenden in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Ausführungsformen im einzelnen eingegangen werden wird.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von verschiedenen Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mit einem Ansaug system in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Aufladewirkung durch den kinetischen Effekt der Ansaugluft;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Wirkung des in Fig. 1 gezeigten Ansaugsystems;

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Ventil-Zeitsteu erung bei dem in Fig. 1 gezeigten Ansaugsystem;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit einem An saugsystem in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer mit einem An saugsystem in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung des in Fig. 6 gezeigten Ansaugsystems;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer mit einem An saugsystem in einer vierten erfindungsgemäßen Aus führungsform ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung des in Fig. 8 gezeigten Ansaugsystems;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer mit einem An saugsystem in einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer mit einem An saugsystem in einer sechsten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer V6-Brennkraft maschine, die mit einem Ansaugsystem in einer sie benten Ausführungsform gemäß der Erfindung ausge stattet ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein 4-Zylindermotor 1 mit einem Ansaug system in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung ausge stattet und hat in einer Reihe angeordnete erste bis vier te Zylinder 2 a-2 d, deren Zündfolge 1-3-4-2 ist. Jeder Zylinder ist mit einer Ansaugöffnung 4, die zu vorbestimm ten Zeitpunkten durch ein (nicht gezeigtes) Einlaßventil geöffnet sowie geschlossen werden, und mit einer Auslaß öffnung 6, die zu vorbestimmten Zeitpunkten durch ein (nicht gezeigtes) Auslaß- oder Auspuffventil geöffnet und geschlossen werden, versehen. Die Ansaugöffnungen für die jeweiligen Zylinder 2 a-2 d sind durch einen Ansaugkanal 7 mit der Atmosphäre verbunden. Der Ansaugkanal 7 umfaßt getrennte Ansaugkanäle 8 a-8 d, die jeweils mit den Zylin dern 2 a-2 d verbunden sind, einen ersten Ansaugkanalzweig 9, mit dem die stromaufwärtigen Enden der getrennten Ansaug kanäle 8 a sowie 8 d für den ersten und vierten Zylinder 2 a und 2 d verbunden sind, sowie einen zweiten Ansaugkanalzweig 10, mit dem die stromaufwärtigen Enden der getrennten An saugkanäle 8 b und 8 c für den zweiten und dritten Zylinder 2 b und 2 c in Verbindung stehen. Das bedeutet, daß sich die getrennten Ansaugkanäle für zwei Zylinder, deren Ansaug hübe voneinander in der Zeitsteuerung um 360° unterschied lich sind, vereinen und mit einem Ansaugkanalzweig verbun den sind. Die beiden Zylinder, die jeweils mit dem ersten und zweiten Ansaugkanalzweig 9 und 10 in Verbindung stehen, zünden folglich nicht einer nach dem anderen.

Die stromaufwärtigen Enden der beiden Ansaugkanalzweige 9 und 10 vereinigen sich, um ein Verbindungsstück oder Verzweigungsteil 14 zu bilden, das über einen gemeinsamen Ansaugkanal 11, der im stromaufwärtigen Bereich mit einem (nicht gezeigten) Luftfilter versehen ist, mit der Atmo sphäre in Verbindung steht. Der erste und zweite Ansaugka nalzweig 9 und 10 sind untereinander an jeweils mittig ge legenen Stellen durch einen Verbindungskanal 12 verbunden. An den entgegengesetzten Enden des Verbindungskanals 12 ist jeweils ein Ein-Aus-Ventil 13 angeordnet, die den Ver bindungskanal 12 synchron miteinander unter der Steuerung von einem Steuergerät 30 öffnen und schließen. Das Verzwei gungsteil 14 der beiden Ansaugkanalzweige 9 und 10 bildet ein erstes Druckreflexionsteil, während der Verbindungska nal 12 ein zweites Druckreflexionsteil ist. Drosselklap pen 31 zur Regelung der Ansaugluftmenge sind in den jewei ligen Ansaugkanalzweigen 9 und 10 angeordnet.

Ein Kompressor 15 a des Turboladers 15 befindet sich stromab von dem (nicht gezeigten) Luftfilter im gemeinsamen Ansaug kanal 11, und stromab vom Kompressor 15 ist ein Zwischen kühler 16 angeordnet. Die Auspuff- oder Auslaßöffnungen 6 stehen mit der Atmosphäre über einen Abgaskanal 17 in Verbindung, wobei eine Turbine 15 b des Turboladers 15 im Abgaskanal 17 angeordnet und antriebsseitig mit dem Kom pressor 15 a verbunden ist, um der Ansaugluft mittels des Abgasdrucks eine Druckerhöhung zu vermitteln. Der Abgaska nal 17 ist mit einem Umgehungskanal 18 versehen, der so angeschlossen ist, daß die Turbine 15 b des Turboladers 15 umgangen wird. Der Umgehungskanal 18 ist normalerweise durch ein Regelventil 19 oder einen in das Freie führenden Nebenauslaß geschlossen und wird geöffnet, wenn der Druck im Ansaugkanal 7 stromab vom Kompressor 15 a einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Das Regelventil 19 ist mit der Membran 41 eines Stellan triebs 40 verbunden, die durch Federn 41 a belastet wird, um das Regelventil 19 zu schließen, und die dem Druck im Ansaugkanal 7 stromab vom Kompressor 15 a über eine Verbin dungsleitung 42 ausgesetzt ist, so daß auf die Membran 41 ein Druck zum Öffnen des Regelventils 19 ausgeübt wird. Die Druckkraft der Federn 41 a wird so gewählt, daß der auf die Membran 41 wirkende Druck die Kraft der Federn 41 zum Öffnen des Regelventils 19 überwindet, wenn die Motordreh zahl einen vorbestimmten Wert erreicht, worauf noch einge gangen werden wird.

Das Steuergerät 30 schließt die Ein-Aus-Ventile 13, um die Verbindung zwischen dem ersten sowie zweiten Ansaugkanal zweig 9 sowie 10 über den Verbindungskanal 12 zu unterbre chen, wenn die Motordrehzahl in einem niedrigen Drehzahl bereich der Maschine liegt, und es schließt die Ventile 13, wenn sich die Motordrehzahl in einem hohen Drehzahlbe reich befindet.

Das Ansaugsystem in dieser Ausführungsform ist derart aus gebildet, daß ein Beharrungs-Aufladeeffekt, der ein Maxi mum bei einer Motordrehzahl N 1 im niedrigen Drehzahlbereich der Maschine wird, erlangt werden kann, wenn die Ein-Aus- Ventile 13 geschlossen sind. Das bedeutet, daß bei geschlos senen Ventilen 13 eine nahe der Ansaugöffnung 4 für einen der Zylinder bei Beginn des Ansaughubes des Zylinders er zeugte negative Druckwelle (Fig. 2-a) stromauf längs des entsprechenden Ansaugkanalzweiges (9 oder 10) fortgepflanzt und am ersten Druckreflexionsteil 14, d.h. dem Verzweigungs teil des ersten und zweiten Ansaugkanalzweiges, reflektiert wird. Die negative Druckwelle wird, wenn sie reflektiert wird, in eine positive Druckwelle umgewandelt, welche sich stromab ausbreitet und auf die Ansaugöffnung 4 desselben Zylinders wirkt, so daß eine größere Ansaugmenge in den Zylinder zwangsweise eingeführt wird.

Darüber hinaus ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß ein Beharrungs-Aufladeeffekt, der zu einem Maximum bei einer Motordrehzahl N 2 im hohen Drehzahl bereich der Maschine wird, erlangt werden kann, wenn die Ein-Aus-Ventile 13 geöffnet sind. Das bedeutet, daß bei geöffneten Ventilen 13 eine nahe der Ansaugöffnung 4 für einen der Zylinder am Beginn des Ansaughubes des Zylin ders erzeugte negative Druckwelle (Fig. 2-a) stromauf längs des zugehörigen Ansaugkanalzweiges (9 oder 10) fortge pflanzt und am zweiten Druckreflexionsteil 12, d.h. dem Verbindungskanal, das bzw. der dem Zylinder näher ist als das erste Druckreflexionteil 14, reflektiert wird. Die ne gative Druckwelle wird in eine positive Druckwelle, wenn sie reflektiert wird, umgewandelt und wirkt auf die An saugöffnung 4 desselben Zylinders, so daß zwangsläufig eine größere Ansaugmenge in den Zylinder eingebracht wird.

Ferner ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so aus gebildet, daß ein Resonanz-Aufladeeffekt, der ein Maximum bei einer Motordrehzahl N 3, die höher ist als die Motor drehzahl N 2, wird, erlangt werden kann, wenn die Ein-Aus- Ventile 13 geöffnet sind. Bei der Resonanzaufladung wirkt eine am Ende des Ansaughubes von einem der Zylinder, die mit demselben Ansaugkanalzweig (9 oder 10) verbunden sind und deren Saughübe zueinander in der Zeit um 360° unter schiedlich sind, erzeugte positive Druckwelle (Fig. 2-b) auf die Ansaugöffnung 4 für den anderen Zylinder, um eine größere Ansaugluftmenge in den Zylinder zwangsläufig einzu führen. In Fig. 2 sind mit OT der obere Totpunkt, mit UT der untere Totpunkt, mit IO der Einlaßventil-Öffnungszeit punkt und mit IC der Einlaßventil-Schließzeitpunkt be zeichnet.

Wenn die Motordrehzahl allmählich bei weit geöffneten Dros selklappen 31 erhöht wird, so steigt der Druck im Ansaugka nal 7 stromab vom Kompressor 15 a allmählich an. Erreicht der Druck einen vorbestimmten Wert, so beginnt das Regel ventil 19, den Umgehungskanal 18 zu öffnen. Bei geöffnetem Umgehungskanal 18 strömt ein Teil des Abgases durch diesen Umgehungskanal 18, und die Abgasmenge, die zur Drehung der Turbine 15 b dient, wird begrenzt, so daß der Aufladedruck im wesentlichen auf den vorbestimmten Wert gedrückt oder beschränkt wird. Der Druck im Ansaugkanal 7 stromabwärts vom Kompressor 15 a erreicht den vorbestimmten Wert bei einer niedrigeren Motordrehzahl, wenn die Ein-Aus-Ventile 13 geschlossen sind, als wenn diese Ventile 13 offen sind.

Die Motordrehzahl, bei der der Druck den vorbestimmten Wert erreicht, wird im folgenden als die "Grenz-Motordrehzahl", d.h. eine begrenzte oder gesperrte Motordrehzahl, bezeich net, und die Grenz-Motordrehzahl bei geschlossenen Ein-Aus- Ventilen 13 wird als "Grenz-Motordrehzahl für den Nieder drehzahl-Druckfortpflanzungsweg", d.h. für den Fortpflan zungsweg bei dem Druck mit niedrigerer Drehzahl, bezeich net, während die Grenz-Motordrehzahl, wenn die Ein-Aus- Ventile 13 geöffnet sind, als die "Grenz-Motordrehzahl" für den "Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg" bezeichnet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Abstimm-Motordreh zahl N 1 für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg, d.h. die Motordrehzahl, bei der der Beharrungs-Aufladeeffekt maximiert wird, wenn die Ein-Aus-Ventile 13 geschlossen sind, niedriger festgesetzt als die Grenz-Motordrehzahl für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg. Bei der vorlie genden speziellen Ausführungsform ist die Grenz-Motordreh zahl für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg höher als die Resonanz-Abstimm-Motordrehzahl N 3, wie in Fig. 3 gezeigt ist, in welcher die Grenz-Motordrehzahl für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg mit N 4 angegeben ist.

Ferner werden bei dieser speziellen Ausführungsform die Einlaßventile bei 60° nach dem UT geschlossen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Einlaßventile werden als geschlossen ange sehen, wenn der Ventilhub nicht größer als 1 mm ist.

Bei dem Ansaugsystem dieser Ausführungsform kann durch den Beharrungs-Aufladeeffekt der Ansaugluft der volumetrische Füllungsgrad in zufriedenstellender Weise im niedrigen Drehzahlbereich der Maschine erhöht werden, in dem herkömm licherweise die Wirkung des Turboladers 15 auf Grund des mäßigen Abgasdrucks nicht zufriedenstellend gewesen ist.

Da die Aufladewirkung durch den kinetischen Effekt der An saugluft auch in dem hohen Drehzahlbereich der Maschine, der niedriger als die Grenz-Motordrehzahl für den Höher drehzahl-Druckfortpflanzungsweg ist, durch Öffnen der Ein- Aus-Ventile 13 erlangt werden kann, kann ferner der volume trische Füllungsgrad im niedrigen Drehzahlbereich verbes sert werden, ohne am volumetrischen Füllungsgrad im hohen Motordrehzahlbereich einen Verlust zu erleiden, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Weil der Schließzeitpunkt der Einlaßventile verzögert wird und die Einlaßventile geschlossen werden, nachdem der Kol ben den UT durchlaufen hat, wird zwar der Wirk-Verdichtungs grad vermindert. Auf Grund der Aufladewirkung durch den kinetischen Effekt der Ansaugluft wird jedoch im Gegensatz hierzu der volumetrische Füllungsgrad erhöht, wie aus der Fig. 3 deutlich wird. In zum Aufladen durch den Turbolader 15 gegensätzlicher Weise hebt gleichzeitig das Aufladen durch den kinetischen Effekt der Ansaugluft nicht die Tem peratur des in den Brennraum eingeführten Luft-Kraftstoff gemischs an, so daß folglich das Auftreten des Motorklop fens unterdrückt werden kann.

Die Abstimm-Motordrehzahl kann auf einen gewünschten Wert durch Wahl der Länge, des Durchmessers, des Volumens u.dgl. des Druckausbreitungssystems festgesetzt werden. Beispiels weise kann die Beharrungs-Abstimm-Motordrehzahl N 1 für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg in dieser Ausführungs form auf der Grundlage der folgenden Formel bestimmt werden:

N 1 = Rν/6,

worin R den Kurbelwinkel (°), für den das Einlaßventil geöffnet wird, und ν die Eigenfrequenz der Luftsäule in der Ansaugleitung ist, die aus dem stromab von der Verbindungs stelle 14 liegenden Teil einer der Zweigansaugleitungen und den mit der Zweigansaugleitung verbundenen Einzel-Ansaug leitungen besteht. Die Eigenfrequenz ν ist durch die folgende Formel gegeben:

ν = a/4 (l + l′ · f/f′ + Vm/f) ,

worin l die Länge (in m) des Ansaugkanals zwischen einem (z.B. 2 a) der mit demselben Ansaugkanalzweig (z. B. 9) ver bundenen Zylinder und dem ersten Druckreflexionsteil 14, f die mittlere Querschnittsfläche (in m²) des Ansaugkanals zwischen diesem einen Zylinder und dem ersten Druckre flexionsteil 14, l′ die Länge (in m) des Ansaugkanals zwi schen dem anderen Zylinder (z.B. 2 d) und dem Verzweigungs teil der getrennten Ansaugkanäle 8 a sowie 8 d für die bei den Zylinder (d.h. die Länge des getrennten Ansaugkanals 8 d), f′ die mittlere Querschnittsfläche (in m²) des Ansaug kanals zwischen dem anderen Zylinder (z.B. 2 d) und dem Ver zweigungsteil der getrennten Ansaugkanäle 8 a sowie 8 d für die beiden Zylinder, a die Schallgeschwindigkeit und Vm das mittlere Volumen (in m³) des Brennraumes während der Zeit, in der das Einlaßventil offen ist, bezeichnen.

Die Beharrungs-Abstimm-Motordrehzahl N 2 für den Höherdreh zahl-Druckfortpflanzungsweg kann bei dieser Ausführungs form in gleichartiger Weise bestimmt werden, indem die Län ge des Ansaugkanals zwischen einem der Zylinder und dem zweiten Druckreflexionsteil sowie die mittlere Quer schnittsfläche von diesem für l und f jeweils in der obigen Formel substituiert werden.

Die Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei zu Teilen der Fig. 1 gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind und nicht näher er läutert werden. Bei dieser Ausführungsform sind die getrenn ten Ansaugkanäle 8 a und 8 d für den ersten und vierten Zylin der 2 a sowie 2 d mit einem ersten Ansaugkanalzweig 9′ und die getrennten Ansaugkanäle 8 b und 8 c für den zweiten und dritten Zylinder 2 b sowie 2 c mit einem zweiten Ansaugkanal zweig 10′ verbunden. Die stromaufwärtigen Enden der jewei ligen Ausaugkanalzweige 9′ und 10′ vereinigen sich mit einander, um ein Verzweigungsteil 14 zu bilden, an das das stromabwärtige Ende des gemeinsamen Ansaugkanals 11 ange schlossen ist. Das Verzweigungsteil 14 bestimmt ein erstes Druckreflexionsteil. Der erste und zweite Ansaugkanalzweig 9′ und 10′ sind untereinander durch einen Verbindungskanal 12′, der ein zweites Druckreflexionsteil bestimmt, verbun den. Der Verbindungskanal 12′ ist mit einem Ein-Aus-Ventil 13 versehen, das unter der Wirkung des Steuergeräts 30 den Verbindungskanal 12′ öffnet bzw. schließt.

Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß eine Beharrungs-Aufladewirkung, die bei einer Motordrehzahl N 1 im niedrigen Drehzahlbereich ihr Maximum erreicht, erhal ten werden kann, wenn das Ein-Aus-Ventil 13 geschlossen ist. In der Schließlage dieses Ventils 13 wird eine nahe der Ansaugöffnung 4 für einen der Zylinder am Beginn des Saughubes des Zylinders erzeugte negative Druckwelle strom auf längs des zugehörigen Ansaugkanalzweiges (9′ oder 10′) fortgepflanzt und am ersten Druckreflexionsteil 14, d.h. dem Verzweigungsteil des ersten und zweiten Ansaugkanal zweiges, reflektiert. Die negative Druckwelle wird, wenn sie reflektiert wird, in eine positive Druckwelle umgewan delt, die stromabwärts fortgepflanzt wird und auf die An saugöffnung 4 desselben Zylinders wirkt, so daß eine größe re Ansaugmenge zwangsläufig in den Zylinder eingeführt wird.

Ferner ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so aus gestaltet, daß eine Beharrungs-Aufladewirkung, die ihren Maximalwert bei einer Motordrehzahl N 2 im hohen Drehzahl bereich der Maschine erreicht, erhalten werden kann, wenn das Ein-Aus-Ventil 13 geöffnet ist. Das bedeutet, daß, wenn dieses Ventil 13 geöffnet ist, eine nahe der Ansaugöffnung 4 für einen der Zylinder am Beginn des Ansaughubes dieses Zylinders erzeugte negative Druckwelle stromauf längs des zugehörigen Ansaugkanalzweiges (9′ oder 10′) fortgepflanzt und am zweiten Reflexionsteil (am Verbindungskanal) 12′, der zum Zylinder näherliegt als das erste Druckreflexions teil 14, reflektiert wird. Die negative Druckwelle wird, wenn sie reflektiert wird, in eine positive Druckwelle um gewandelt, welche stromab ausgebreitet wird und auf die Ansaugöffnung 4 des gleichen Zylinders wirkt, so daß eine größere Ansaugmenge zwangsläufig in den Zylinder einge bracht wird.

Darüber hinaus ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß eine Resonanz-Aufladewirkung, die bei einer Motordrehzahl N 3, welche höher ist als die Drehzahl N 2, ihr Maximum erreicht, erhalten werden kann, wenn das Ein-Aus-Ventil 13 geöffnet ist. Bei der Resonanzaufladung wird eine am Ende des Saughubes des einen der Zylinder, die mit demselben Ansaugkanalzweig (9′ oder 10′) verbunden sind und deren Saughübe sich voneinander in der Zeitsteue rung um 360° unterscheiden, erzeugte positive Druckwelle längs des stromaufwärtigen Teils des Ansaugkanalzweiges fortgepflanzt und wirkt auf die Ansaugöffnung 4 für den anderen Zylinder, um in den Zylinder eine größere Ansaug luftmenge unter Zwang einzuführen.

Die Beharrungs-Abstimm-Motordrehzahl N 1 für den Niederdreh zahl-Fortpflanzungsweg kann bei dieser Ausführungsform auf der Grundlage der folgenden Formel bestimmt werden:

N 1 = Rν/6,

worin R der Kurbelwinkel (°), bei dem das Einlaßventil geöffnet wird, und ν die Eigenfrequenz der Luftsäule in der Ansaugleitung ist, die aus dem zwischen der Ver bindungsstelle 14 und der stromabseitigen Verbindungs leitung 12′ liegenden Teil einer der Zweigansaugleitungen und den mit der Zweigansaugleitung verbundenen Einzel- Ansaugleitungen oder getrennten Ansaugkanälen besteht. Die Eigenfrequenz ν ist durch die folgende Formel gegeben:

ν = a/4 (l + V/f + Vm/f) ,

worin l die Länge (in m) des Ansaugkanals zwischen einem (z. B. 2 d) der mit demselben Ansaugkanalzweig (z.B. 9′) verbundenen Zylinder und dem ersten Druckreflexionsteil 14, f die mittlere Querschnittsfläche (in m²) des Ansaug kanals zwischen diesem einen Zylinder und dem ersten Druck reflexionsteil 14, V die Summe der Volumina des Ansaugka nals zwischen diesem einen Zylinder (2 d) und dem zweiten Druckreflexionsteil 12′ sowie des getrennten Ansaugkanals 8 a für den anderen Zylinder (2 a) und Vm das mittlere Volu men (in m³) des Brennraumes während der Zeit, in der das Einlaßventil geöffnet ist, wiedergeben.

Eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt, wobei zu Fig. 1 gleiche Teile mit densel ben Bezugszahlen bezeichnet sind und nicht erneut erläutert werden.

Bei dieser Ausführungsform sind die Zylinder 2 a-2 d mit einem gemeinsamen Ansaugkanal 111 über lange, getrennte Ansaugkanäle 111 a-111 d verbunden, welche an den stromauf wärtigen Enden sich vereinigen, um ein Verzweigungsteil 14 zu bilden, das das erste Druckreflexionsteil darstellt. Die getrennten Ansaugkanäle 111 a-111 d sind untereinander an jeweils zwischenliegenden oder mittigen Stellen durch einen Verbindungskanal 12 verbunden, welcher das zweite Druckreflexionsteil bestimmt. Der Verbindungskanal 12 ist an den Anschlußstellen zu den jeweiligen getrennten Ansaug kanälen 111 a-111 d mit Ein-Aus-Ventilen 113 a-113 d ver sehen, die untereinander gekoppelt sind und durch einen Stellantrieb 114 unter der Einwirkung des Steuergeräts 30 als Einheit geöffnet bzw. geschlossen werden. Das Steuer gerät 30 öffnet die Ein-Aus-Ventile 113 a-113 d im hohen Drehzahlbereich der Maschine. Ferner sind gemäß Fig. 6 ein Rückschlagventil 115, eine Unterdruckkammer 116 sowie ein Dreiwege-Magnetventil 117 vorhanden.

Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß eine Beharrungs-Aufladewirkung, die ihren Maximalwert bei einer Motordrehzahl N 1 im niedrigen Drehzahlbereich er reicht, erhalten werden kann, wenn die Ein-Aus-Ventile 113 geschlossen sind. Das bedeutet, daß im Schließzustand die ser Ventile 113 a-113 d eine in jedem der Zylinder 2 a-2 d am Beginn des Saughubes des Zylinders erzeugte negative Druckwelle stromauf längs des zugehörigen getrennten Ansaug kanals fortgepflanzt und am ersten Druckreflexionsteil 14 reflektiert wird. Die negative Druckwelle wird, wenn sie reflektiert wird, in eine positive Druckwelle umgewandelt, welche stromab fortgepflanzt wird und auf die Einlaßöff nung 4 desselben Zylinders wirkt, so daß unter Zwang eine größere Ansaugmenge in den Zylinder eingeführt wird.

Ferner ist das Ansaugsystem dieser Ausführungsform so aus gestaltet, daß eine Beharrungs-Aufladewirkung, die bei einer Motordrehzahl N 2 im hohen Drehzahlbereich ihr Maximum er reicht, erhalten werden kann, wenn die Ein-Aus-Ventile 113 a-113 d geöffnet sind. Sind diese Ventile 113 a-113 d offen, so wird eine in jedem der Zylinder 2 a-2 d am Beginn des Saughubes des Zylinders erzeugte negative Druckwelle stromauf längs des zugehörigen getrennten Ansaugkanals fortgepflanzt und am zweiten Druckreflexionsteil 12 reflek tiert. Die negative Druckwelle wird, wenn sie reflektiert wird, in eine positive Druckwelle umgewandelt, die stromab fortgepflanzt wird und auf die Einlaßöffnung 4 desselben Zylinders wirkt, so daß unter Zwang eine größere Ansaug menge in den Zylinder eingebracht wird.

Die Abstimm-Motordrehzahl N 1 für den Niederdrehzahl-Druck fortpflanzungsweg wird niedriger als die Grenz-Motordreh zahl für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg und hö her als die Grenz-Motordrehzahl für den Niederdrehzahl Druckfortpflanzungsweg festgesetzt. Die Abstimm-Motor-Dreh zahl N 2 für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg wird höher festgesetzt als die Grenz- Motordrehzahl für den Hö herdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg, wie in Fig. 7 gezeigt ist. In dieser Fig. 7 sind die Grenz-Motordrehzahl für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg und die Grenz-Motor drehzahl für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg je weils mit IC _H und IC _L angegeben.

Da bei dieser Ausführungsform der Ansaugkanal für jeden Zylinder von den Ansaugkanälen für die anderen Zylinder zwischen dem Zylinder und dem ersten Druckreflexionsteil 14 getrennt ist, unterliegt jeder Zylinder nicht den von den anderen Zylindern erzeugten Druckwellen, so daß folg lich die durch jeden Zylinder erzeugte Druckwelle begün stigt wird und eine bessere Beharrungs-Aufladewirkung bei den jeweiligen Abstimm-Motordrehzahlen N 1 und N 2 erlangt werden kann.

Bei dieser Ausführungsform kann das Ausgangsdrehmoment der Maschine im niedrigen Drehzahlbereich erhöht werden, ohne das Ausgangsdrehmoment der Maschine im hohen Drehzahlbe reich nachteilig zu beeinflussen, wie aus Fig. 7 deutlich wird, in der Änderungen des Motor-Ausgangsdrehmoments, der Ladeleistung, des volumetrischen Füllungsgrads und des La dedrucks mit der Motordrehzahl dargestellt sind. Der Ladewirkungs grad wird durch die folgende Formel wiedergegeben:

Ce = G/P 0 · Vn ,

worin Ce der Ladewirkungsgrad, G die tatsächlich in den Brenn raum eingeführte Gasmasse, P 0 die Gasdichte in der Atmo sphäre und Vn das Volumen des Brennraumes, wenn sich der Kolben im UT befindet, kennzeichnen.

Die Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführungsform gemäß der Er findung, wobei wiederum zu Fig. 1 gleiche Teile mit densel ben Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungs form sind der erste und vierte Zylinder 2 a und 2 d mit einem ersten Ansaugkanalzweig 121 jeweils durch getrennte Ansaugkanäle 8 a und 8 d verbunden, während der zweite und dritte Zylinder 2 b und 2 c mit einem zweiten Ansaugkanal zweig 122 jeweils über die getrennten Ansaugkanäle 8 b und 8 c verbunden sind. Der erste und zweite Ansaugkanalzweig 121 sowie 122 vereinigen sich an ihren jeweils stromauf wärtigen Enden zur Bildung eines Verzweigungsteils 14, das ein erstes Druckreflexionsteil darstellt. Der erste und zwei te Ansaugkanalzweig 121 und 122 sind miteinander an jeweils stromauf der Anschlußstellen der getrennten Ansaugkanäle an die Ansaugkanalzweige miteinander an zwischenliegenden Abschnitten durch einen Stromauf-Verbindungskanal 123 und an jeweiligen stromabwärtigen Enden durch einen Stromab-Ver bindungskanal 124 verbunden. Der Stromauf-Verbindungskanal 123 und der Stromab-Verbindungskanal 124 sind jeweils mit einem ersten sowie einem zweiten Ein-Aus-Ventil 125 bzw. 126 versehen. Der Stromauf-Verbindungskanal 123 stellt ein zweites Druckreflexionsteil dar, während der Stromab-Ver bindungskanal ein drittes Druckreflexionsteil bildet. Das erste und zweite Ein-Aus-Ventil 125 und 126 sind beide im niedrigen Drehzahlbereich der Maschine geschlossen, während bei einem Anstieg der Motordrehzahl das erste Ein-Aus-Ven til 125 zuerst bei einer ersten vorbestimmten Motordreh zahl und dann das zweite Ein-Aus-Ventil 126 bei einer zwei ten vorbestimmten Motordrehzahl, die über der ersten vorbe stimmten Motordrehzahl liegt, geöffnet wird. Das bedeutet, daß in einem Drehzahlbereich über dem zweiten vorbestimm ten Drehzahlbereich beide Ein-Aus-Ventile 125 und 126 offen sind.

Bei dieser Ausführungsform ist das Ansaugsystem so ausge bildet, daß es drei Abstimm-Drehzahlen aufweist, d.h. eine Abstimm-Drehzahl N 1 für den Niederdrehzahl-Druckfortpflan zungsweg, eine Abstimm-Drehzahl N 2 für den Druckfortpflan zungsweg bei mittlerer Drehzahl und eine Abstimm-Drehzahl N 3 für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg. Die Ab stimm-Drehzahl N 1 für den Niederdrehzahl-Druckfortpflan zungsweg wird höher als die Grenz-Motordrehzahl für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg IC _L und niedriger als die Grenz-Motordrehzahl für den Mittel- sowie Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg IC _M sowie IC _H, wie in Fig. 9 dargestellt ist, festgesetzt.

Die Fig. 10 zeigt eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungs form, die derjenigen von Fig. 8 ähnlich ist und bei der zu Fig. 8 gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeich net sind und folglich nicht erneut erläutert werden. Bei dieser Ausführungsform sind anstelle einer Verbindung des ersten sowie zweiten Ansaugkanalzweiges 121 sowie 122 durch den Verbindungskanal 123 die Ansaugkanalzweige 121 und 122 an ihren stromaufwärtigen Endbereichen in zwei Abschnitte aufgeteilt. Der erste Ansaugkanal 121 ist in Längsrichtung in einen ersten sowie zweiten Abschnitt 121 a sowie 121 b in seinem stromaufwärtigen Endbereich getrennt, wobei der erste Abschnitt 121 a mit einem Ein-Aus-Ventil 129 versehen ist. In gleichartiger Weise ist der zweite Ansaugkanalzweig 122 in seinem stromaufwärtigen Endbereich in einen ersten sowie zweiten Abschnitt 122 a und 122 b getrennt, wobei der erste Abschnit 122 a ein Ein-Aus-Ventil 130 aufweist. Die Ein-Aus-Ventile 129 und 130 werden als Einheit in dem Dreh zahlbereich des Motors, der über einer ersten vorbestimm ten Drehzahl liegt, geöffnet, während das Ein-Aus-Ventil 126 im stromabwärtigen Verbindungskanal 124 in einem Dreh zahlbereich geöffnet wird, der über einer zweiten vorbe stimmten Drehzahl liegt, welche größer als die erste vor bestimmte Drehzahl ist. Das bedeutet, daß bei dieser Aus führungsform das Ansaugsystem ebenfalls mit drei Abstimm- Motordrehzahlen versehen ist, d.h. eine Abstimm-Motordreh zahl für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg N 1, wenn die Ein-Aus-Ventile 126, 129 sowie 130 sämtlich ge schlossen sind, einer Abstimm-Motordrehzahl N 2 für den mittleren Drehzahl-Druckfortpflanzungsweg, wenn die Ein- Aus-Ventile 129 sowie 130 geöffnet sind und das Ein-Aus- Ventil 126 geschlossen ist, sowie einer Abstimm-Motordreh zahl N 3 für den Höherdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg, wenn die Ein-Aus-Ventile 126, 129 und 130 alle geöffnet sind. Diese drei Abstimm-Motordrehzahlen werden in der gleichen Weise wie bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform fest gesetzt.

Die Fig. 11 zeigt eine sechste erfindungsgemäße Ausführungs form, die derjenigen von Fig. 1 ähnlich ist, so daß folg lich lediglich die hierzu bestehenden Unterschiede im fol genden beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbindungskanal 12′ dazu vorgesehen, die Verbindungs stelle zwischen den getrennten Ansaugkanälen 8 a sowie 8 d mit dem ersten Ansaugkanalzweig 9 und die Verbindungsstelle der getrennten Ansaugkanäle 8 b sowie 8 c mit dem zweiten Ansaugkanalzweig 10 zu verbinden, wobei ein einzelnes Ein- Aus-Ventil 13′ im Verbindungskanal 12′ vorhanden ist. Die Betriebsweise dieser Ausführungsform ist nahezu die gleiche wie diejenige der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

Die Fig. 12 zeigt eine siebente Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei dieses Ansaugsystem bei einem V6-Motor zur Anwendung kommt. Dieser Motor 201 hat sechs Zylinder 202, wobei drei davon in der rechten Zylinderreihe 203 und die restlichen drei Zylinder in der linken Zylinderreihe 204 angeordnet sind. Die drei Zylinder in jeder Reihe zün den nicht einer nach dem anderen. Jeder Zylinder 202 in der rechten Reihe 203 ist über jeweils einen getrennten Ansaugkanal 205 mit einer ersten, im Volumen vergrößerten Kammer 206, die als großvolumige Kammer bezeichnet wird, verbunden. Jeder der Zylinder 202 in der linken Reihe 204 ist über jeweils einen Ansaugkanal 207 mit einer zweiten großvolumigen Kammer 208 verbunden. Die erste großvolumige Kammer 206 ist an einen ersten Ansaugkanalzweig 211 an ih rem stromaufwärtigen Ende angeschlossen, während die zweite großvolumige Kammer 208 an ihrem stromaufwärtigen Ende mit einem zweiten Ansaugkanalzweig 212 verbunden ist. Die erste und zweite großvolumige Kammer 206 und 208 sind unter einander an ihren stromabwärtigen Enden durch einen Ver bindungskanal 214 verbunden, in dem ein Ein-Aus-Ventil 215 liegt, das in einem Drehzahlbereich des Motors, der über einem vorbestimmten Drehzahlbereich liegt, unter der Wir kung des Steuergeräts 30 geöffnet wird.

Das Ansaugsystem dieser Ausführungsform ist so ausgestal tet, daß, wenn das Ein-Aus-Ventil 215 geschlossen ist, eine Resonanz-Aufladewirkung bei einer Motordrehzahl, die unter dem vorbestimmten Drehzahlwert liegt, erhalten werden kann und, wenn das Ventil 215 geöffnet ist, eine Resonanz- Aufladewirkung bei einer Motordrehzahl erlangt werden kann, welche höher als die vorbestimmte Drehzahl ist.

Bei dieser Ausführungsform wird die Resonanz-Abstimm-Motor drehzahl N 0 für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungsweg auf der Grundlage der folgenden Formel bestimmt:

N 0 = 60 · 2/3 · ν = 40 · ν ,

worin ν die Eigenfrequenz der Luftsäule in der Ansaugleitung ist, die aus einer der Zweigansaugleitungen, der mit der Zweigansaugleitung verbundenen großvolumigen Kammer und den mit der großvolumigen Kammer verbundenen Einzel- Ansaugleitungen oder getrennten Ansaugkanälen besteht, und durch die folgende Formel gegeben ist:

ν = a/4 [l₀ + (3 Vd + Vm + Ve)/F] ,

worin l₀ die Länge des Ansaugkanalzweiges (z. B. des ersten Ansaugkanalzweiges 211) zwischen der großvolumigen Kammer sowie der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Ein laßkanalzweig 211 und 212, F die mittlere Querschnittsflä che des Ansaugkanalzweiges, Ve das Volumen der großvolumi gen Kammer, Vd das Volumen eines jeden getrennten Ansaug kanals, Vm das mittlere Volumen des Brennraumes während des Saughubes und a die Schallgeschwindigkeit wiedergeben.

Auch bei dieser Ausführungsform wird die Resonanz-Abstimm- Motordrehzahl für den Niederdrehzahl-Druckfortpflanzungs weg No niedriger als die Grenz-Motordrehzahl, wenn das Ein- Aus-Ventil 215 geöffnet ist, festgesetzt.

Mit kurzen Worten gesagt, offenbart die Erfindung ein An saugsystem für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die mit einer Regeleinrichtung versehen ist, die den Ladedruck im Ansaugkanal stromab des Kompressors des Turboladers begrenzt, so daß dieser einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Der Ansaugkanal hat einen ersten sowie zweiten Druckfortpflanzungsweg stromab vom Kompressor. Die durch den Saughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle wird im wesentlichen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem niedrigen Drehzahlbereich unter starker Belastung arbeitet, und im wesentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem hohen Dreh zahlbereich arbeitet, ausgebreitet. Der Teil des Ansaugka nals, der den ersten Druckfortpflanzungsweg bestimmt, wird so ausgebildet, daß eine Aufladewirkung durch einen kineti schen Effekt der Ansaugluft, der bei einer vorbestimmten Motordrehzahl im niedrigen Drehzahlbereich sein Maximum erreicht, erlangt werden kann. Der Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflanzungsweg bestimmt, ist so ausgebildet, daß eine Aufladewirkung durch einen kineti schen Effekt der Ansaugluft im hohen Motordrehzahlbereich, wenn die Druckwelle längs des zweiten Druckfortpflanzungs weges ausgebreitet wird, besser ist, als wenn die Druckwelle längs des ersten Druckfortpflanzungsweges ausgebreitet wird. Die vorbestimmte Motordrehzahl ist niedriger als eine Grenz- Motordrehzahl für den zweiten Ansaugkanal.

Anstelle des dargestellten, ins Freie führenden Neben auslasses 19 kann auch eine Einrichtung zur Freisetzung des Aufladedruckes innerhalb des Ansaugsystems oder eine Einrichtung zur Änderung der Ladeleistung des Turboladers als Mittel zur Drucksteuerung in Betracht kommen.

Claims

1. Ansaugsystem für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, das einen an seinem einen Ende mit einem Brennraum (2 a-2 d, 202) der Maschine und an seinem anderen Ende mit der Atmosphäre verbundenen Ansaugkanal (11) sowie einen Turbolader (15) mit einer in einem Abgaskanal (17) der Maschine angeordneten Turbine (15 b), die durch den Druck des durch den Abgaskanal strömenden Abgases gedreht wird, und mit einem im Ansaugkanal an geordneten Kompressor (15 a), der zu seinem Antrieb mit der Turbine betrieblich verbunden ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Ladedruck-Steuereinrichtung (19) vorhanden ist, die den Aufladedruck stromab vom Kompressor (15 a) begrenzt, so daß dieser Druck einen vorbe stimmten Druck nicht übersteigt,
- daß der Ansaugkanal (11) einen stromab vom Kompres sor (15 a) befindlichen ersten sowie zweiten Druck fortpflanzungsweg (9, 10, 111 a-111 d, 121, 122, 211, 212) umfaßt,
- daß eine Umschalteinrichtung (13, 113 a-113 d, 125, 126, 129, 130, 215) vorhanden ist, die die Druckfort pflanzungswege ändert, so daß die durch den Ansaug hub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im wesentli chen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem niedrigen Drehzahlbereich unter hoher Belastung arbeitet, und im wesentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungs weges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem hohen Drehzahlbereich und unter hoher Last arbeitet, fortgepflanzt wird,
- daß der den ersten Druckfortpflanzungsweg bestimmen de Abschnitt des Ansaugkanals so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Ef fekt der Ansaugluft, welcher bei einer vorbestimm ten Motordrehzahl im niedrigen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhalten werden kann, wobei der Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflan zungsweg bestimmt, so ausgebildet ist, daß eine Auf ladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaug luft im hohen Drehzahlbereich, wenn die Druckwelle längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges fortge pflanzt wird, besser ist, als wenn die Druckwelle sich längs des ersten Druckfortpflanzungsweges aus breitet, und
- daß die vorbestimmte Motordrehzahl niedriger als eine Grenz-Motordrehzahl für den zweiten Druckfortpflan zungsweg ist, welche die Motordrehzahl ist, bei wel cher die Ladedruck-Steuereinrichtung beginnt, den Aufladedruck abzusenken, wenn die Motordrehzahl mit der weit geöffneten Drosselklappe (31) erhöht wird, während die Druckwelle sich längs des zweiten Druck fortpflanzungsweges ausbreitet.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflanzungsweg bestimmt, so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaugluft, der bei einer vorbestimmten Motordreh zahl im hohen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhal ten werden kann.

3. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung den Druckfortpflanzungs weg auf den zweiten Druckfortpflanzungsweg bei einer Motordrehzahl, die höher als die Grenz-Motordrehzahl für den zweiten Druckfortpflanzungsweg ist, um schaltet.

4. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Verdichtungsgrad des Brennraumes größer als 9 ist.

5. Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Verdichtungsgrad des Brennraumes größer als 10 ist.

6. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließzeitpunkt des Einlaßventils nicht vor 40° nach dem unteren Totpunkt festgesetzt und das Ein laßventil als geschlossen angesehen wird, wenn der Ven tilhub nicht größer als 1 mm ist.

7. Ansaugsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließzeitpuntk des Einlaßventils nicht vor 50° nach dem unteren Totpunkt festgesetzt und das Ein laßventil als geschlossen angesehen wird, wenn der Ventilhub nicht größer als 1 mm ist.

8. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Mehrzahl von Zylindern (2 a-2 d, 202) aufweist und die Zylinder in zwei Gruppen unter teilt sind, so daß die Ansaughübe der Zylinder in jeder Gruppe sich voneinander im Takt um 360° unterscheiden, daß die Zylinder in den beiden Gruppen jeweils an ein Paar von Ansaugkanalzweigen (9, 10, 121, 122, 211, 212) von denen jeder ein Paar von Druckreflexionsteilen (12, 14) aufweist, die zu den Zylindern in jeder Gruppe unterschiedliche Abstände haben, angeschlossen sind und daß die Umschalteinrichtung (13, 113 a-113 d, 125, 126, 129, 130, 215) das den Zylindern näherliegende Druckreflexionteil (12) unwirksam macht, wenn die durch den Ansaughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im wesentlichen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges fortgepflanzt werden soll, und das Druckreflexionsteil wirksam macht, wenn die durch den Ansaughub des Brenn raumes erzeugte Druckwelle im wesentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges fortgepflanzt werden soll.

9. Ansaugsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) vier Zylinder aufweist.

10. Ansaugsystem für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem an seinem einen Ende über eine Ansaugöffnung (4) mit einem Brennraum (2 a-2 d, 202) der Maschine und an seinem anderen Ende mit der Atmosphäre verbunde nen Ansaugkanal (11), mit einem die Ansaugöffnung öff nenden sowie schließenden Einlaßventil sowie mit einem Turbolader (15) mit einer in einem Abgaskanal (17) der Maschine angeordneten Turbine (15 b), die durch den Druck des durch den Abgaskanal strömenden Abgases ge dreht wird, und mit einem im Ansaugkanal angeordneten Kompressor (15 a), der zu seinem Antrieb mit der Tur bine betrieblich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Ladedruck-Steuereinrichtung (19) vorhanden ist, die den Aufladedruck stromab vom Kompressor (15 a) begrenzt, so daß dieser Druck einen vorbestimm ten Wert nicht übersteigt,
- daß der Ansaugkanal (11) einen stromab vom Kompres sor (15 a) befindlichen ersten sowie zweiten Druck fortpflanzungsweg (9, 10, 111 a-111 d, 121, 122, 211, 212) umfaßt,
- daß eine Umschalteinrichtung (13, 113 a-113 d, 125, 126, 129, 130, 215) vorhanden ist, die die Druckfort pflanzungswege ändert, so daß die durch den Ansaughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im wesentlichen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem niedrigen Dreh zahlbereich unter hoher Belastung arbeitet, und im wesentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungs weges, wenn die Maschine mit einer Drehzahl in einem hohen Drehzahlbereich und unter hoher Last arbeitet, fortgepflanzt wird,
- daß der den ersten Druckfortpflanzungsweg bestimmen de Abschnitt des Ansaugkanals so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Ef fekt der Ansaugluft, welcher bei einer vorbestimm ten Motordrehzahl im niedrigen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhalten werden kann, wobei der Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflan zungsweg bestimmt, so ausgebildet ist, daß eine Auf ladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaug luft im hohen Drehzahlbereich, wenn die Druckwelle längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges fortge pflanzt wird, besser ist, als wenn die Druckwelle sich längs des ersten Druckfortpflanzungsweges aus breitet,
- daß die vorbestimmte Motordrehzahl niedriger als eine Grenz-Motordrehzahl für den zweiten Druckfortpflan zungsweg ist, welche die Motordrehzahl ist, bei wel cher die Ladedruck-Steuereinrichtung beginnt, den Aufladedruck abzusenken, wenn die Motordrehzahl mit der weit geöffneten Drosselklappe (31) erhöht wird, während die Druckwelle sich längs des zweiten Druck fortpflanzungsweges ausbreitet, und
- daß der Schließzeitpunkt des Einlaßventils nicht vor 40° nach dem unteren Totpunkt festgesetzt ist, wobei das Einlaßventil als in seiner Schließstellung be findlich angesehen wird, wenn der Ventilhub nicht größer als 1 mm ist.

11. Ansaugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Ansaugkanals, der den zweiten Druckfortpflanzungsweg bestimmt, so ausgebildet ist, daß eine Aufladewirkung durch einen kinetischen Effekt der Ansaugluft, der bei einer vorbestimmten Motordreh zahl im hohen Drehzahlbereich ein Maximum wird, erhal ten werden kann.

12. Ansaugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung den Druckfortpflanzungsweg auf den zweiten Druckfortpflanzungsweg bei einer Motor drehzahl, die höher als die Grenz-Motordrehzahl für den zweiten Druckfortpflanzungsweg ist, umschaltet.

13. Ansaugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Verdichtungsgrad des Brennraumes größer als 9 ist.

14. Ansaugsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Verdichtungsgrad des Brennraumes größer als 10 ist.

15. Ansaugsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließzeitpunkt des Einlaßventils nicht vor 50° nach dem unteren Totpunkt festgesetzt und das Ein laßventil als geschlossen angesehen wird, wenn der Ventilhub nicht größer als 1 mm ist.

16. Ansaugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Mehrzahl von Zylindern (2 a-2 d, 202) umfaßt und die Zylinder in zwei Gruppen unterteilt sind, so daß die Ansaughübe der Zylinder in jeder Grup pe sich voneinander im Takt um 360° unterscheiden, daß die Zylinder in den beiden Gruppen jeweils an ein Paar von Ansaugkanalzweigen (9, 10, 121, 122, 211, 212), von denen jeder ein Paar von Druckreflexionsteilen (12, 14) aufweist, die zu den Zylindern in jeder Gruppe un terschiedliche Abstände haben, angeschlossen sind und daß die Umschalteinrichtung (13, 113 a-113 d, 125, 126, 129, 130, 215) das den Zylindern näherliegende Druckre flexionsteil (12) unwirksam macht, wenn die durch den Ansaughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im we sentlichen längs des ersten Druckfortpflanzungsweges fortgepflanzt werden soll, und das Druckreflexionsteil wirksam macht, wenn die durch den Ansaughub des Brennraumes erzeugte Druckwelle im wesentlichen längs des zweiten Druckfortpflanzungsweges fortgepflanzt werden soll.

17. Ansaugsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) vier Zylinder umfaßt.