Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und insbesondere ein Ansaugsystem und ein
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, um die Leistung bei gewissen Arten
von Übergangsbedingungen zu verbessern. Wie es gut bekannt ist, ist das Ansaugsystem
für eine Brennkraftmaschine besonders wichtig, die Leistung der Brennkraftmaschine zu
bestimmen. Ansaugsysteme in herkömmlichen Brennkraftmaschinen stellen im allgemeinen
einen Kompromiß zwischen Ansaugsystemen vom freien Durchgangstyp, die eine hohe
Leistung liefern, indem die Ladung in die Brennkammer in einer unbeschränkten Weise und
ohne ein Wirken hervorzurufen eingeführt wird, zu dem Niederdrehzahl- oder Mittelbereich-
Ansaugsystem mit induzierter Luftladung dar, das eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
und Verwirbelung in der Brennkammer liefert. Das System mit freien Durchgang stellt,
obgleich es eine maximale Beladung und hohe Leistung erlaubt, eine weniger als
wünschenswerte Leistung bei niedriger Drehzahl und niedrigen Lastbedingungen dar. Ein
Ansaugsystem, das eine gute Leistung bei niedrigen Lastbedingungen bereitstellt, bietet
jedoch nicht die Fähigkeit, ausreichend Luft einzusaugen, um eine maximale Leistung zu
erzielen. Deshalb ist es bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen die Praxis gewesen, für das
Ansaugsystem ein Kompromiß zwischen diesen zwei Extremen zu finden.
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Es sind Ansaugsysteme vorgeschlagen worden, die Vorrichtungen zur Einführung einer
Wirbelung und/oder hoher Geschwindigkeit für die Ansaugladung bei gewissen
Betriebsbedingungen und im wesentlichen unbeschränktes Ansaugen bei hohen Drehzahl- und hohen
Lastbedingungen einschließen. Ein solches System ist in der mitanhängigen Anmeldung
von Yoshiharo Isaka "Tumble Control Valve for Intake Port", Serial No. 07/834,604,
eingereicht am 12. Februar 1992 beschrieben und auf den Zessionar von dieser hier übertragen.
Dieses System zeigt eine Anzahl Ausführungsformen von Ansaugsystemen, bei denen ein
Steuerventil in dem Ansaugkanal vorgesehen ist, das zwischen einer ersten, geöffneten
Position, in der eine unbeschränkte Beladung vorgesehen ist und die Ladung in die
Brennkammer in einer allgemein axialen Richtung für einen Betrieb mit hoher Drehzahl strömt.
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Beim Betrieb mit niedriger Drehzahl oder im mittleren Bereich wird das Steuerventil in eine
andere Position bewegt, in der die Ladung, die in die Brennkammer eintritt, um die
Wirbelströmung in der Brennkammer zu vergrößern und auf die Geschwindigkeit, mit der die
Ladung eingebracht wird. Die Wirbelströmung wird erzeugt, indem entweder ein Taumeln
und/oder ein Wirbel bei der Ansaugadung eingeführt wird. Taumeln wird im allgemeinen als
eine Art Wirbel bezeichnet, der um eine Achse auftritt, die sich quer zu der Achse der
Zylinderbohrung erstreckt. Ein Wirbel ist andererseits die Art Bewegung, bei der eine Drehung
um eine Achse auftriff, die mit der Achse der Zylinderbohrung zusammenfällt oder zu ihr
parallel ist.
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Bei dem in dieser Anmeldung gezeigten Systemen wird die Position des Steuerventils in
Reaktion auf gewisse Betriebsparameter der Brennkraftmaschine eingestellt, normaler
weise Drehzahl und/oder Last. Dieses System in äußerst wirksam, einen guten Betrieb über
den gesamten Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine bereitzustellen.
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Des weiteren gibt es, um die Verbrennung zu verbessern, damit der
Magerbegrenzungsbereich vergrößert wird, indem eine bewegbare Wirbelerzeugungsablenkplatte in einer
Ansaugöffnung vorgesehen wird, so daß die Ablenkplaffe gesteuert wird, damit das
Wirbeverhältnis bei einem Übergangsbetrieb erhöht wird, eine bewegbare
Wirbelerzeugungsablenkplatte in einer Einlaßöffnung vorgesehen und wird gemäß der Betriebsbedingung einer
Brennkraftmaschine in Verbindung mit der Unterdruckeinsteung einer
Betätigungseinrichtung durch ein Magnetventil gesteuert, das gesteuert wird, mittels einer Steuereinheit erregt
und enterregt zu werden. Gemäß dem Öffnungsgrad des Drosselventils und der Drehzahl
der Brennkraftmaschine wird die Ablenkplatte bei niedrigem Lastbetrieb einer
Brennkraftmaschine abgesenkt, um das Wirbelverhältnis zu erhöhen, während die Ablenkplatte beim
Hochlastbetrieb angehoben wird, das Wirbelverhältnis zu erhöhen. Des weiteren wird die
Ablenkplatte abgesenkt, das Wirbelverhältnis bei einem Beschleunigungsvorgang zu
erhöhen, bei dem das Änderungsverhältnis des Öffnungsgrads des Drosselventils bei dem
Drosseventilsensor größer wird, wodurch es möglich ist, eine optimale Verbrennung
auszuführen.
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Jedoch wird in JP 61-160520 die Ablenkplatte bei einem niedrigen Lastbetrieb abgesenkt,
um das Wirbelverhältnis zu erhöhen, während bei einem Hochlastbetrieb die Ablenkplatte
angehoben wird, ebenfalls das Wirbelverhältnis zu erhöhen. Beispielsweise ist es
unabhängig
von den Lastbedingungen, aber in Reaktion darauf gesteuert, ein Ziel der genannten
Lösung, das Wirbelverhältnis zu erhöhen, um bessere Verbrennungsbedingungen zu
schaffen.
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Des weiteren stellt EP-A-0 221 312 ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffzuführsystem
bereit, das ein vereinfachtes Ansaugsystem aufweist, das eine Leerlaufsteuereinrichtung zur
Erzeugung einer Leerlaufsteuerung während niedriger Lastbedingungen einschließt, wobei
die genannte Leerlaufsteuereinrichtung einen Hilfseinlaßkanal steuert, um eine
Wirbelbewegung zusätzlich zu der Hauptladungszuführung einzuführen.
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Jedoch gibt es eine andere Art Bedingung, bei der eine Abänderung der Größe oder
Richtung eines Wirbels und/oder eines Taumels erwünscht sein mag. Diese andere Art
Bedingung ist eine Übergangsbedingung, bei der die Brennkraftmaschine nicht unter einer
stabilen Zustandsbedingung arbeitet, sondern vielmehr ihren Zustand ändert. Beispiele solcher
Übergangsbedingungen sind während des Leerlaufs, wenn Versuche gemacht werden, die
Leerlaufdrehzahl zu stabilisieren, wenn eine Emissionssteuerung ausgeführt wird, indem
versucht wird, bei einer mageren Mischung zu laufen und den Stickstoffoxidausstoß durch
die Verwendung einer Abgasrückführung (EGR) zu verringern oder beim Starten und/oder
beim Warmlaufen laufen zu lassen. Bei diesen Bedingungen können Änderungen der
Dauerposition des Steuerventils merklich die Leistung verbessern und die Emission
unerwünschter Kohlenwasserstoffe und andere Bestandteile in den Abgasen verringern.
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Es ist deshalb eine Hauptzielsetzung dieser Erfindung, ein verbessertes Ansaugsystem und
ein Ansaugverfahren für eine Brennkraftmaschine zur Steuerung des Leerlaufs einer
Brennkraftmaschine zu schaffen, um die Leerlaufstabilität aufrechtzuerhalten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Zielsetzung gelöst durch ein Ansaugsystem
für eine Brennkraftmaschine mit einem Paar relativ zueinander bewegbarer Komponenten,
die eine Brennkammer festlegen, welche ihr Volumen aufgrund der relativen Bewegung
zwischen diesen Komponenten zyklisch variiert, einem Ansaugsystem für die Zuführung
einer Ansaugbeladung in dieser Brennkammer, Steuerventileinrichtungen innerhalb dieses
Ansaugsystems, welche bewegbar sind zwischen einer ersten geöffneten Position, in der
der Fluß der Beladung von diesem Ansaugsystem zu der Brennkammer in diese
Brennkammer ohne Erzeugen einer signifikanten Turbulenz und mit einer relativ geringeren
Geschwindigkeit eintriff, und einer geschlossenen Position, in der die Beladung, die in die
Brennkammer eintritt, turbulent ist und mit einer hohen Geschwindigkeit eintritt,
Motorerfassungseinrichtungen zum Erfassen von zumindest einer Betriebsbedingung dieses Motors,
Einrichtungen zum Erfassen einer Übergangsbedingung, in welcher die
Übergangsbetriebsbedingung eine Abweichung von einer Soll-Leerlaufgeschwindigkeit ist, sowie mit
Steuereinrichtungen zum Festsetzen der Position dieses Steuerventils in Abhängigkeit von
der erfaßten Motorbetriebsbedingung und der erfaßten Übergangsbedingung.
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Des weiteren wird diese Zielsetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem paar von relativ bewegbaren
Komponenten, die eine Brennkammer festlegen, welche ihre Volumen aufgrund der
relativen Bewegung zwischen diesen Komponentenzyklisch variiert, einem Ansaugsystem zur
Förderung einer Ansaugbeladung zu der Brennkammer, Steuerventileinrichtungen in
diesem Ansaugsystem, die bewegbar sind zwischen einer ersten geöffneten Position, in der
der Fluß der Beladung von diesem Ansaugsystem zu der Brennkammer in diese
Brennkammer ohne Erzeugung einer signifikanten Turbulenz und mit einer relativ geringen
Geschwindigkeit eintritt, und einer geschlossenen Position, in der die Ladung, die in die
Brennkammer eintritt, turbulent ist und eine hohe Geschwindigkeit aufweist, dabei umfaßt das
Verfahren die Schritte des Erfassens von zumindest einer Betriebsbedingung dieser
Brennkraftmaschine, das Erfassen einer Übergangsbedingung sowie das Festsetzen der Position
dieses Steuerventils in Abhängigkeit von der erfaßten Motorbetriebsbedingung und der
erfaßten Übergangsbedingung, wobei die Übergangsbetriebsbedingung eine Abweichung von
der Soll-Leerlaufgeschwindigkeit ist.
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Die Merkmale der Erfindung können in einer Brennkraftmaschine verkörpert werden, die ein
Paar relativ bewegbarer Komponenten aufweist, die eine Brennkammer begrenzen, deren
Volumen zyklisch bei der relativen Bewegung der Komponenten ändert. Ein Ansaugsystem
ist zum Einführen und Laden der Brennkammer vorgesehen. Das Ansaugsystem schließt
eine Steuerventileinrichtung ein, die zwischen einer ersten Position, in der die in die
Brennkammer eingeführte Ladung in die Brennkammer in einem wirbelstörmungsfreien, im
wesentlichen unbeschränkten Zustand fließt, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der
die Ladung in die Brennkammer in einem eingeschränkten Zustand mit höherer
Geschwindigkeit und Wirbelströmung eintriff.
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Zusätzlich zu diesen Merkmalen ist eine Einrichtung vorgesehen, um wenigstens einen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine und wenigstens einen Übergangszustand zu
erfassen. Gemäß einer Vorrichtung zur Verkörperung einer dieser Merkmale der Erfindung
steuert eine Einrichtung die Position des Steuerventils in Reaktion auf den erfaßten
Betriebszustand der Brennkraftmaschine und den Übergangszustand, wenn er vorhanden ist. Gemäß
einem Verfahren zum Ausführen dieses Merkmals der Erfindung ist das Steuerventil in
Reaktion auf den erfaßten Betriebszustand und den erfaßten Übergangszustand angeordnet,
wenn er vorhanden ist.
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In Verbindung mit diesen Merkmalen der Erfindung ist der Übergangszustand die
Leerlaufdrehzahl.
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Gemäß einer Vorrichtung zur Durchführung dieser Merkmale der Erfindung wird das
Steuerventil in Reaktion auf den erfaßten Übergangszustand durch eine Steuereinrichtung
positioniert. Gemäß einem Verfahren zur Durchführung dieser Merkmale der Erfindung wir das
Steuerventil in Reaktion auf das erfaßte Vorhandensein des Übergangszustands
positioniert. In bezug auf diese Merkmale der Erfindung ist der erfaßte Übergangszustand die
Leerlaufdrehzahl.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die durch einen einzelnen Zylinder einer
Brennkraftmaschine genommen ist, die gemäß gewissen Ausführungsformen
der Erfindung konstruiert ist und betrieben wird, wobei Abschnitte des
Systems schematisch gezeigt sind.
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Fig. 2 ist eine Ansicht, teilweise ähnlich der Fig. 1, und zeigt weitere Einzelheiten
des Steuersystems und zum Korrigieren der Treibstoffmengen, die in
Reaktion auf gewisse Übergangszustände eingespritzt werden.
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Fig. 3 ist eine graphische Ansicht, die zeigt, wie die Leerlaufdrehzahl gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung stabilisiert werden kann, und zeigt die
Drehzahl der Brennkraftmaschine in UpM in Bezug zu der Zeit und auf die
Position des Steuerventlis des Ansaugsystems, um die Leerlaufdrehzahl zu
stabilisieren.
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Fig. 4 ist eine graphische Ansicht, die die Soll-Leerlaufdrehzahl als Funktion der
Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine zeigt.
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerroutine zum Beibehalten der Soll-
Leerlaufdrehzahl zeigt, indem das Steuerventil des Ansaugsystems gemäß
dieser ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
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Es wird nun im einzelnen auf die Zeichnungen und anfangs auf Fig. 1 Bezug genommen, in
der eine Brennkraftmaschine, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
konstruiert ist und betrieben wird, teilweise und im Querschnitt gezeigt ist und allgemein
durch das Bezugszeichen 31 bezeichnet ist. Da die Erfindung hauptsächlich auf das
Ansaugsystem für die Brennkraftmaschine 31 und das Verfahren die Ladung in die
Brennkraftmaschine einzubringen, gerichtet ist, ist nur der obere Abschnitt eines einzelnen
Zylinders der Brennkraftmaschine dargestellt worden. Für den Durchschnittsfachmann auf dem
Gebiet soll es ohne weiteres offensichtlich sein, wie die Erfindung in Verbindung mit
Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zylinderanzahl und Zylinderausgestaltung ausgeführt
werden kann. Zusätzlich und wie es ohne weiteres für den Durchschnittsfachmann auf dem
Gebiet offensichtlich ist, kann die Erfindung auch in Verbindung mit sich nicht hin- und
herbewegenden Brennkraftmaschinen ausgeführt werden, wie Drehkolbenmaschinen
irgendeiner bekannten Art.
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Die Brennkraftmaschine 31 schließt ein Zylinderblock 32 ein, der mit einer Zylinderbohrung
33 ausgebildet ist, in der sich ein Kolben 34 in bekannter Weise hin- und herbewegt. Der
Kolben 34 ist durch eine Verbindungsstange 35 mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt)
verbunden, die in einem Kurbelgehäuse in gut bekannter Weise gelagert ist, um
Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine 31 bereitzustellen.
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Ein Zylinderkopf 36 ist in irgendeiner bekannten Weise an dem Zylinderblock 32 befestigt
und ist mit einer Vertiefung 37 ausgebildet, die mit der Zylinderbohrung 33 und dem Kopf
des Kolbens 34 zusammenwirkt, so daß die Brennkammer veränderbaren Volumens der
Brennkraftmaschine 31 gebildet wird. Ein Ansaugsystem, das allgemein mit dem
Bezugszeichen 38 bezeichnet ist, ist vorgesehen, um eine Ladung zu dieser Brennkammer
anzusaugen.
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Dieses Ansaugsystem schließt einen Lufteinlaß 39 ein, in dem ein die Strömung steuerndes
Außenventil 41 angeordnet ist. Das Drosselventil 41 wird in irgendeiner bekannten Weise
durch eine Bedienungsperson gesteuert, um die Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine
31 einzustellen. Luft wird zu dem Lufteinlaß 39 von einer geeigneten Lufteinlaßeinrichtung
(nicht gezeigt) eingesaugt, die einen Luftdämpfer und ein Luftfilter einfließen kann. Die Luft
von der Lufteinlaßeinrichtung 39 wird einer Hauptkammer 42 eines Ansaugkrümmers
geliefert, der allgemein mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnet ist. Dieser Ansaugkrümmer 43
weist eine Vielzahl Abzweigkanäle 44 auf, von denen jeder als ein Ansaugkanal 45 dient,
der auf der Ansaugseite des Zylinderkopfes 36 gebildet ist und an einem Ventilsitz 46
endet.
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Ein Einlaßventil 47 ist zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderkopfes 36 in
bekannter Weise gehalten und wird durch eine Einlaßnockenwelle 48 mittels eines Fingerhut-
Stößels 49 betätigt, der zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderkopfes 36 in
bekannter Weise gehalten ist und der mit dem Stamm des Einlaßventils 47 verbunden ist. Dort
ist auch eine Rückstellfedereinrichtung 51 vorgesehen, um die Einlaßventile 47 in ihre
geschlossene Position zu drücken, wie es auf diesem Gebiet bekannt ist. Die
Einlaßnockenwelle 48 wird mit der halben Kurbelwellendrehzahl durch irgendeine Art
Antriebsmechanismus angetrieben.
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Ein Auslaßkanal 52 ist in der Seite des Zylinderkopfes 36, die dem Einlaßkanal 45
gegenüberliegt, gebildet und erstreckt sich von einem Ventilsitz 53 in dem Zylinderkopf 36, das
mit der Brennkammer 37 in Verbindung steht, zu einem Auslaßkrümmer 54, der die
Auslaßgase durch irgendein geeignetes Auspuffsystem (nicht gezeigt) an die Atmosphäre
ausgibt.
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Ein Auslaßventil 55 ist zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderkopfes 36 in
bekannter Weise gehalten und wird durch eine Auslaßnockenwellen 56 geöffnet, die in dem
Zylinderkopf 36 geeignet gelagert ist und die das Auslaßventil 56 über einen Fingerhut-
Stößel 49 betätigt, der auf verschiebbar in der Zylinderkopfeinrichtung 36 in bekannter
Weise gehalten ist. Eine Ventilfeder 51 drückt das Auslaßventil 55 in seine geschlossene
Position.
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Eine Treibstoffeinspritzeinrichtung 57 ist in dem Zylinderkopf 36 in bekannter Weise
gehalten und spritzt Treibstoff in den Einlaßkanal 45 ein. Bei der dargestellten Ausführungsform
wird die Treibstoffeinspritzeinrichtung 57 elektrisch betrieben und wird durch eine
elektronische Steuereinheit (ECU) geöffnet und geschlossen, die allgemein mit dem Bezugszeichen
58 angegeben ist und in diese Figur schematisch gezeigt ist, wobei weitere Einzelheiten
ihre Komponenten in Fig. 2 gezeigt sind, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. Die
elektronische Steuereinheit 58 erhält Signale von einer Anzahl Sensoren, die die
Bedingungen der Brennkraftmaschine angeben, wie die Drehzahl a der Brennkraftmaschine, die
Brennkraftmaschinentemperatur (Kühlmitteltemperatur) b und andere Bedingungen, um
gewisse Ausführungsformen der Erfindung auszuführen, wie es beschrieben wird.
Irgendeine Art Steuerroutine kann zur Steuerung der normalen Betriebsbedingung der
Treibstoffeinspritzeinrichtung 57 verwendet werden, und dies kann verschiedene andere Arten
bekannter Sensoren einschließen, wie Sensoren, die das Einlaßluftvolumen und/oder die
Temperatur bestimmen, wie es b angegeben ist, was auch durch einen
Drosselpositionssensor bestimmt werden kann.
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Der Ventilmechanismus, soweit er bisher beschrieben worden ist und die Einlaß- und
Auslaßnockenwelle 48 und 56 einschließt, ist von einer Nockenabdeckung 59 umschlossen, die
an dem Zylinderkopf 36 in irgendeiner bekannten Weise befestigt ist.
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Die Konstruktion der Brennkraftmaschine 31, wie sie bisher beschrieben worden ist, und
aus diesem Grund können irgendwelche Einzelheiten der Brennkraftmaschinenkonstruktion,
die nicht dargestellt sind, von irgendeiner auf dem Gebiet bekannten Art sein. Gemäß der
Erfindung ist das Ansaugsystem, wie es soweit beschrieben worden ist und die
Einlaßkanäle 45 einschließt, so ausgestaltet, daß die Ladung, die in die Brennkammer 37 eintritt, im
wesentlichen unbeschränkt ist und in einer allgemein axialen Richtung strömt, damit nicht
irgendwelche Wirbelströmungen in der Brennkammer erzeugt werden. Wie es bekannt ist,
liefert dies einen sehr wirksamen und wirkungsvollen Ladungswirkungsgrad, liefert aber
nicht einen optimalen Lauf bei niedrigen Drehzahlen und Last der Brennkraftmaschine.
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Deshalb und gemäß der Erfindung ist ein Steuerventil, das allgemein mit dem
Bezugszeichen 61 angegeben ist, in dem Ansaugsystem 43 vorgesehen, um eine Wirbeiströmung in
der Brennkammer 37 zu erzeugen und die Strömung durch das Ansaugsystem 43 hindurch
zu begrenzen, um die Strömungsgeschwindigkeit bei gewissen Laufbedingungen zu
erhöhen. Dieses Steuerventil 61 ist in einer sich quererstreckenden Bohrung 62 angebracht, die
in dem Zylinderkopf 36 gebildet ist, und enthält einen Ventilabschnitt 63, der mit einem
Ausschnitt 64 versehen ist, um die Strömung in die Brennkammer zu beschränken, wenn es in
seiner geschlossenen Position ist, einschließlich der vollständig geschlossenen Position,
wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Konstruktion des Steuerventils 61 kann von irgendeiner Art
sein, wie sie in der vorgenannten, mitanhängigen Anmeldung, Serial No. 07/834,604
geoffenbart ist, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingegliedert wird. Das Steuerventil
61 kann in seiner geschlossenen Position entweder Taumeln, Wirbelströmung oder eine
Kombination von beiden in Abhängigkeit davon erzeugen, welche Art Konstruktion der
vorgenannten Anmeldung verwendet wird. Anders ausgedrückt können die
Steuerungsstrategien, die hier beschrieben werden, mit irgendeiner Art Steuerventil verwendet werden, die in
der vorgenannten, mitanhängigen Anmeldung gezeigt sind, oder irgendeiner anderen Art
Steuerventil, die ausgelegt ist, daß eine Wirbelströmung und eine Zunahme der
Geschwindigkeit der Ansaugladung bei einigen Laufbedingungen und einer im wesentlichen
unbeschränkte Strömung bei anderen Laufbedingungen bereitzustellen.
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Die Position des Steuerventils 61 wird durch einen Servomotor (nicht gezeigt) gesteuert,
der ein Steuersignal A von der ECU 58 in Verbindung mit den Steuerungsstrategien der Art
erhält, die beschrieben wird. Zusätzlich gibt ein Positionssensor ein Signal c an die ECU 58
zurück aus, damit die ECU 58 die tatsächliche Position des Steuerventils 61 fiir die
Steuerroutinen überwachen kann, die verwendet werden.
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Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die ausführlicher die Komponenten der ECU 58
und deren Beziehung mit dem Steuerventil 61 und der Treibstoffeinspritzeinrichtung 57
zeigt. Die ECU 58 erhält, wie es angegeben worden ist, gewisse Signale von Sensoren des
Zustands der Brennkraftmaschine, und diese Sensoren sind als ein Block bei 65 angegeben
und können Sensoren einschließen, die die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die
Drosselventilposition oder die Last, usw. erfassen. Die ECU 58 weist einen Einspritzsteuerblock 58
auf, der das Steuersignal B für die Treibstoffeinspritzeinrichtung 57 liefert, um nicht nur den
Anfang sondern auch den Zeitpunkt der Treibstoffeinspritzung zu steuern. Zusätzlich gibt es
einen Steuerblock 67 für ein Steuerventil, der das Signal A für das Einlaßsteuerventil 61
ausgibt, um dessen Position zu steuern. Das Signal c, das die Position des Steuerventils 61
angibt, wird durch einen Positionssensor geliefert, der schematisch bei 68 i Fig. 2
angegeben ist. Zusätzlich und gemäß gewissen Ausführungsformen der Erfindung kann die
Treibstoffmenge, die nach den normalen Anforderungen eingespritzt wird, um Laufbedingungen
zu ergeben, durch einen Korrekturabschnitt 69 eingestellt werden, der bei gewissen
Bedingungen korrigieren kann, wie es nachfolgend angegeben ist.
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Es versteht sich, daß die Grundsteuerroutine zur Steuerung der Position des Steuerventils
61 und die Größe und die Dauer des durch die Treibstoffeinspritzeinrichtung 57
eingespritzten Treibstoffs durch irgendeine bekannte Steuerroutine geändert werden kann. Diejenigen
des Steuerventils 61 können sein, wie sie in der vorgenannten, mitanhängigen Anmeldung,
Serial No. 07/834,604 angegeben ist. Diese Erfindung handelt von der Aufnahme eines
gewissen Übergangszustands und der Steuerung der Brennkraftmaschine in Reaktion auf
diesen Übergangszustand, was das Aufrechterhalten der erwünschten Soll-
Leerlaufdrehzahl ist. Wie es gut bekannt ist, können verschiedene Bedingungen bewirken,
daß sich die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ändert. Herkömmlicherweise kann
die Leerlaufdrehzahl stabilisiert werden, indem Dinge eingestellt werden, wie der
Zündzeitpunkt und/oder die Drosselventilposition oder den Umgehungsluftfluß um das Drosselventil
herum, um eine stabilisierte Leerlaufdrehzahl beizubehalten. Gemäß einem Merkmal dieser
Erfindung kann die Leerlaufdrehzahl stabilisiert werden, indem die Position des
Steuerventils 61 geändert wird.
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Der Grund dafür, daß die Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten werden kann, indem die
Position des Steuerventils 61 eingestellt wird, ist, daß das Steuerventil 61 den Grad der
Wirbelströmung, die in der Brennkammer erzeugt worden ist, in Abhängigkeit von seiner Position
endet. Das heißt, die weitere Bewegungsgröße des Steuerventils 61 in Richtung zu seiner
voll geschlossenen Position, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, bestimmt die Größe der
hervorgerufenen Wirbelströmung. Wenn die Wirbelströmung zunimmt, nimmt die
Flammenfortbewegung in der Brennkammer 37 zu. Deshalb ist es, wenn alle anderen Faktoren
gleichgehalten und normal betrachtet werden, möglich, die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine
zu erhöhen, indem das Steuerventil geschlossen wird, und die Leerlaufdrehzahl zu
verringern, indem das Steuerventil geöffnet wird.
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Fig. 3 zeigt, wie dies ausgeführt werden kann, wobei die obere Ansicht die Änderung der
Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine von der Solldrehzahl in Reaktion auf die Zeit
zeigt, und die untere Kurve die Position des Steuerventils 61 in Reaktion auf die erfaßte
Drehzahl der Brennkraftmaschine zeigt, so daß die erwünschte Leerlaufdrehzahl
beibehalten wird. Fig. 4 ist eine graphische Ansicht, die die Soll-Leerlaufdrehzahl als Funktion der
Temperatur der Brennkraftmaschinen zeigt. Die Soll-Leerlaufdrehzahl wird höher
aufrechterhalten, wenn die Brennkraftmaschine kalt ist, und wird auf eine normale Leerlaufdrehzahl
verringert, wenn die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht.
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Es wird nun insbesondere auf Fig. 3 Bezug genommen, wo an dem Punkt X die Soll-
Leerlaufdrehzahl beibehalten wird; wenn aber die Zeit zunimmt, kann die tatsächliche
Drehzahl der Brennkraftmaschine über die Soll-Leerlaufdrehzahl aufgrund sich ändernder
Faktoren zunehmen. Um die Drehzahl zu verringern, wird das Steuerventil 61 aus einer teilweise
geschlossenen Position, wie es in Fig. 1 gezeigt ist und die die normale Leerlaufposition bei
den meisten Steuerroutinen ist, in Richtung einer offenen Position gedreht, um die
Wirbelströmung zu verringern, die, wie es vorhergehend angegeben worden ist, entweder
Taumeln, Wirbel oder eine Kombination von ihnen sein kann. Dieses Öffnen wird fortgesetzt,
bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf ihre Soll-Leerlaufdrehzahl zurückkehrt. Zu
diesem Zeitpunkt ist das Steuerventil 61 dann in die normale Leerlaufdrehzahleinstellung
zurückgekehrt. Wenn jedoch während der Zeitdauer a die Leerlaufdrehzahl dann von der Soll-
Leerlaufdrehzahl abnimmt, wird das Steuerventil aus der Leerlaufposition in Richtung zu
einer stärker geschlossenen Position bewegt, um die Taumelwirkung und die Wirbelströmung
zu erhöhen, und demgemäß die Drehzahl des Motors zu erhöhen. Dies tritt auf, bis die Zeit
a abgelaufen ist und die Solldrehzahl erneut erreicht ist. Die Zeitdauer b zeigt eine
Zunahme der Soll-Leerlaufdrehzahl aufgrund von Variablen und die Rückkehr zu der Soll-
Leerlaufdrehzahl, indem erneut das Steuerventil 61 von der Leerlaufposition geöffnet wird,
um die Wirbelströmung zu verringern und die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu senken.
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerroutine für die ECU 58 zeigt, um das
vorgenannte Ergebnis zu erzielen. Dieses Programm ist eine Unterroutine irgendeiner
herkömmlichen Steuerroutine, um die Position des Steuerventils 61 zu steuern, wie es vorhergehend
angegeben worden ist. Bezugnehmend auf Fig. 5 bewegt sich, wenn die Unterroutine
startet, das Programm zu dem Schritt S1, um die Bedingungen der Brennkraftmaschine zu
lesen, einschließlich der Temperatur der Brennkraftmaschine und der momentanen Drehzahl
der Brennkraftmaschine. Das Programm bewegt sich dann zu dem Schritt S2, um zu
bestimmen, ob ein Leerlaufschalter (der der Drosselpositionsschalter sein kann) angibt, daß
das Drosselventil 41 in seiner Leerlaufposition ist. Wenn es nicht ist, bewegt sich das
Programm zu der normalen Steuerroutine.
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Wenn jedoch bei dem Schritt S2 bestimmt wird, daß der Leerlaufschalter angibt, daß das
Drosselventil 41 in seiner Leerlaufposition ist (wiederum kann dies lediglich durch den
Drosselpositionssensor bestimmt werden), bewegt sich das Programm zu dem Schritt S3.
Beim Schritt S3 wird die erwünschte Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine oder die
Soll-Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine in Reaktion auf die Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine aus der Kurve der Fig. 4 bestimmt.
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Das Programm bewegt sich dann zu dem Schritt S4, um die tatsächliche Drehzahl der
Brennkraftmaschine mit der Soll-Leerlaufdrehzahl zu vergleichen. Es wird bei dem Schritt
S4 eine Bestimmung gemacht, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Drehzahl niedriger als
die Soll-Leerlaufdrehzahl ist.
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Wenn bei dem Schritt S4 bestimmt wird, daß die tatsächliche Leerlaufdrehzahl nicht
niedriger als die Soll-Leerlaufdrehzahl ist, dann bewegt sich das Programm zu dem Schritt S5,
um zu bewirken, daß das Steuerventil 61 in Richtung seiner Offenposition gedreht wird und
die Wirbelströmung verringert. Das Programm kehrt dann zu dem Schritt S1 zur
Wiederholung zurück.
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Wenn jedoch bei dem Schritt S4 bestimmt worden ist, daß die tatsächliche Drehzahl der
Brennkraftmaschine niedriger als die erwünschte Drehzahl der Brennkraftmaschine ist,
dann ist es notwendig, die Wirbelströmung in der Brennkammer zu erhöhen, indem das
Steuerventil 61 aus einer gegenwärtigen Position geschlossen wird, und dies wird bei dem
Schritt S6 gemacht.