DE4103870C2 - Verbrennungsmotor-Ansaugsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotor-Ansaugsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der JP 61-89 929 A2 ist ein gattungsgemäßes Verbrennungsmotor- Ansaugsystem bekannt, welche ausgehend von einem stromaufwärtigen Ansaugpassagen-Ende eine Drosselklappe, einen Lader und einen Zwischenkühler umfaßt, um von dem Lader abgegebene aufgeladene Luft im Zylinder eines Verbrennungsmotors zu fördern, wobei eine Bypass-Passage vogesehen ist, die von der Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader abzweigt und an die Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler angeschlossen ist, um den Auflader und den Zwischenkühler mit Ansaugluft zu umgehen. Eine Ventileinrichtung zum Öffnen und Schließen der Bypass-Passage wird von einer Steuereinrichtung dazu veranlaßt, die Bypass- Passage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem niedrigen Lastbereich läuft.

Es ist aus dieser Druckschrift weiterhin bekannt, eine Verbrennungsmaschine zur Erhöhung des Beschickungswirkungsgrades mit einem Auflader zu versehen, wie beispielsweise mit einem mechanischen Auflader, der durch die Motorkurbelwelle mittels Riemen, Getriebe oder Ketten, angetrieben ist und einem Turbolader, der durch die Motorabgase angetrieben ist. Es gibt zwei unterschiedliche Typen von mechanischen Aufladern. Dabei handelt es sich um einen Auflader vom Kompressor- oder Verdichtertyp, der Ansaugluft komprimiert und um einen Auflader vom Volumen- oder Gebläsetyp, der die Ansaugluft nicht von sich aus komprimiert.

Der Auflader vom Kompressortyp (nachfolgend der Einfachheit halber als "Verdichtungsauflader" bezeichnet) erzeugt einen hohen Aufladedruck, wenn die Maschine unter hoher Last läuft oder stark belastet wird. Auf diese Weise verbessert der Auflader den Beschickungs- oder Aufladungswirkungsgrad oder erhöht die Motorleistung im Vergleich zu einem Aufla­ der vom Volumentypus. Wenn die Maschine bei niedriger Last oder unter schwacher Last sowie bei mittlerer Last läuft, erhöht der Verdichtungsauflader die Temperatur der Ansaugluft, so daß der Pumpverlust des Motors herabgesetzt und die Kraftstoffverdampfung oder die Kraftstoffzerstäubung verbessert wird. Dies bewirkt eine Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und eine Herabsetzung des Kohlenwasserstoffgehalts (KW-Gehalt) emittierter Gase. Andererseits weist der Verdichtungsauflader den Nachteil auf, daß er eine höhere Antriebskraft benötigt als ein Auflader vom Volumentyp, weil es erforderlich ist, Ansaugluft zu komprimieren. Dies hat zur Folge, daß der Verdichtungsauflader Antriebsverluste erhöht, wenn der Motor bei Niedriglast oder bei geringer Belastung läuft, wodurch weniger Motorleistung zur Verfügung steht.

Aus der nicht geprüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 63-51 121 ist es beispielsweise bekannt, zur Herabsetzung des Antriebsverlustes bei Verwendung des Aufladers vom Volumentyp, ein Ansaugsystem zu verwenden, das eine Bypass-Passage oder eine Umgehungspassage mit einem Steuerventil aufweist, um den Auflader zu umgehen. Dabei wird das Steuerventil betätigt, um die Bypass-Passage bei niedriger Motorlast oder geringer Motorenbelastung zu öffnen, um den Antriebsverlust des Aufladers oder durch den Auflader zu vermindern.

Wirtschaftlichkeit beim Kraftstoffverbrauch und Emissionsgaseigenschaften können insbesondere bei niedrigen Motorlasten verbessert werden, indem ein Verdichtungsauflader verwendet wird, der den Vorteil mit sich bringt, daß die Temperatur der Ansaugluft erhöht wird. Wenn jedoch die Ansaugluft bei einem Betrieb des Motors unter hoher Last oder bei hoher Motorbelastung auf einen hohen Druck komprimiert wird, steigt die Temperatur der komprimierten Ansaugluft übermäßig mit der häufigen Folge einer unerwünschten oder abnormalen Kraftstoffverbrennung. Aus diesem Grunde ist es wichtig, in der Einlaß- oder Ansaugpassage stromabwärts von dem Verdichtungsauflader einen Zwischenkühler zu installieren und die Kühltemperatur der Ansaugluft in Übereinstimmung mit der Motor-Betriebsbelastung zu steuern.

Verglichen mit dem Ansaugsystem bei einem Ansauger vom Volumentyp, bei welchem unter niedriger Motorlast oder unter niedriger Motorbelastung der Strom der Ansaugluft so geführt wird, daß er die Aufladerlast umgeht, und den Antriebsverlust des Aufladers effektiv herabsetzt, neigt ein System mit einem Verdichtungsauflader zur Verschwendung von Antriebsenergie. Dies hat seine Ursache darin, daß ein Verdichtungsauflader, wie beispielsweise insbesondere ein stets von dem Motor angetriebener Verdichtungsauflader, so arbeitet, daß Ansaugluft sogar unter geringer Motorlast komprimiert wird, also dann, wenn für den Motor kein Aufladungsbedarf besteht. Auf diese Weise verschwendet der Verdichtungsauflader nutzlos Antriebsenergie.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verbrennungsmotor-Ansaugsystem zu schaffen, durch das ein Verbrennungsmotor so verbessert wird, daß er eine hohe Leistung abgibt, daß er im niedrigen Motorlastbereich eine verbesserte Treibstoffwirtschaftlichkeit erreicht und daß Antriebsenergieverluste in verringertem Maße auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verbrennungsmotor-Ansaugsystem mit einer Ansaugpassage, die ausgehend von einem stromaufwärtigen Ende der Ansaugpassage eine Drosselklappe, einen mechanischen Verdichtungsauflader und einen Zwischenkühler umfaßt, um von dem Kompressionsauflader abgegebene, aufgeladene Luft in Verbrennungsmotorzylinder zu fördern. Das Ansaugsystem ist mit einer Bypass-Passage versehen, die von der Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader abzweigt und an die Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler angeschlossen ist, um den Auflader und den Zwischenkühler mit Ansaugluft zu umgehen sowie mit einer pneumatischen Ventileinrichtung zum Öffnen und Schließen der Bypass-Passage, die von einer Steuereinrichtung dazu veranlaßt wird, die Bypass-Passage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem Niedriglastbereich läuft. Erfindungsgemäß umgeht eine erste Bypass-Passage den Kompressionsauflader und eine zweite Bypass-Passage den Zwischenkühler, wobei zumindest die Auflader-Bypass-Passage geöffnet wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem mittleren Lastbereich läuft und sowohl die Auflader-Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage geschlossen werden, wenn der Verbrennungsmotor in einem Hochlastbereich läuft.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor- Ansaugsystems sieht es vor, daß die erste Bypass-Passage als Auflader-Bypass-Passage, die von der Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader abzweigt und an die Ansaugpassage stromabwärts von dem Auflader angeschlossen ist, mit einer ersten Pneumatikventileinrichtung versehen ist. Die zweite Bypass-Passage als Zwischenkühler-Bypass- Passage, die von der Auflader-Bypass-Passage zwischen dem Auflader und dem ersten Ventil abzweigt und an die Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler angeschlossen ist, ist mit einer zweiten Pneumatikventileinrichtung versehen. Die erste und zweite Pneumatikventileinrichtung werden im einzelnen so gesteuert, daß sowohl die Auflader- Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage geöffnet werden, wenn der Verbrennungsmotor im Niedriglastbereich läuft oder betrieben wird, daß die Auflader-Bypass- Passage geöffnet und die Zwischenkühler-Bypass-Passage geschlossen wird, wenn der Verbrennungsmotor im mittleren Lastbereich betrieben wird.

Wenn die Auflader-Bypass-Passage geöffnet ist, so kehrt derjenige Teil der vom Auflader entladenen aufgeladenen Luft, der nicht in die Zylinder gezogen oder gesaugt wird, in die Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader zurück, so daß die Druckdifferenz, die zwischen den gegenüberliegenden Seiten oder Enden des Aufladers gering wird. Der verbliebene Teil der von dem Auflader entladenen aufgeladenen Luft fließt nicht durch den Zwischenkühler, sondern durch die geöffnete Zwischenkühler-Bypass-Passage, so daß die aufgeladene Luft, welche durch den Auflader komprimiert und dadurch bezüglich der Temperatur angehoben worden ist, in die Motorzylinder verteilt wird. Dies führt dazu, daß der mechanische Verdichtungsauflader im Motor-Niedriglastbereich lediglich einer geringeren Belastung oder Last ausgesetzt ist, so daß der Motor bezüglich seines Emissionsverhaltens gut geregelt ist und eine verbesserte Kraftstoff- (Verbrauchs-)Wirtschaftlichkeit aufweist.

In dem mittleren Motorlastbereich, in welchem die Auflader- Bypass-Passage offen, die Zwischenkühler-Bypass-Passage jedoch geschlossen ist, wird der gesamte Anteil der von dem Auflader abgegebenen aufgeladenen Luft nicht über den Zwischenkühler, sondern über die Zwischenkühler-Bypass-Passage gefördert und in die Motorzylinder verteilt, so daß die Zylinder einen ausreichenden Anteil an aufgeladener Hochtemperaturluft empfangen. Dementsprechend sorgt der Verdichtungsauflader im mittleren Motorlastbereich für gut geregelte Emissionen und für verbesserte Kraftstoffverbrauchswerte.

Im Maschinen-Hochlastbereich, in welchem die Auflader-Bypass- Passage und die Zwischenkühler-Bypass-Passage geschlossen sind, wird der gesamte Anteil der von dem Auflader abgegebenen aufgeladenen Luft durch den Zwischenkühler gekühlt und in die Motorzylinder verteilt, so daß die Zylinder eine gekühlte, hinreichend komprimierte oder verdichtete Aufladerluft empfangen. Dies führt dazu, daß eine durch eine Hochtemperaturluft verursachte abnormale Kraftstoffverbrennung verhindert wird sowie dazu, daß ein erhöhter Beschickungs- oder Aufladewirkungsgrad mit Hilfe einer ausreichend verdichteten aufgeladenen Luft erhalten wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht es vor, daß das Ansaugsystem mit einer Rückführungspassage versehen ist, die von der Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler abzweigt und an die Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflager angeschlossen ist, um es einem Ansaugluftstrom zu ermöglichen, in den Auflader zurückzukehren. Außerdem ist in der Rückführungspassage eine dritte Pneumatikventileinrichtung vorgesehen, um die Rückführungspassage in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen zu öffnen und zu schließen. Diese Pneumatikventile werden durch eine Steuereinrichtung so gesteuert, daß sowohl die Auflader-Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage und die Rückführungspassage geöffnet sind, wenn der Verbrennungsmotor im Niederlastbereich läuft oder betrieben wird, daß die Auflader-Bypass- Passage geschlossen und die Zwischenkühler-Bypass-Passage geöffnet und die Rückführungspassage geschlossen wird, wenn der Verbrennungsmotor im mittleren Lastbereich betrieben wird, und daß sowohl die Auflader-Bypass-Passage, die Zwischenkühler-Bypass-Passage und die Rückführungspassage geschlossen werden, wenn der Verbrennungsmotor im Hochlastbereich betrieben wird.

Schließlich sieht es ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, daß die Rückführungspassage im mittleren Motorlastbereich geöffnet ist, während sowohl die Auflader-Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass- Passage geschlossen sind, so daß ein großer Anteil der aufgeladenen, von dem Auflader abgegebenen Luft durch den Zwischenkühler fließt und in die Motorzylinder abgegeben wird, während der verbliebene Anteil der aufgeladenen Luft, der nicht in die Zylinder eingesaugt wird, in die Ansaugpassage oberhalb des Aufladers über die Rückführungspassage zurückgeführt wird. Infolge dessen wird eine notwendige Menge an gekühlter, aufgeladener Luft in die Zylinder verteilt, so daß das Auftreten einer abnormalen Kraftstoffverbrennung aufgrund einer hohen Temperatur der aufgeladenen Luft verhindert wird und eine ausreichende Leistung abgegeben wird, in Übereinstimmung mit den an den Motor gestellten Anforderungen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in welcher dieselben Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sind; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 3A bis Fig. 3D schematische Darstellungen der Luftströmung;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer dritten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer vierten Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer fünften Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Ansaugsystems;

Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Öffnungsab­ laufs der Pneumatikventil-Steuereinrichtung;

Fig. 8 eine teilweise aufgeschnittene Aufrißansicht des Ansaugsystems von Fig. 2, das auf einen Sechs­ zylinder-V-Motor angebracht ist;

Fig. 9 eine schematische Querschnittsdarstellung des Systems von Fig. 8 entlang der Linie A-A und

Fig. 10 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Systems von Fig. 2.

Da dem Fachmann ein Verbrennungsmotor mit mechanischem Auf­ lader, für welchen das erfindungsgemäße Ansaugsystem be­ stimmt ist, geläufig ist, ist die nachfolgende Beschreibung im einzelnen auf solche Bauteile gerichtet, die einen Teil des neuen Aufbaues des erfindungsgemäßen Ansaugsystems bil­ den oder mit diesem zusammenwirken. Bauteile, die nicht im einzelnen beschrieben oder dargestellt sind, können deshalb in an sich bekannter Weise unterschiedlich gestaltet sein.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Ansaugsystems mit Verdichtungsauflader dargestellt, das für einen schematisch dargestellten Verbrennungsmotor E bestimmt ist.

Bei dem Verbrennungsmotor E kann es sich beispielsweise um einen Reihen- oder Vierzylindermotor handeln, und der Motor E weist einen Motorblock E1 auf, der mit ersten bis vierten Zylindern E2 ausgebildet ist. Ansaug- und Abgas und/oder Auslaßöffnungen E3 und E4 münden in jeden Zylinder E2 und werden entsprechend einer vorbestimmten Zeitsteuerung durch nicht dargestellte Einlaß- und Auslaßventile geöffnet und geschlossen.

Ansaugluft wird in die Zylinder E2 mittels eines Ansaugsy­ stems eingeführt, das allgemein mit den Bezugszeichen IS bezeichnet ist und eine Einlaß- oder Ansaugpassage, wie beispielsweise ein Ansaugrohr 5 aufweist sowie einen Druck­ ausgleichsbehälter 6. Die Einlaßöffnungen E3 für die jewei­ ligen Zylinder E2 in dem Motorblock E1 stehen getrennt in Übertragungsverbindung mit dem Druckausgleichsbehälter 6, und zwar mittels getrennter Rohre 6a, die durch eine kurze Erstreckungslänge ausgezeichnet sind. Das Ansaugrohr 5 um­ faßt stromaufwärts mittlere und stromabwärtige Rohrsegmente 5a, 5b und 5c und ist von seinem stromaufwärtigen Ende aus gesehen mit einem stromaufwärtig angeordneten, nicht darge­ stellten Luftreiniger oder Luftfilter an einem stromauf­ wärtigen Ende des stromaufwärtigen Rohrsegments 5a verse­ hen, mit einem Luftdurchsatzmeßgerät 1 und einer Drossel­ klappe 2, die in dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a ange­ ordnet sind, einem Verdichtungsauflader 3, der zwischen den stromaufwärtigen und mittleren Rohrsegmenten 5a und 5b an­ geordnet ist und einem Zwischenkühler 4, der zwischen den mittleren und den stromabwärtigen Rohrsegmenten 5b und 5c angeordnet ist, wobei sämtliche der vorstehend genannten Bauteile in an sich bekannter Weise aufgebaut und betrieben sein können.

Die Längsachse des Kompressionsaufladers 3 verläuft paral­ lel zu der Kurbelwelle E5 des Motors E. Eine Abtriebsrie­ menscheibe 3b, die auf einem Abtriebsschaft 3a des Aufla­ ders 3 koaxial angebracht ist, ist betriebsmäßig gekop­ pelt an eine Antriebsriemenscheibe 6, die koaxial an der Kurbelwelle E5 des Motors E mittels eines Riemens 7 ange­ bracht ist, welcher die Motorleistung überträgt, um die Abtriebsriemenscheibe 3b des Kompressionsaufladers 3 an­ zutreiben.

Eine erste Bypass-Passage oder eine Auflader-Bypass-Passage wie beispielsweise ein Auflader-Bypass-Rohr 8, ist zwischen die stromaufwärtigen und mittleren Strömungsrohrsegmente 5a und 5b so angeschlossen, daß ein Bypass oder eine Umgehung für den Auflader 3 gebildet wird. Das Auflader-Bypass-Rohr 8 umfaßt ein stromaufwärtiges Rohrsegment 8a, welches eine erste pneumatische oder druckgesteuerte Ventileinrichtung SC1 anschließt an das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 zwischen der Drosselklappe 2 und dem Kompres­ sionsauflader 3 sowie ein stromabwärtiges Rohrsegment 8b, welches die erste druckgesteuerte Ventileinrichtung SC1 mit dem mittleren Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 verbindet zwischen dem Kompressionsauflader 3 und dem Zwischenkühler 4.

Eine zweite Bypass-Passage oder Zwischenkühler-Bypass-Passage, wie beispielsweise ein Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9, ist zwischen den mittleren und stromabwärtigen Rohrsegmenten 5b und 5c so angeschlossen, daß der Zwischenkühler 4 in Art eines Bypass umgangen werden kann. Das Zwischenkühler- Bypass-Rohr 9 ist mit einer zweiten pneumatischen oder druckgesteuerten Ventileinrichtung SC2 versehen.

Eine Rückführungspassage, wie beispielsweise ein Rückfüh­ rungsrohr 10, ist zwischen der ersten druckgesteuerten Ven­ tileinrichtung SC1 und einer dritten pneumatischen oder druckgesteuerten Ventileinrichtung SC3 angeschlossen, die an das stromabwärtige Ende des Druckausgleichsbehälters 6 angekoppelt ist.

Die erste pneumatische Ventileinrichtung SC1 umfaßt eine Pneumatik-Ventilanordnung 11 und ein pneumatisches Betäti­ gungsmittel, wie beispielsweise ein druckbetätigtes Stell­ organ 21. Die Pneumatik-Ventilanordnung 11 umfaßt ein rechteckig-quaderförmiges oder zylindrisches Ventilgehäu­ se 12, in welchem eine Druckkammer 12a ausgebildet ist, und das eine stromaufwärtige oder Einlaßöffnung 13a und eine stromabwärtige oder Auslaßöffnung 13b aufweist, deren zen­ trale Längsachsen einander im rechten Winkel schneiden, so­ wie eine Führung oder Halterung 14, die sich zu der Auslaß­ öffnung 13b hin erstreckt. Ein Ventilschaft 16 ist in der Führung 14 axial beweglich gleitgelagert, wobei ein Schaft­ ende 16a mit einem Ventilkörper 15 vom Dichtungstyp verbunden ist, der innerhalb des Ventilgehäuses 12 angeordnet ist und wobei das andere Schaftende 16b sich außerhalb des Ven­ tilgehäuses 12 so erstreckt, daß der Ventilkörper 15 sich von der Auslaßöffnung 13b des Ventilgehäuses 12 weg sowie auf dieses zu zu bewegen vermag, wodurch die stromaufwärti­ gen und stromabwärtigen Rohrsegmente 8a und 8b des ersten Bypass-Rohres 8 pneumatisch miteinander verbunden sowie voneinander getrennt werden.

Das pneumatische Stellorgan 21, das an dem Ventilgehäuse 12 der Pneumatik-Ventilanordnung 11 befestigt ist, umfaßt ein rechteckig quaderförmiges oder zylindrisches Betäti­ gungsgehäuse 22, in welchem eine Druckkammer 22a ausgebil­ det ist, in welcher das eine Ende 16b des Ventilschafts 16 aufgenommen ist, sowie ein rückstellbares Membran 25, das mit dem anderen Ende 16b des Ventilschafts 16 verbunden ist und eine Schraubenfeder 26, die so angeordnet ist, daß das rückstellbare Diaphragma 25 gegen die Pneumatik-Ventil­ anordnung 11 gedrängt wird. Die rückstellbare Membran 25 teilt die Druckkammer 22a, welche in dem Betätigungsgehäuse 22 ausgebildet ist, in zwei Kammern, d. h. in erste und zweite Druckkammern 23 und 24, die luftdicht voneinander isoliert sind. Die Feder 26, die als Druckfeder ausgebildet sein kann, ist in der zweiten Druckkammer 24 angeordnet. Wenn die Feder 26 hingegen eine vorgespannte Zugfeder ist, kann sie in der ersten Druckkammer 23 angeordnet sein. Die rückstellbare Membran 25 weist eine Druckaufnahmefläche auf, die so groß ist wie die Druckaufnahmefläche des Ventilkörpers 15, die im wesentlichen der Querschnittsfläche der Auslaßöffnung 13b entspricht.

Die zweite Druckkammer 24 des Stellorgans 21 steht mittels eines Übertragungsrohres 27 so in Übertragungsverbindung mit der Auslaßöffnung 13b, daß darin der Druck P1 in der Auslaßöffnung 13b als Druck P1′ übertragen wird. Dement­ sprechend nimmt die rückstellbare Membran 25 eine axiale Kraft auf, welche der Differez zwischen dem Druck P1 an der Auslaßöffnung 13b und der Summe der Federkraft der Schrau­ benfeder 26 sowie des Drucks P1′ in der zweiten Druckkammer 24 entspricht, wobei die genannten Drücke auf die Membran in entgegengesetzte Richtungen einwirken.

Die erste Druckkammer 23 kann mit der Atmosphäre in Verbin­ dung stehen. Bevorzugt steht die Kammer 23 jedoch mit dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 strom­ aufwärts von der Drosselklappe 2 mittels eines Übertra­ gungs- oder Verbindungsrohres 28 in Übertragungsverbindung, um in dieser einen negativen Druck zu übertragen, der durch Ansaugluft erzeugt wird, welche in das Ansaugrohr unmittel­ bar vor der Drosselklappe 2 eingeführt wird. Wenn die erste Druckkammer 23 in Verbindung mit der Atmosphäre steht, so wird der Ventilkörper 15 von der Auslaßöffnung 13b des Ven­ tilgehäuses 12 wegbewegt oder in eine Richtung, in welcher er die Auflader-Bypass-Passage 8 öffnet oder freigibt (auf welche Richtung nachfolgend Bezug genommen wird als "Öffnungsrichtung"). Dies ist deshalb der Fall, weil Druck in dem Ansaugrohr 5 vor und hinter der Drosselklappe 2 dazu tendiert mit Bezug auf die Atmosphäre negativ zu sein, wenn die Drosselklappe 2 die volle Drosselstellung einnimmt oder zumindest sich in der Nähe der Drosselstellung befindet. Ein derartiger negativer Druck wird in die Druckkammer 12a der Ventilanordnung 11 eingeführt oder übertragen und wirkt auf den Ventilkörper 15 so, daß dieser in die Öffnungs­ richtung bewegt wird. Da jedoch das Verbindungsrohr 28 die erste Druckkammer 23 mit dem Ansaugrohr 5 stromaufwärts von der Drosselklappe 2 verbindet, wird ein negativer Druck in dem Ansaugrohr 5 ebenfalls eingeleitet oder übertragen in die erste Druckkammer 23 des pneumatischen Stellorgans 21. Dementsprechend wird die mit dem Ventilkörper über den Ventilschaft 16 verbundene rückstellbare Membran 25 ausge­ lenkt oder verformt und bewegt den Ventilkörper 15 in eine Richtung, in welcher der Ventilkörper 5 die Bypass-Passage 8 öffnet (auf diese Richtung wird nachfolgend Bezug genommen als "Schließrichtung"), wenn der negative Druck durch die Drosselklappe 2 bei voller Klappenöffnung oder bei nahezu vollständigen Drosselöffnungsstellungen erzeugt wird.

Wenn sich der Motor E in Betrieb befindet, wird der Aufla­ der 3 angetrieben, um Luft über den Luftreiniger oder das Luftfilter und die Drosselklappe 2 einzuführen bzw. aufzu­ nehmen und zu komprimieren. Aufladedruck P1 der Ansaugluft wird zum einen entladen und geliefert an die Zylinder E2 durch den Zwischenkühler 4. Den Druckausgleichsbehälter 6 und die jeweiligen getrennten Rohre 6a während ihrer jewei­ ligen Ansaugzyklen, und andererseits in die Auslaßöffnung 13b der Pneumatik-Ventilanordnung 11 durch das stromabwär­ tige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8. Der Auf­ ladedruck P1, der teilweise in die Auslaßöffnung 13b der pneumatischen Ventilanordnung 11 eingespeist wird, wirkt auf den Ventilkörper 15 in die Öffnungsrichtung. Gleichzei­ tig wird ein negativer Druck P2 durch die Ansaugluft in dem Ansaugrohr 5 stromabwärts von dem Drosselventil 2 erzeugt und eingeleitet oder zugeführt in die Druckkammer 12a der pneumatischen Ventilanordnung 11 durch das stromaufwärtige Rohrsegment 8a des Auflader-Bypass-Rohres 8, um auf den Ventilkörper 15 einzuwirken. Dadurch wird der Ventilkörper 15 nicht nur mit Kraft beaufschlagt durch den Aufladedruck P1, sondern auch durch den negativen Druck P2 in die Öffnungsrichtung. Andererseits wird der Ventilkörper 15 in die Schließrichtung gedrängt durch die Druckschraubenfeder 26, welche in der zweiten Druckkammer 24 des pneumatischen Stellorgans 21 angeordnet ist, über die rückstellbare Mem­ bran 25 und den Ventilschaft 16, und einen Druck P1′, der in die zweite Druckkammer 24 von der Auslaßöffnung 13b der Pneumatik-Ventilanordnung 11 über das Verbindungsrohr 27 eingeführt wird, der gewöhnlich gleich groß ist wie der Aufladedruck P1. Weil der Ventilkörper 15 dieselbe Druck­ aufnahmefläche aufweist wie die Druckaufnahmefläche der rücksetzbaren Membran 25, löschen sich die Drücke P1 und P1′, welche auf das Ventil 15 in entgegengesetzte Richtun­ gen einwirken, aus, so daß der Ventilkörper 15 belastet wird, um entsprechend der Differenz zwischen der Druckkraft der Feder 26, die auf den Ventilkörper 15 in Schließrich­ tung einwirkt, und dem negativen Druck P2 in der Druckkam­ mer 12a der Pneumatik-Ventilanordnung 11, der auf den Ven­ tilkörper 15 in die Öffnungsrichtung einwirkt, um die Aus­ laßöffnung 13b und damit die Auflader-Bypass-Passage 8 zu öffnen oder zu schließen.

In dem Fall, daß der Motor in einem Niedriglastbereich oder in einem Bereich niedriger Belastung arbeitet, in welchem das Drosselventil 3 sich in der Leerlaufstellung oder ge­ schlossenen Stellung oder in Stellungen geringer Öffnung befindet und in der Druckkammer 12a der Pneumatik-Ventilan­ ordnung 11 einen hohen negativen Druck P2 erzeugt, wird der Ventilkörper 15 der Pneumatik-Ventilanordnung 11 durch den negativen Druck P2 gegen die Druckschraubenfeder 26 dazu gezwungen, die Auslaßöffnung 13b zu öffnen, um dadurch das Auflader-Bypass-Rohr 8 zu öffnen. Mit der Bewegung des Ven­ tilkörpers in die Öffnungsrichtung vergrößert der Ventil­ körper 15 den Luftfluß oder -durchsatz der Ansaugluft in dem Auflader-Bypass-Rohr 8. Dadurch wird im Niedriglastbe­ reich, bei dem es nicht erforderlich ist, den Motor 11 mit einem hohen Druck an Ansaugluft aufzuladen, der gesamte An­ teil oder ein großer Anteil der Ansaugluft, die in das An­ saugrohr 5 eingeleitet wird, auf die entsprechenden Zylin­ der E2 über das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 gerichtet. Dementsprechend wird der Auflader 3 lediglich niedrig oder leicht belastet bzw. befindet sich in einem Niedriglastbe­ reich. Wenn der Motor E im Hochlastbereich oder in einem Bereich höherer Belastung betrieben wird, in welchem die Drosselklappe 2 sich in der vollen Drosselstellung oder in der vollen geöffneten Stellung befindet oder in Stellungen größerer Öffnung und einen niedrigen negativen Druck P2 in der Druckkammer 12a des Ventilgehäuses 12 der Pneumatik- Ventilanordnung 11 erzeugt, wird der Ventilkörper 15 der Pneumatik-Ventilanordnung 11 hauptsächlich durch die Druck­ schraubenfeder 26 dazu gezwungen, sich näher auf die Aus­ laßöffnung 13b in die Schließstellung zu bewegen. Bei der Bewegung des Ventilkörpers 15 auf die Auslaßöffnung 13b zu wird die Luftströmung oder der Luftdurchsatz der Ansaugluft in dem Auflader-Bypass-Rohr 8 vermindert. Wenn der negative Druck P2 hinreichend gering ist, verschließt der Ventil­ körper 15 vollständig die Auslaßöffnung 13b, wodurch der Luftdurchsatz der Ansaugluft in dem Auflader-Bypass-Rohr 8 stillgesetzt oder beendet wird.

Die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC2 umfaßt eine Steuerventilanordnung 31 vom Schmetterlingstyp sowie ein pneumatisches Betätigungsmittel, wie beispielsweise ein pneumatisches Stellorgan 41. Die Steuerventilanordnung 31 umfaßt einen Schmetterlings-Ventilkörper 32, der an eine Schwenkwelle 32a fest angeschlossen ist, welche durch das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 gelagert ist. Die Schwenkwel­ le 32a ist fest angeschlossen an einen Verbindungsarm 33, der mit einem Längsschlitz 33a versehen ist. Eine Ventil­ betätigungsstange 34, die gleitend gelagert ist durch das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 ist betriebsmäßig verbunden mit der Schwenkwelle 32a, wobei ihr eines Ende 34a in den Längsschlitz 33a des Verbindungsarms 33 eingreift. Wenn sich die Ventilbetätigungsstange 34 bewegt, wird das Schmetterlingsventil 32 so geschwenkt, daß es das Zwi­ schenkühler-Bypass-Rohr 9 öffnet oder schließt.

Das pneumatische Stellglied 41, welches an dem Zwischen­ kühler-Bypass-Rohr 9 befestigt ist, umfaßt ein rechtwink­ lig-quaderförmiges oder zylindrisches Betätigungsgehäuse 42, in welchem eine Druckkammer 42a ausgebildet ist und in wel­ chem das andere Ende 34b der Ventilbetätigungsstange 34 aufgenommen ist und eine rückstellbare Membrane 45, welche mit dem anderen Ende 34b der Ventilbetätigungsstange 34 an­ geschlossen ist sowie eine Schraubenfeder 46, die so ange­ ordnet ist, daß die rückstellbare Membran 45 gegen die Ven­ tilanordnung 31 gedrängt wird. Die rückstellbare Membran 45 teilt die Druckkammer 42a, welche in dem Betätigungsgehäuse 42 ausgebildet ist, in zwei Kammern, d. h. in erste und zweite Druckkammern 43 und 44, die luftdicht voneinander isoliert sind. Die Schraubenfeder 46, die als Druckfeder ausgelegt sein kann, ist in der zweiten Druckkammer 44 an­ geordnet. Alternativ hierzu kann die Feder 46, falls es sich um eine expandierte Zugfeder handelt, in der ersten Druckkammer 43 angeordnet sein. Die zweite Druckkammer 44 des pneumatischen Stellorgans 41 steht in Übertragungsver­ bindung mit dem Druckausgleichbehälter 6, und zwar mittels eines Verbindungsrohres 47, um dem Druckausgleichsbehälter 6 einen Druck P3 zu übermitteln oder zuzuführen.

Im Motor-Niedriglastbereich, bei welchem der Auflader 3 keinen oder lediglich einen geringen Aufladedruck für den Motor E erzeugt, und bei dem der Druck P3 im Druckaus­ gleichsbehälter 6 negativ ist, wird die rückstellbare Mem­ bran 45 ausgelenkt oder deformiert durch den negativen Druck P3 gegen die Druckfeder 46, um das Schmetterlings- Ventil 32 in Fig. 1 in Uhrzeigerichtung zu schwenken, um das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 zu öffnen. Wenn hingegen in einem Motor-Hochlastbereich, bei welchem der Auflader 3 zur Erzeugung eines hohen Aufladedrucks für den Motor E wirksam ist, und der Druck P3 in dem Druckausgleichsbe­ hälter negativ ist, wird die rückstellbare Membran 45 aus­ gelenkt oder deformiert durch den Aufladedruck P3 und die Druckfeder 46, um das Schmetterlings-Ventil 32 in Gegen- Uhrzeigersinn zu verschwenken, um das Zwischenkühler-By­ pass-Rohr 9 zu schließen.

Eine pneumatische oder druckgesteuerte Ventileinrichtung SC3 umfaßt eine Pneumatik-Ventilanordnung 51 und ein pneu­ matisches Betätigungsmittel, wie beispielsweise ein pneu­ matisches Stellorgan 61. Die Pneumatik-Ventilanordnung 51 umfaßt ein rechteckig-quaderförmiges oder zylindrisches Ventilgehäuse 52, in welchem eine Druckkammer 52a ausge­ bildet ist und das eine stromaufwärtige oder Auslaßöff­ nung 53a sowie eine stromabwärtige oder Einlaßöffnung 53b aufweist, deren zentrale Längsachsen einander im rechten Winkel schneiden, sowie eine Befestigung oder Führung 54, die sich zu der Einlaßöffnung 53b hin erstreckt. Die Auslaßöffnung 53a verbindet die Druckkammer 52a mit dem Rückführungsrohr 10, um den negativen Druck P2 in der Aus­ laßöffnung 53a der Pneumatik-Ventilanordnung 51 in die Druckkammer 52a einzuspeisen; die Einlaßöffnung 53b verbin­ det die Druckkammer 52a mit dem Druckausgleichsbehälter 6, um den darin enthaltenen Druck P3 in den Druckausgleichs­ behälter 6 einzuspeisen. Ein Ventilschaft 56 ist axial be­ weglich durch die Führung 54 gleitend gelagert, und sein eines Ende 56a ist angeschlossen an einen Ventilkörper 55 vom Dichtungstyp, der innerhalb des Ventilgehäuses 52 ange­ ordnet ist und sein anderes Ende 56b erstreckt sich außer­ halb des Ventilgehäuses 52, so daß der Ventilkörper 55 sich von der Auslaßöffnung 53b des Ventilgehäuses 52 weg und auf diese zu bewegen kann, wodurch das Rückführungsrohr 10 pneumatisch verbunden und getrennt wird von dem Druckaus­ gleichsbehälter 6.

Das pneumatische Stellglied 61, welches an dem Ventil­ gehäuse 52 der Pneumatik-Ventilanordnung 51 befestigt ist, umfaßt ein rechteckig-quaderförmiges oder zylindrisches Betätigungsgehäuse 62, in welchem eine Druckkammer 62a aus­ gebildet ist und in welchem das andere Ende 56b des Ventil­ schafts 56 aufgenommen ist, eine rückstellbare Membran 65, die mit dem anderen Ende 56b des Ventilschafts 56 verbunden ist und eine Schraubenfeder 66, die so angeordnet ist, daß die rückstellbare Membran 65 gegen die Pneumatik-Ventilan­ ordnung 51 gedrängt wird. Die rückstellbare Membran 65 teilt die Druckkammer 62a, die in dem Betätigungsgehäuse 62 ausgebildet ist, in zwei Kammern, d. h. in erste und zweite Druckkammern 63 und 64, die luftdicht voneinander isoliert sind. Die Feder 66, die als Druckfeder ausgelegt sein kann, ist in der zweiten Druckkammer 64 angeordnet. Wenn die Feder 66 alternativ hierzu als expandierte Zugfe­ der ausgebildet ist, kann sie in der ersten Druckkammer 63 angeordnet sein. Die rückstellbare Membran 65 weist eine Druckaufnahmefläche auf, die ebenso groß ist wie die Druck­ aufnahmefläche des Ventilkörpers 55. Die erste Druckkammer 63 mündet in die Atmosphäre; die zweite Druckkammer 64 des Stellorgans 61 steht in Verbindung mit der Einlaßöffnung 53b und zwar mittels eines Verbindungsrohres 67, um den Druck P3 in den Druckausgleichsbehälter 6 einzuspeisen oder zu übertragen. Dementsprechend nimmt die rückstellbare Membran 65 eine axiale Kraft auf, die äquivalent ist der Differenz zwischen dem Druck P3 in der Eingangsöffnung 53b und der Summe der Federkraft der Druckfeder 66 und des Drucks in der zweiten Druckkammer 64, welche Drücke auf die Membran 66 in entgegengesetzte Richtungen einwirken. Das Verbindungsrohr 67 ist mit einem elektrisch gesteuerten Ventil versehen, wie beispielsweise ein Magnetventil 68.

Das Ansaugsystem umfaßt eine Steuereinheit 70, die auf einen Universalmikrocomputer basiert, der ein elektrisches Signal Th von der Drosselklappe 2 empfängt, die mit einem Klappenöffnungssensor 71 herkömmlicher Art versehen ist, welches Signal repräsentativ ist für die offene oder be­ tätigte Klappenstellung und der Mikrocomputer gibt in Er­ widerung auf das elektrische Signal ein Steuersignal Sv an das Magnetventil 68 aus. Im einzelnen veranlaßt die Steuer­ einheit 70 dann, wenn sie ein elektrisches Signal Th emp­ fängt, das repräsentativ ist für eine Öffnung oder Öff­ nungsstellung der Drosselklappe 2, die größer ist als vor­ bestimmte kritische Öffnung oder Öffnungsstellung, bei wel­ cher die Drosselklappe 2 sich öffnet, wenn der Motor E un­ ter Niedriglast betrieben wird, das Magnetventil 68 dazu, das Verbindungsrohr 67 zu schließen. Andererseits veran­ laßt die Steuereinheit 70 das Magnetventil 68, das Ver­ bindungsrohr 67 zu öffnen, wenn die Motorlast oder die Mo­ torbelastung höher wird als ein vorbestimmter, spezifischer Wert, der ermittelt wird bei einer spezifischen Öffnung der Drosselklappe 2, die geringfügig größer ist als die volle Klappenöffnung des Drosselventils 2, und zwar mittels des Klappenöffnungssensors 71.

Wenn der Motor E bei Niedriglast betrieben wird, empfängt der Ventilkörper 55 in entgegengesetzte Richtungen (wir­ kend) die negativen Drücke P2 und P3, welche in die Aus­ laß- und Einlaßöffnungen 53a und 53b der Ventilanordnung 51 jeweils eingespeist worden sind, und der Ventilkörper wird durch die Druckschraubenfeder 66 des pneumatischen Stell­ organs 61 in die Schließstellung gedrängt. Dadurch ver­ schließt der Dichtungsventilkörper 55 die Einlaßöffnung 53b, wodurch wiederum das Rückführungsrohr 10 verschlossen wird. Bei höherer Motorlast, also bei mittlerer Motorlast, sowie im Hochlastbereich verursacht das Magnetventil 68 die Öffnung des Verbindungsrohres 67, wodurch der Druck P3 in dem Druckausgleichbehälter 6, welcher Druck positiv ist, in die zweite Druckkammer 64 des pneumatischen Stellglieds 61 eingespeist wird. Dementsprechend wird der auf den Ven­ tilkörper 55 in der Schließstellung einwirkende Druck P3 ausgelöscht oder aufgehoben durch den Druck in der zweiten Druckkammer 64 des Stellorgans 61, welcher Druck auf den Ventilkörper 55 einwirkt.

Faßt man die Wirkungsweisen der ersten bis dritten druckge­ steuerten Ventileinrichtungen SC1, SC2 und SC3 des in Fig. 1 dargestellten Ansaugsystems zusammen, so werden in Ab­ hängigkeit von den Motorlastbedingungen die folgenden Be­ triebsbedingungen realisiert:

Beim Betrieb des Ansaugsystems, das in Fig. 1 dargestellt ist, wird im Bereich niedriger oder schwacher Motorlasten, bei welchem die Drosselklappe 2 um geringfügige Öffnungs­ beträge geöffnet ist, um einen geringen Betrag an Ansaug­ luft anzusaugen, die aufgeladene Luft von dem Auflader 3 nicht positiv und die ersten und zweiten druckgesteuerten Ventileinrichtungen SC1 und SC2 sind geöffnet; die dritte druckgesteuerte Ventileinrichtung SC3 geht in die Schließ­ stellung, so daß das Auflader-Bypass-Rohr 8 und das Zwi­ schenkühler-Bypass-Rohr 9 direkt miteinander in Übertra­ gungsverbindung stehen, und das Rückführungsrohr 10 ge­ schlossen ist. Dementsprechend wird im Motor-Niedriglast­ bereich ein Teil der aufgeladenen Luft, welche von dem Auflader 3 in das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohrs 5 abgegeben worden ist, zurückgeführt in das stromaufwärtige Ansaugrohr 5, von dem Auflader 3 zurückgeführt in das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 über das geöffnete Auflader-Bypass-Rohr 8, wodurch eine Verminderung der Differenz zwischen dem Druck vor und nach dem Auflader 3 verursacht wird, um die Last oder Belastung gegen oder mit Bezug auf den Auflader 3 zu vermindern. Der verbleiben­ de Anteil der in das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaug­ rohrs 5 von dem Auflader 3 abgegebene oder entladene auf­ geladene Luft fließt in den Druckausgleichsbehälter 6, durchströmt nicht den Zwischenkühler 4 sowie das stromab­ wärtige Rohrsegment 5c des Ansaugrohrs 5, sondern das Zwi­ schenkühler-Bypass-Rohr 9 und wird in die jeweiligen Zylin­ der E2 durch die getrennten Rohre 6a verteilt. Dadurch ver­ ursacht das Ansaugsystem im Motor-Niedriglastbereich einen Antriebsverlust des Aufladers 3 und eine Temperaturerhöhung der Ansaugluft, welche durch den Auflader 3 verdichtet wor­ den ist, um eine Verminderung des Pumpverlustes des Motors zu verursachen und um die Kraftstoff-Verdampfung oder -Zer­ stäubung zu verbessern. Dies erbringt eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit mit Bezug auf den Kraftstoffverbrauch sowie eine Verminderung des Kohlenwasserstoff(KW)-Gehalts der Abgase.

Im Bereich mittlerer Maschinenlasten, in welchem die Öff­ nung der Drosselklappe 2 zunimmt, erhöht das Ansaugsystem die Menge an gesaugter Ansaugluft und der Auflader 3 entlädt einen positiven Aufladeluftdruck und die ersten und zweiten druckgesteuerten Ventileinrichtungen SC1 und SC2 werden ge­ schlossen. Die dritte druckgesteuerte Ventileinrichtung SC3 wird geöffnet, so daß sowohl das Auflader-Bypass-Rohr 8 wie auch das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 verschlossen und das Rückführungsrohr 10 geöffnet werden. In diesem Motor-Nied­ riglastbereich fließt deshalb der gesamte Anteil der aufge­ ladenen Luft, die abgegeben worden ist, in das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohrs 5 durch den Auflader 3 in den Druckausgleichsbehälter 6, und zwar indem es den Zwi­ schenkühler 4 und das stromabwärtige Rohrsegment 5c des Ansaugrohres passiert und wird aufgeteilt in die jeweiligen Zylinder E2 durch die getrennten Rohre 6a. Die verbliebene aufgeladene Luft in dem Druckausgleichbehälter 6 kehrt zu dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohres 5 zurück durch das Rückführungsrohr 10, welches geöffnet ist durch die dritte druckgesteuerte Ventileinrichtung SC3. Deshalb stellt im mittleren Motor-Lastbereich der Motor E seine Leistungsabgabe zur Verfügung in Abhängigkeit von der Menge der Ansaugluft, die abhängt von der Motorlast, bei welcher der Motor betrieben wird. Außerdem wird die von dem Auflader 3 abgegebene aufgeladene Luft, die bezüglich ihrer Temperatur erhöht ist, durch den Zwischenkühler gekühlt.

In einem Bereich höherer Maschinenlasten oder stärkerer Ma­ schinenbelastungen, in welchem die Drosselklappe 2 ihre volle Öffnungsstellung oder nahezu die volle Öffnungsstel­ lung einnimmt, saugt das Ansaugsystem eine stark ver­ größerte Menge an Ansaugluft ein, weshalb der Auflader 3 einen höheren positiven Druck aufgeladener Luft abgibt oder entlädt, und sämtliche der druckgesteuerten Ventileinrich­ tungen SC1, SC2 und SC3 nehmen ihre Schließstellungen ein. Deshalb fließt im Motor-Hochlastbereich der gesamte Anteil der aufgeladenen Luft, die in das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 von dem Auflader 3 abgegeben worden ist, in den Druckausgleichsbehälter 6 unter Passieren des Zwi­ schenkühlers 4, und wird verteilt in die jeweiligen Zylin­ der E2 über die getrennten Rohre 6a. Jeder Zylinder E2 wird mit einer ausreichenden Menge an bezüglich des Aufladewir­ kungsgrades erhöhter aufgeladener Luft versorgt, die hin­ reichend verdichtet worden ist durch die Auflader 3 sowie gekühlt durch den Zwischenkühler 4, so daß der Motor eine höhere Leistung abzugeben vermag.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Ansaugsystems dargestellt, welches erste und zweite pneumatische oder druckbetätigte Ventileinrichtun­ gen SC11 und SC12 umfaßt, die in einer Auflader-Bypass- Passage angeordnet sind.

Das Ansaugsystem IS2 führt Ansaugluft zu oder saugt diese ein in die Zylinder E2 über eine Ansaugpassage, wie bei­ spielsweise ein Ansaugrohr 5 und einen Druckausgleichsbe­ hälter 6. Die Ansaugöffnungen E3 für die jeweiligen Zylin­ der E2 in dem Motorblock E1 werden getrennt in Übertra­ gungsverbindung gebracht mit dem Druckausgleichsbehälter 6, und zwar über getrennte Rohre 6a. Das Ansaugrohr 5 umfaßt stromaufwärtige, mittlere und stromabwärtige Rohrsegmente 5a, 5b und 5c und ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit einem nicht dargestellten stromaufwärtig angeordneten Luft­ reiniger oder Luftfilter an einem stromaufwärtigen Ende des stromaufwärtigen Rohrsegments 5a versehen sowie mit einem Luftdurchflußmesser 1 und einer Drosselklappe 2, die am stromaufwärtigen Rohrsegment 5a angeordnet ist, einem Ver­ dichtungsauflader 3, der zwischen den stromaufwärtigen und mittleren Rohrsegmenten 5a und 5b angeordnet ist sowie mit einem Zwischenkühler 4, der angeordnet ist zwischen den mittleren und stromabwärtigen Rohrsegmenten 5b und 5c. Sämtliche der vorstehend genannten Bauteile stimmen bezüg­ lich ihrer Gestalt und ihrer Funktion überein mit dem­ jenigen des Ansaugsystems gemäß Fig. 1.

Eine erste Bypass-Passage oder Auflader-Bypass-Passage, wie beispielsweise ein Auflader-Bypass-Rohr 8 ist zwischen den stromabwärtigen und mittleren Strömungsrohrsegmenten 5a und 5b angeordnet, um den Auflader 3 in Art eines Bypasses zu um­ gehen. Das Auflader-Bypass-Rohr 8 umfaßt ein stromaufwärti­ ges Rohrsegment 8a, welches die erste Pneumatik-Ventilan­ ordnung SC11 mit dem stromabwärtigen Rohrsegment 5a des An­ saugrohrs 5 zwischen der Drosselklappe 2 und dem Verdich­ tungsauflader 3 verbindet, sowie ein stromabwärtiges Rohr­ segment 8b, welches die erste Pneumatik-Ventilanordnung SC1 verbindet mit dem mittleren Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 zwischen dem Verdichtungsauflader 3 und dem Zwischenküh­ ler 4.

Eine zweite Bypass-Passage oder Zwischenkühler-Bypass-Pas­ sage, wie beispielsweise ein Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9, ist angeschlossen zwischen dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 und dem Druckausgleichs­ behälter 6, um den Zwischenkühler 4 in Art eines Bypasses zu umgehen.

Eine zweite Pneumatik-Ventilanordnung SC12 ist vorgesehen in dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass- Rohrs 8 zwischen dem mittleren Rohrsegment 5b des Ansaug­ rohres 5 und der Zwischenkühler-Bypass-Passage 9.

Die ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12 entsprechen betreffend Aufbau und Funktion den ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC1 und SC2 des in Fig. 1 dargestellten Ansaugsystems und werden deshalb nicht näher beschrieben. Die erste Pneumatik-Ven­ tilanordnung SC11 schließt jedoch ein Verbindungsrohr 27 ein, welches die zweite Druckkammer 24 des pneumatischen Stellorgans 21 nicht mit der Auslaßöffnung 13b der Pneu­ matik-Ventilanordnung 11 verbindet, sondern mit dem Zwi­ schenkühler-Bypass-Rohr 9. Die zweite Pneumatik-Ventil­ anordnung SC12 umfaßt ein Verbindungsrohr 27, welches die zweite Druckkammer 44 des Stellorgans 41 nicht mit dem Druckausgleichsbehälter 6 verbindet, sondern mit dem mitt­ leren Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5.

Dadurch, daß der Ventilkörper 15 mit Kraft beaufschlagt wird durch den Druck P3, der erzeugt wird in dem Zwischen­ kühler-Bypass-Rohr 9 sowie durch den Druck P3′, der ein­ gespeist wird in die zweite Druckkammer 24 des pneumati­ schen Stellorgans 21, und zwar in entgegengesetzten Rich­ tungen, wobei die Drücke P3 und P3′ im wesentlichen gleich groß sind, wird der Ventilkörper 3 im wesentlichen aus­ schließlich durch sowie in Übereinstimmung mit der Dif­ ferenz mit Kraft beaufschlagt oder gedrängt, die besteht zwischen der Druckkraft der Feder 26, welche auf den Ven­ tilkörper 15 in der Schließrichtung einwirkt und dem ne­ gativen Druck P2, der erzeugt wird in der Druckkammer 12a der Pneumatik-Ventilanordnung 11 mittels Ansaugluft in dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 und auf den Ventilkörper 15 in der Öffnungsrichtung wirkt, um da­ durch die Auslaßöffnung 13b und damit die Auflader-Bypass- Passage 8 zu öffnen oder zu schließen.

Die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC12 wirkt so, daß dann, wenn von dem Auflader 3 abgegebener Aufladedruck P1 negativ ist, die rückstellbare Membran 45 ausgelenkt oder deformiert wird durch den negativen Aufladungsdruck P1 ge­ gen die Druckfeder 46, um das Schmetterlingsventil 32 in Fig. 2 in Uhrzeigerrichtung zu verschwenken, wodurch das stromabwärtige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohrs 8 geöffnet wird, um das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaug­ rohres 5 mit dem Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 zu verbin­ den und damit mit dem Druckausgleichsbehälter 6. Wenn da­ gegen in einem Bereich höherer Motorlast oder stärkerer Motorbelastung, wenn der Auflader 3 so betrieben wird, daß er einen höheren Aufladedruck für den Motor E zur Verfü­ gung stellt und dementsprechend der Druck P1, der von dem Auflader 3 abgegeben wird, positiv ist, wird die rückstell­ bare Membran 45 ausgelenkt oder deformiert durch den nega­ tiven Aufladerdruck P1 und die Druckfeder 46, um das Schmetterlingsventil entgegen Uhrzeigerrichtung zu ver­ schwenken, wodurch das stromabwärtige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 geschlossen wird, um das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 von dem Zwischenkühler- Bypass-Rohr 9 und damit von dem Druckausgleichsbehälter 6 abzutrennen.

Die ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12 des in Fig. 2 dargestellten Ansaugsystems IS2 werden in Abhängigkeit von der Maschinenlast oder Maschi­ nenbelastung wie folgt gesteuert:

Die Fig. 3A-3C zeigen unterschiedliche Luftströmungsmu­ ster in dem Ansaugsystem, die realisiert sind durch die vorstehend dargestellten Betriebskombinationen der ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12.

Aus den vorstehend aufgeführten Betriebskombinationen der ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12 wird deutlich, daß in einem Bereich niedriger Motor­ lasten, wenn der Aufladerdruck P1, der von dem Auflader 3 abgegeben wird, negativ ist, sowohl die erste wie die zwei­ te Pneumatik-Ventileinrichtung SC11 und SC12 sich öffnet, um die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9 mit dem Ansaugrohr 5 sowohl stromaufwärts wie stromabwärts von dem Auflader 3 zu verbinden. Ein Teil der von dem Auflader 3 abgegebenen auf­ geladenen Luft kehrt zurück in das stromaufwärtige Rohr­ segment 5a des Ansaugrohrs 5 stromaufwärts von dem Auflader 3 über das Auflader-Bypass-Rohr 8. Der verbleibende Teil der von dem Auflader abgegebenen oder entladenen aufgela­ denen Luft fließt in den Druckausgleichsbehälter 6, und zwar nicht durch den Zwischenkühler 4, sondern durch das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 und wird den jeweiligen Zylin­ dern E2 über die getrennten Rohre 6a zugeteilt. Dadurch wird im Motor-Niedriglastbereich die Druckdifferenz im An­ saugrohr vor und nach dem Auflader 3 gering, so daß der Auflader 3 lediglich einer kleinen Last oder einer geringen Belastung unterzogen wird, wodurch der Antriebsverlust ver­ ringert wird. Außerdem wird, da die aufgeladene Luft durch den Zwischenkühler 4 nicht gekühlt wird, die durch den Auf­ lader 3 aufgeladene Luft mit hoher Temperatur auf die Zy­ linder E3 verteilt. Dies resultiert in einer Verbesserung der Kraftstoffausnutzung bzw. der Wirtschaftlichkeit im Kraftstoffverbrauch und in einer Herabsetzung des Kohlen­ wasserstoffs (KW)-Gehalts in den Abgasen.

In einem Bereich mittlerer Maschinenlasten, wenn der Aufla­ der 3 einen positiven Aufladedruck P1 erzeugt oder abgibt und der negative Druck P2 sich in einem mittleren Druckbe­ reich befindet, öffnet die erste Pneumatik-Ventileinricht­ ung SC11 teilweise, um die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9 mit dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 stromaufwärts von dem Auflader 3 zu verbinden. Demgegenüber schließt die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC12, um die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9 von dem mittleren Rohr­ segment 5b des Ansaugrohrs 5 stromabwärts von dem Auflader 3 zu trennen oder abzuschließen. Der gesamte Anteil der von dem Auflader 3 abgegebenen aufgeladenen Luft fließt oder strömt in den Druckausgleichbehälter 6, und zwar auf dem Weg durch den Zwischenkühler 4. Die aufgeladene Luft in dem Druckbehälter 6 wird zum größten Teil in die jeweiligen Zy­ linder E2 über die getrennten Rohre 6a verteilt und zu ei­ nem geringen Teil wird die aufgeladene Luft in den Druck­ ausgleichsbehälter 6 zurückgeführt in das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 stromaufwärts von dem Auf­ lader 3, auf dem Weg über das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 und das Auflader-Bypass-Rohr 8. Infolge dessen werden die Zylinder E2 des Motors E in einem mittleren Motorlastbe­ reich jeweils mit der benötigten Menge gekühlter, aufgela­ dener Luft versorgt, die der Motorlast entspricht, bei wel­ cher der Motor läuft oder betrieben wird, wodurch die be­ nötigte Leistungsabgabe zur Verfügung gestellt wird.

In einem Bereich höherer Motorlasten oder stärkerer Motor­ belastungen, wenn die Drosselklappe 2 die vollständige Klappenöffnungsstellung oder die nahezu vollständige Öff­ nungsstellung einnimmt, und dadurch der Auflader 3 einen positiven Aufladedruck P1 erzeugt oder abgibt und der ne­ gative Druck P2 geringer wird, schließen sowohl die ersten wie die zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12. Dementsprechend fließt in einem Motor-Hochlastbereich der gesamte Anteil der durch den Auflader 3 entladenen, hinreichend verdichteten, aufgeladenen Luft in den Druck­ ausgleichsbehälter 6, und zwar auf dem Weg durch den Zwi­ schenkühler 4 und wird in die jeweiligen Zylinder E2 des Motors E über die getrennten Rohre 6a verteilt bzw. einge­ leitet. Jeder Zylinder E2 wird (dadurch) mit einer hinrei­ chenden Menge aufgeladener Luft versorgt, was einen er­ höhten Beschickungs- oder Aufladungswirkungsgrad zur Folge hat, so daß der Motor eine höhere Leistung abzugeben ver­ mag.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC12 in die Zwi­ schenkühler-Bypass-Passage 9 eingebaut werden, und zwar stromabwärts des Verbindungsrohres 27 der ersten Pneumatik- Ventileinrichtung SC11. In diesem Falle müssen die ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12 wie folgt gesteuert werden:

Wie aus den vorstehend genannten Betriebskombinationen der ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12 hervorgeht, wird in einem Bereich niedriger Motorla­ sten ein Teil der von dem Auflader 3 abgegebenen, aufge­ ladenen Luft direkt zurückgeführt in das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 stromaufwärts von dem Auf­ lader 3 über das Auflader-Bypass-Rohr 8. Der verbleibende Teil der von dem Auflader 3 abgegebenen, aufgeladenen Luft fließt oder strömt in den Druckausgleichsbehälter 6, und zwar auf dem Weg über das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 und wird über die getrennten Rohre 6a auf die jeweiligen Zylin­ der E2 verteilt. Dadurch wird in einem Motor-Niedriglastbe­ reich die Druckdifferenz in dem Ansaugrohr 5 vor und nach dem Auflader 3 gering, so daß der Auflader 3 eine Absenkung oder Verringerung des Antriebsverlustes verursacht. Weiter­ hin wird, weil die aufgeladene Luft nicht durch den Zwi­ schenkühler 4 gekühlt wird, die von dem Auflader 3 verdich­ tete, aufgeladene Luft mit hoher Temperatur in die Zylinder E2 verteilt. Daraus resultiert eine Verbesserung der Kraft­ stoffausnützung und in einer Herabsetzung des Kohlenwasser­ stoff (KW)-Gehalts der Abgase.

In einem Bereich mittlerer Maschinenlasten fließt der ge­ samte Teil der von dem Auflader 3 abgegebenen, aufgelade­ nen Luft in den Druckausgleichsbehälter 6, und zwar nicht auf dem Weg über den Zwischenkühler 4, sondern auf dem Weg durch die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9, und wird in die jeweiligen Zylinder E2 durch die getrennten Rohre 6a ver­ teilt. Dadurch werden in einem mittleren Motor-Lastbe­ reich die Zylinder E2 des Motors E jeweils mit der benö­ tigten Menge aufgeladener Luft versorgt, welche eine hohe Temperatur aufweist. Dies resultiert ebenfalls in einer Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und in einer Herab­ setzung des Kohlenwasserstoff (HC)-Gehalts der Abgase.

In einem Bereich höherer Motorlasten oder stärkerer Motor­ belastungen fließt der gesamte Anteil der von dem Auflader 3 abgegebenen aufgeladenen Luft in den Druckausgleichsbe­ hälter 6, und zwar über den Zwischenkühler 4 und wird auf die jeweiligen Zylinder E2 des Motors E über die getrenn­ ten Rohre 6a verteilt. Jeder Zylinder E2 wird mit einer hinreichenden Menge gekühlter aufgeladener Luft versorgt. Dadurch wird eine Erhöhung des Beschickungs- oder Aufla­ dungswirkungsgrades erreicht, so daß der Motor eine höhe­ re Leistung abzugeben vermag.

Dadurch, daß der Aufladedruck in einem Bereich niedriger Motordrehzahlen relativ gering ist, wodurch die Tempera­ tur der aufgeladenen Luft nicht allzu stark erhöht wird und wodurch es für den Motor notwendig wird, seine Leistungsab­ gabe in einem Bereich hoher Lasten durch Herabsetzen des Widerstands der Ansaugluft zu erhöhen, ist es von Vorteil, in dem Niedrigdrehzahl-Hochlastbereich einen hohen Be­ schickungs- oder Aufladungswirkungsgrad zu gewinnen. Dieser Vorteil kann erreicht werden, indem das Ansaugsystem IS2 so modifiziert wird, daß ein in Fig. 3D dargestelltes geänder­ tes Strömungsmuster zur Verfügung steht, indem die zweite Ventileinrichtung SC12 teilweise geöffnet wird, während die erste Ventileinrichtung SC11 geschlossen wird.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Ansaugsystems dargestellt, das eine pneumati­ sche oder druckbetätigte Ventileinrichtung umfaßt, die in der Auflader-Bypass-Passage angeordnet ist.

Das allgemein mit dem Bezugszeichen IS3 bezeichnete Ansaug­ system saugt Ansaugluft oder führt diese ein in die Zylin­ der E2 über eine Ansaugpassage, wie beispielsweise ein An­ saugrohr 5 und einen Druckausgleichsbehälter 6. Die Einlaß­ öffnungen E3 für die jeweiligen Zylinder E2 des Motors E sind getrennt verbunden mit dem Druckausgleichsbehälter 6 durch getrennte Rohre 6a. Das Ansaugrohr 5 umfaßt strom­ aufwärtige, mittlere und stromabwärtige Rohrsegmente 5a, 5b und 5c und ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit einem stromaufwärts angeordneten nicht dargestellten Luftreiniger an einem stromaufwärtigen Ende des stromaufwärtigen Rohr­ segments 5a versehen, einem Luftdurchsatzmesser 1 und einer Drosselklappe 2, die in dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a angeordnet ist, einem Verdichtungsauflader 3, der zwischen den stromaufwärtigen und mittleren Rohrsegmenten 5a und 5b angeordnet ist, und einem Zwischenkühler 4, der zwischen den mittleren und stromabwärtigen Rohrsegmenten 5b und 5c angeordnet ist. Sämtliche dieser Bauteile weisen denselben Aufbau und denselben Betrieb auf wie die betreffenden Bau­ teile des in Fig. 1 dargestellten Ansaugsystems.

Eine Bypass-Passage oder Auflader-Bypass-Passage, wie beispielsweise ein Bypass-Rohr 8, ist zwischen den strom­ aufwärtigen und mittleren Strömungsrohrsegmenten 5a und 5b angeschlossen, um den Auflader 3 in Art eines Bypasses zu um­ gehen. Dieses Auflader-Bypass-Rohr 8 umfaßt ein stromauf­ wärtiges Rohrsegment 8a, das eine pneumatische oder druck­ betriebene Ventileinrichtung SC21 mit dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 zwischen der Drosselklappe 2 und dem Verdichtungsauflader 3 verbindet, sowie ein stromabwärtiges Rohrsegment 8b, welches die pneumatische Ventileinrichtung SC21 mit dem mittleren Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 zwischen dem Verdichtungsauflader 3 und dem Zwischenkühler 4 verbindet.

Eine zweite Bypass-Passage oder Zwischenkühler-Bypass-Passa­ ge, wie beispielsweise ein Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9, ist angeschlossen zwischen der ersten Pneumatik-Ventileinrich­ tung SC21 und dem Druckausgleichbehälter 6, um den Zwi­ schenkühler 4 in Art eines Bypasses zu umgehen.

Die Pneumatik-Ventileinrichtung SC21 umfaßt eine Pneumatik- Ventilanordnung 111 und ein Stellorgan, wie beispielsweise ein pneumatisches oder druckgesteuertes Betätigungsorgan 121. Die Pneumatik-Ventilanordnung 111 umfaßt ein rechteckig- quaderförmiges oder zylindrisches Ventilgehäuse 112, in welchem eine Druckkammer 112a ausgebildet ist, und das eine stromaufwärtige oder Einlaßöffnung 113a aufweist, sowie ei­ ne stromabwärtige oder Auslaßöffnung 113b und eine dazwi­ schen liegende Öffnung oder Zwischenöffnung 113c koaxial zu der Auslaßöffnung 113b. Die Einlaßöffnung 113a weist eine Mittenachse auf, welche beide Mittenachsen der Auslaßöff­ nung 113b und der Zwischenöffnung 113c schneidet. Das Ventilgehäuse 112 weist weiterhin eine Führung oder Halte­ rung auf, die sich auf die erste Auslaßöffnung 113b zu er­ streckt. Ein Ventilschaft 106 ist durch die Führung glei­ tend aufgenommen zugunsten einer axialen Bewegung und ist mit seinem einem Ende 116a mit einem Dichtungstyp-Doppel­ ventilkörper 115 verbunden, der einen ersten Ventilkörper 115b und einen zweiten Ventilkörper 115c aufweist und mit seinem anderen Ende 116b steht der Schaft aus dem Ventil­ gehäuse 112 vor, so daß die ersten und zweiten Ventilkörper 115b und 115c sich von der Auslaßöffnung 113b und der Zwi­ schenöffnung 113c des Ventilgehäuses 112 hinweg oder auf diese zu zu bewegen vermögen. Die ersten und zweiten Ven­ tilkörper 115b und 115c weisen dieselbe Druckaufnahmefläche auf. Der erste Ventilkörper 115b verbindet und trennt das stromabwärtige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 mit bzw. von der Zwischenkühler-Bypass-Passage 9; der zweite Ventilkörper 115c verbindet oder trennt das strom­ aufwärtige Rohrsegment 8a des Auflader-Bypass-Rohres 8 mit bzw. von der Zwischenkühler-Bypass-Passage 9. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Auslaßöffnung 113b eine Tiefe auf­ weist, die ausreicht, daß der erste Ventilkörper 115b die Abtrennung zwischen dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 und der Zwischenkühler-Bypass-Pas­ sage 9 aufrechterhält, während der zweite Ventilkörper 115c sich bewegt zwischen einer abtrennenden oder verschließen­ den Stellung, in welcher er das stromaufwärtige Rohrsegment 8a des Auflader-Bypass-Rohres 8 von der Zwischenkühler-By­ pass-Passage 9 trennt und einer Teilöffnungsstellung, in welcher er geringfügig beabstandet ist von der Zwischenöff­ nung 113c. Deshalb verschließt der Doppelventilkörper 115, wenn er sich auf die Auslaßöffnung 113b zubewegt zunächst die Auslaßöffnung 113b und daraufhin die Zwischenöffnung 113c vollständig.

Das pneumatische Stellorgan 121, welches an dem Ventilge­ häuse 112 der Pneumatik-Ventilanordnung 111 befestigt ist, umfaßt ein rechteckig-quaderförmiges oder zylindrisches Betätigungsgehäuse 122, in welchem eine Druckkammer 122a ausgebildet ist, und in welchem das andere Ende 116b des Ventilschafts 116 aufgenommen ist, eine rückstellbare Mem­ bran 125, welche mit dem anderen Ende 116b des Ventil­ schafts 116 verbunden ist und eine Schraubenfeder 126, die so angeordnet ist, daß sie die rückstellbare Membran 125 gegen die Pneumatik-Ventilanordnung 111 drängt. Die rück­ stellbare Membran 125 weist dieselbe Druckaufnahmefläche auf wie die ersten und zweiten Ventilkörper 115b und 115c und teilt die Druckkammer 122a, welche in dem Betätiger­ gehäuse 122 ausgebildet ist, in zwei Kammern, d. h., daß erste und zweite Druckkammern 123 und 124 luftdicht vonein­ ander isoliert sind. Die Feder 126, die als Druckfeder aus­ gelegt sein kann, ist in der zweiten Druckkammer 124 ange­ ordnet. In dem Fall, daß die Feder 126 als expandierte Zug­ feder ausgelegt ist, wird sie hingegen in der ersten Druck­ kammer 123 angeordnet. Die rückstellbare Membran 125 weist eine Druckaufnahmefläche auf, die gleich groß ist wie eine Druckaufnahmefläche des Ventilkörpers 115, welche im we­ sentlichen der Querschnittsfläche der Auslaßöffnung 113b entspricht. Die zweite Druckkammer 124 des pneumatischen Stellorgans 121 ist mit dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Aufladerrohr-Bypass-Rohrs 8 mittels eines Verbindungs­ rohres 127 so verbunden, daß diesem der Druck P1 in der Auslaßöffnung 113b als Druck P1′ übermittelt oder zugeführt wird. Dementsprechend empfängt die rückstellbare Membran 125 eine axiale Kraft, die äquivalent ist zu der Differenz zwischen dem Druck P1 in der Ausgangsöffnung 113b und der Summe der Federkraft der Druckfeder 126 und des Drucks P1′ in der zweiten Druckkammer 124, von denen beide auf die rückstellbare Membran 125 in entgegengesetzte Richtungen einwirken. Der Druck P3 in dem Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 wirkt sowohl auf den ersten Ventilkörper 115b wie auf den zweiten Ventilkörper 115c ein, jedoch in entgegengesetzten Richtungen. Aufgrund der Tatsache, daß der Druck P1′ in der zweiten Druckkammer 124 im wesentlichen gleich ist zu dem Druck P1 in der Auslaßöffnung 113b, wird der Doppelven­ tilkörper 115 gedrängt durch sowie entsprechend der Diffe­ renz zwischen der Druckkraft der Feder 126, die auf den Doppelventilkörper 115 in die Schließrichtung einwirkt und dem negativen Druck P2 in der Druckkammer 112a der Pneuma­ tik-Ventilanordnung 111, der auf den Ventilkörper 115 in der Öffnungsrichtung einwirkt, um die Auslaßöffnung 113b und die Zwischenöffnung 113c zu öffnen oder zu schließen und damit das Auflader-Bypass-Rohr 8 und das Zwischenkühler-By­ pass-Rohr 9 zu öffnen und zu schließen.

Die erste Druckkammer 123 steht in Übertragungsverbindung mit dem stromaufwärtigen Rohrsegment 5a des Ansaugrohres 5 stromaufwärts von der Drosselklappe 2 mittels eines Ver­ bindungsrohres 128, um durch die Ansaugluft eingeführten oder übertragenen Druck unmittelbar vor der Drosselklappe 2 in das Ansaugrohr 5 einzuleiten.

Die Pneumatik-Ventileinrichtung SC21 des in Fig. 3 gezeig­ ten Ansaugsystems wird in Abhängigkeit von den Motorlasten wie folgt gesteuert:

Wie aus den vorstehend dargestellten Betriebskombinationen der Pneumatik-Ventileinrichtung SC21 hervorgeht, öffnen in einem Bereich niedriger Maschinenlasten, wenn der von dem Auflader 3 abgegebene Aufladedruck P1 negativ ist, sowohl der erste wie der zweite Ventilkörper 115b und 115c der Pneumatik-Ventilanordnung SC21, um sowohl das stromaufwär­ tige Rohrsegment 8a des Auflader-Bypass-Rohres 8 wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9 mit dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8a und damit das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5 zu verbinden. Ein Teil der von dem Auflader 3 abgegebenen oder entladenen aufgeladenen Luft kehrt in das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohres 5 stromaufwärts von dem Auflader 3 über das Auflader-Bypass-Rohr 8 zurück; der verbleibende Anteil der von dem Auflader 3 abgegebenen aufgeladenen Luft fließt direkt in den Druckausgleichbehälter 6, und zwar nicht auf dem Weg über den Zwischenkühler 4, sondern auf dem Weg über das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 und wird auf die entspre­ chenden Zylinder E2 über die getrennten Rohre 6a verteilt. Dadurch wird in einem Motor-Niedriglastbereich die Druck­ differenz in dem Ansaugrohr 5 vor und nach dem Auflader 3 gering, so daß der Auflader 3 lediglich einer geringen Last oder Belastung unterworfen wird, und dadurch eine Verringe­ rung von Antriebsverlusten verursacht. Da weiterhin die aufgeladene Luft nicht durch den Zwischenkühler 4 gekühlt wird, wird von dem Auflader 3 verdichtete Luft mit hoher Temperatur auf die Zylinder E2 verteilt. Dies führt zu ei­ ner Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und einer Herab­ setzung des Kohlenwasserstoff (KW)-Gehalts in den emittierten Gasen bzw. Abgasen.

In einem Bereich mittlerer Motorlasten, wenn der Auflader 3 einen positiven Druck 3 abgibt und der negative Druck P2 sich in einem mittleren Druckbereich befindet, wird der noch, jedoch teilweise geöffnete zweite Ventilkörper 115c der Pneumatik-Ventileinrichtung SC21 vollständig geschlos­ sen. Dementsprechend sind sowohl das stromaufwärtige Rohr­ segment 8a des Auflader-Bypass-Rohres 8 wie auch die Zwi­ schenkühler-Bypass-Passage 9 abgetrennt von dem stromab­ wärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8, und damit auch das mittlere Rohrsegment 5b des Ansaugrohres 5. Die Zwischenkühler-Bypass-Passage 9 ist verbunden oder steht in Übertragungsverbindung und zwar teilweise pneumatisch mit dem stromaufwärtigen Rohrsegment 8a des Auflader-By­ pass-Rohrs 8. Der gesamte Anteil der von dem Auflader 3 abgegebenen aufgeladenen Luft fließt in den Druckaus­ gleichsbehälter 6, und zwar durch den Zwischenkühler 4 und wird zum größten Teil verteilt auf die jeweiligen Zylinder E2 durch die einzelnen Rohre 6a. Dadurch werden in einem mittleren Motorlastbereich die Zylinder E2 des Motors jeweils mit einer ausreichenden Menge gekühlter aufgelade­ ner Luft versorgt, die der Maschinenlast entspricht, bei welcher die Maschine betrieben wird, so daß die benötigte Leistung abgegeben wird.

In einem Bereich höherer Lasten oder stärkerer Belastungen, wenn die Drosselklappe 2 nahezu vollständig oder vollständig geöffnet ist, wodurch der Auflader 3 einen positiven Auf­ ladedruck P1 abgibt und der negative Druck P2 geringer wird, schließen sowohl der erste wie der zweite Ventilkör­ per 115b und 115c der Pneumatik-Ventileinrichtung SC21. Dementsprechend fließt im Motor-Hochlastbereich der gesam­ te Anteil der von dem Auflader 3 abgegebenen und hinrei­ chend verdichteten aufgeladenen Luft in den Druckaus­ gleichsbehälter 6, und zwar über den Zwischenkühler 4, und wird in die jeweiligen Zylinder E2 des Motors E über die getrennten Rohre 6a verteilt. Jeder Zylinder E2 wird mit einer hinreichenden Menge aufgeladener Luft versorgt, und zwar mit einem erhöhten Beschickungs- oder Aufladungswir­ kungsgrad, so daß der Motor eine höhere Leistung abzugeben vermag.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Ansaugsystems dargestellt, das allgemein mit den Bezugszeichen IS4 bezeichnet ist und im wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten System entspricht, mit der Ausnah­ me, daß die pneumatische oder druckbetriebene Ventilein­ richtung SC31 gleichzeitig Auslaß- und Zwischenöffnungen 113b und 113c öffnet und schließt. Damit besteht der Un­ terschied zwischen der Pneumatik-Ventileinrichtung SC31 und der Pneumatik-Ventileinrichtung SC21 von Fig. 4 darin, daß die Ausgangsöffnung 113b nicht mit einer Tiefe oder Tie­ fenausdehnung versehen ist.

Dementsprechend wird die Pneumatik-Ventileinrichtung SC31 des in Fig. 5 dargestellten Ansaugsystems in Abhängigkeit von der Motorlast wie folgt gesteuert:

In einem Bereich mittlerer Motorlasten sind die ersten und zweiten Ventilkörper 115b und 115c der Pneumatik-Ven­ tileinrichtung SC31 in teilweise geöffneter Stellung gehal­ ten. Dementsprechend kehrt die von dem Auflader 3 abge­ gebene aufgeladene Luft teilweise in das Ansaugrohr 5 stromaufwärts von dem Auflader 3 über die Auflader-Bypass- Passage 8 zurück und fließt teilweise in den Druckaus­ gleichbehälter 6 über den Zwischenkühler 4. Die aufgeladene Luft in dem Druckausgleichbehälter 6 wird zum großen Teil verteilt in die jeweiligen Zylinder E2 durch die getrennten Rohre 6a. Ein geringer Teil der aufgeladenen Luft in dem Druckausgleichbehälter 6 kehrt zurück in das Ansaugrohr 5 stromaufwärts von dem Auflader 3 über das Zwischenkühler- Bypass-Rohr 9 und die Auflader-Bypass-Passage 8.

In Fig. 6 ist ein Ansaugsystem IS5 dargestellt, welches eine Pneumatik-Ventilanordnung SC41 aufweist, die eine Variante der Pneumatik-Ventilanordnung SC31 von Fig. 5 ist. Das Ansaugsystem IS5 weist ein Bypass-Verbindungsrohr 130 auf, über welches das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 mit dem Verbindungsrohr 127 verbunden ist bzw. in Übertragungsver­ bindung steht. Bei dieser Variante ist die Druckschrauben­ feder 126 kräftiger als diejenige in Fig. 5. Das Bypass-Ver­ bindungsrohr 130a ist angeschlossen mittels eines Dreiwege- Ventils, wie beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Dreiwege-Magnetventil 129, das in dem Verbindungsrohr 127 angeordnet ist.

Das Ansaugsystem IS5 umfaßt eine Steuereinheit 170, die auf einem Allzweck- oder Universalmikrocomputer aufgebaut ist, der ein elektrisches Signal Th empfängt, das repräsentativ ist für eine Klappenöffnungsstellung oder eine betätigte Klappenstellung der Drosselklappe 2, welches Signal von einem Drosselklappen-Öffnungsfühler 171 herkömmlicher Art zur Verfügung gestellt wird. Die Steuereinheit 170 gibt in Erwiderung auf das elektrische Signal Th ein Steuersignal Sv an das Magnetventil 129 in der Weise ab, daß das Drei­ wege-Magnetventil 129 das Bypass-Verbindungsrohr 130 öff­ net, um den Druck P3 in dem Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9 in die zweite Druckkammer 124 der Pneumatik-Ventileinrichtung SC41 einzuleiten, wenn die Drosselklappe 2 eine Öffnungs­ stellung einnimmt, die geringer ist als eine vorbestimmte Öffnungsstellung nahe der vollen Klappenöffnung oder unter­ halb dieser Stellung und öffnet das Verbindungsrohr 130, um den Druck P1 in dem stromabwärtigen Rohrsegment des Auf­ lader-Bypass-Rohrs 8 in die zweite Druckkammer 124 der Pneumatik-Ventileinrichtung SC41 einzuführen, wenn die Drosselklappe 2 eine Öffnungsstellung einnimmt, die größer ist als die vorbestimmte Öffnungsstellung.

Da die Druckschraubenfeder 126 stärker ist, wird der Doppelventilkörper 115, insbesondere der erste Ventilkör­ per 115b, davon abgehalten, Schwingungen auszuführen auf­ grund von Pulsationen des Drucks P1 in einem Bereich hoher Maschinenlasten, wie durch die doppelstrichpunktierte Ge­ rade I in Fig. 7 dargestellt.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, beschränkt oder begrenzt eine verstärkte Druckschraubenfeder den Doppelventilkörper 115. Wie durch die gekettete oder doppelstrichpunktierte Gerade oder Kurve II dargestellt, öffnen sich die Öffnungen des Ventilkörpers 115 um einen geringeren Betrag über einen Bereich mittlerer Motorlasten im Vergleich mit Öffnungen des Doppelventilkörpers 115, verursacht durch die Druck­ schraubenfeder 126 des pneumatischen Stellorgans 121 von Fig. 5 wie durch die durchgezogene Linie oder Kurve III dargestellt, so daß die Öffnung der Auslaßöffnung 113b beschränkt und zu einer geringeren Öffnung oder Öffnungs­ weite veranlaßt wird, wodurch eine Abnahme des Luftdurch­ satzes durch das Auflader-Bypass-Rohr 8 im mittleren Mo­ torlastbereich verursacht wird. Daraus resultiert eine Abnahme der Last oder Belastung des Aufladers 3. Da jedoch das Dreiwege-Magnetventil 129 das Bypass-Verbindungsrohr 130 öffnet, um den Druck P3 in dem Zwischenkühler-Bypass- Rohr 9, der geringer ist als der Druck P1 stromabwärts von dem Auflader 3, der direkt auf den ersten Ventilkörper 115b einwirkt, in die zweite Druckkammer 124 der Pneumatik- Ventileinrichtung SC41 in dem mittleren Motorlastbereich einzuleiten, wird der Doppelventilkörper 115 stärker in die Öffnungsrichtung gedrängt durch die Differenz zwischen den Drücken P1 und P3. Dadurch wird erreicht, daß, obwohl die verstärkte Druckfeder installiert worden ist, um den Dop­ pelventilkörper 115 komplett zu schließen und das Auflader- Bypass-Rohr 8 im Motor-Hochlastbereich zu verschließen, der Doppelventilkörper 115 genügend (weit) öffnet in einem mittleren Motorlastbereich, um zu verhindern, daß der Auf­ lader 3 in dem mittleren Motorlastbereich erhöhten Lasten oder Belastungen ausgesetzt wird.

In den Fig. 8 bis 10 sind praktische Anwendungsfälle für das erfindungsgemäße Ansaugsystem dargestellt. So ist bei­ spielsweise das in Fig. 2 dargestellte Ansaugsystem IS2 auf einem Sechszylinder-V-Verbrennungsmotor angeordnet. Der Mo­ tor E besteht aus linken und rechten Zylinderbänken 100L und 100R, die mit einem vorgegebenen Winkel, wie beispiels­ weise einem relativen Winkel von 60° in V-Formation an­ geordnet sind. Das in Fig. 2 dargestellte Ansaugsystem ist auf jeden der Zylinderbänke 100L und 100R angebracht. Zu diesem Zweck ist das Ansaugrohr 5 aufgezweigt in zwei An­ saugrohrteile 5cL und 5cR zwischen dem Zwischenkühler 4 und dem Druckausgleichbehälter 6.

Das stromabwärtige Segment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8, welches in dem V-Raum zwischen den linken und rechten Zylinderbänken 100L und 100R angeordnet ist, ist in zwei längs verlaufende Rohrabschnitte 8bL und 8bR für die linken und rechten Zylinderbänke 100L und 100R aufgeteilt, und zwar mittels einer Trennwand 102, die sich zwischen den ersten und zweiten Pneumatik-Ventileinrichtungen SC11 und SC12, die darin angeordnet sind, erstrecken. Das Zwischenkühler-By­ pass-Rohr 9 ist vorgesehen für die Zylinderbank 100L oder 100R und ist angeschlossen zwischen dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 und dem strom­ abwärtigen Rohrsegment 5cL oder 5cR des Ansaugrohres 5 oder des Druckausgleichbehälters 6.

Der Auflader 3 ist in dem V-Raum zwischen den linken und rechten Zylinderbänken 100L und 100R angeordnet und mittels einer Klammer 110 an dem Motorblock E1 befestigt. Das stromabwärtige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 ist in Längsrichtung des Motorblocks E1 oberhalb des Auf­ laders 3 angeordnet.

Wenn sowohl die erste wie die zweite pneumatische Ventil­ einrichtung SC11 und SC12 geschlossen sind, wird Ansaugluft in den Auflader 3 eingeführt durch das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 und entladen oder abge­ geben von dem Auflader 3 in den Druckausgleichbehälter 6 über den Zwischenkühler 4, wie durch den Pfeil X in Fig. 8 dargestellt.

Wenn die erste Pneumatik-Ventileinrichtung SC11 geschlossen und die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC12 geöffnet ist, wird Ansaugluft in den Auflader 3 eingeführt über oder durch das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohres 5 und entladen oder abgegeben von dem Auflader 3 in den Druckausgleichbehälter 6 auf dem Weg über das stromabwärti­ ge Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohres 8 und nach­ folgend über das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9, wie durch den Pfeil Y in Fig. 8 gezeigt.

Wenn die erste Pneumatik-Ventileinrichtung SC11 geöffnet und die zweite Pneumatik-Ventileinrichtung SC12 geschlossen ist, wird Ansaugluft eingeführt in das stromaufwärtige Rohrsegment 5a des Ansaugrohrs 5 und fließt direkt in den Druckausgleichbehälter 6 auf dem Weg über das stromabwärti­ ge Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohrs 8 und das Zwischenkühler-Bypass-Rohr 9, wie durch einen Pfeil Z in Fig. 8 dargestellt.

Da das stromabwärtige Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass- Rohres 8 aufgeteilt ist in längsverlaufende Rohrsegmente 8bL und 8bR für die linken und rechten Zylinderbänke 100L und 100R, werden Druckwellen in den Zwischenkühler-Bypass- Passagen 9 daran gehindert, miteinander zu interferieren oder wechselzuwirken. Obwohl die Zwischenkühler-Bypass- Passagen 8bL und 8bR mit dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohrs 8 versehen sind, werden deshalb Resonanzeffekte nicht in dem stromabwärtigen Rohrsegment 8b des Auflader-Bypass-Rohrs 8 verursacht, sondern in der An­ saugpassage 5 stromabwärts von dem Zwischenkühler 4. Eine Erhöhung der Motorleistungsabgabe in einem Bereich niedri­ ger Motordrehzahlen kann dadurch erreicht werden, daß die Resonanzdrehzahl des Motors abgestimmt oder getunt wird, was dazu führt, daß die Luftresonanz in dem Ansaugrohr 5 stromabwärts von dem Zwischenkühler 4 auf eine Frequenz oder Geschwindigkeit im Bereich niedrigerer Motorge­ schwindigkeiten eingestellt oder gebracht wird.

Claims (8)

1. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem mit einer Ansaugpassa­ ge, die ausgehend von einem stromaufwärtigen Ansaug­ passagenende eine Drosselklappe, einen Kompressions­ auflader und einen Zwischenkühler umfaßt, um von dem Kompressionsauflader abgegebene, aufgeladene Luft in Zylinder eines Verbrennungsmotors zu fördern, wobei eine Bypass-Passage vorgesehen ist, die von der Ansaug­ passage stromaufwärts von dem Auflader abzweigt und an die Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler angeschlossen ist, um den Auflader und den Zwi­ schenkühler mit Ansaugluft zu umgehen, sowie eine Ven­ tileinrichtung zum Öffnen und Schließen der Bypass- Passage, mit einer Steuereinrichtung, um die Ventil­ einrichtung zu veranlassen, die Bypass-Passage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem niedrigen Lastbereich läuft, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Bypass-Passage den Kompressionsauflader umgeht und eine zweite Bypass-Passage den Zwischen­ kühler umgeht, daß zumindest die Auflader-Bypass- Passage geöffnet wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem mittleren Lastbereich läuft und beide Bypass- Passagen geschlossen werden, wenn der Verbrennungsmo­ tor in einem höheren Lastbereich läuft.

2. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung erste und zweite Pneumatik- Ventileinrichtungen umfaßt, die jeweils in der Aufla­ der-Bypass-Passage und in der Zwischenkühler-Bypass- Passage angeordnet sind.

3. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Ventileinrichtungen dazu veranlaßt, sowohl die Auflader-Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage teilweise zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem mittleren Lastbe­ reich läuft.

4. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bypass-Passage von der Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader abzweigt und an die An­ saugpassage stromabwärts von dem Auflader angeschlos­ sen ist, um den Auflader mit Ansaugluft zu umgehen, die zweite Bypass-Passage von der Auflader-Bypass-Pas­ sage zwischen dem Auflader und der ersten Ventilein­ richtung abzweigt und an die Ansaugpassage stromab­ wärts von dem Zwischenkühler angeschlossen ist, um den Zwischenkühler mit Ansaugluft zu umgehen, die Steuereinrichtung die erste und die zweite Ventil­ einrichtung veranlaßt, die Auflader-Bypass-Passage und die Zwischenkühler-Bypass-Passage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem niedrigeren Lastbereich läuft, die Auflader-Bypass-Passage zu öffnen und die Zwischenkühler-Bypass-Passage zu schließen, wenn der Verbrennungsmotor in einem mittleren Lastbereich läuft.

5. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinrichtung ein Pneumatik-Dich­ tungsventil umschließt.

6. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinrichtung ein Pneumatik- Schmetterlingsventil umfaßt.

7. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückführungspassage vorgesehen ist, die von der Ansaugpassage stromabwärts von dem Zwischenkühler abzweigt und an die Ansaugpassage stromaufwärts von dem Auflader angeschlossen ist, um die Ansaugluft in den Auflader zurückzuführen sowie eine dritte Pneuma­ tik-Ventileinrichtung zum Öffnen und Schließen der Rückführungspassage.

8. Verbrennungsmotor-Ansaugsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Ventileinrichtungen dazu veranlaßt, sowohl die Auflader-Bypass-Passage wie auch die Zwischenkühler-Bypass-Passage und die Rückfüh­ rungspassage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem niedrigeren Lastbereich läuft, die Auflade-By­ pass-Passage und die Zwischenkühler-Bypass-Passage zu schließen und die Rückführungspassage zu öffnen, wenn der Verbrennungsmotor in einem mittleren Lastbereich läuft und sowohl die Auflader-Bypass-Passage, die Zwi­ schenkühler-Bypass-Passage und die Rückführungspassage zu schließen, wenn der Verbrennungsmotor in einem höheren Lastbereich läuft.