AT3207U1 - Verfahren zur durchführung einer internen abgasrückführung in den brennraum einer brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Zur Durchführung einer internen Abgasrückführung in den Brennraum einer Diesel-Brennkraftmaschine wird das Einlaßventil während des Auspufftaktes kurzzeitig geöffnet. Um insbesondere bei Vollast eine Abgasrückführung zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß der Beginn (H`v1) des Einlaßventilvorhubes (H`Ev) vor 180o Kurbelwinkel (KW) nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung erfolgt.

Description

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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer internen   Abgasrückführung   in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, wobei während des Auspufftaktes ein Einlassventilhub zumindest eines Einlassventiles durchgeführt wird. 



  Um den verschärften Abgas-Emissionsgesetzgebungen Rechnung zu tragen und gleichzeitig bestmögliche Kraftstoffverbräuche zu realisieren, ist es bei Dieselmotoren im zunehmenden Masse notwendig, der vom Motor angesaugten Frischluft eine gewisse Menge an Abgas beizumischen. Dadurch wird bei guter Kraftstoffausnutzung der   NOx-Ausstoss   des Motors auf das vom Gesetzgeber geforderte Mass reduziert. 



  Bei aufgeladenen Nutzfahrzeug-Dieselmotoren ist der mittlere Druck im Abgaskrümmer (abhängig von der Motorgrösse und dem Drehzahlband) über eine weite Drehzahl- und Lastspanne geringer als auf der Saugseite, was eine   Abgasrückführung   über eine einfache Verbindungsleitung zwischen Abgaskrümmer und Saugseite des Motors behindern würde. 



  Die interne   Abgasrückführung   bietet eine Möglichkeit, unabhängig von den   Druckverhält-   nissen im Ansaug- und Auspufftrakt Abgas in den Zylinder   zurückzuführen.   



  Aus der DE   3437330 Al   ist eine Brennkraftmaschine mit interner Abgasrückführung in den Brennraum bekannt, bei der das Einlassventil während des Auspufftaktes kurzzeitig geöffnet wird, wobei die Öffnung nicht früher als 30  Kurbelwinkel nach dem Unteren Totpunkt vor dem Ladungswechsel erfolgt und der Höchsthub zwischen 15% und 30% des maximalen Einlassventilhubes beträgt. Kurz vor dem Oberen Totpunkt des Ladungswechsels liegt noch eine minimale Öffnung des Einlassventiles vor, die bis zum Beginn des Saughubes bestehen bleibt, während das Auslassventil noch vor dem Oberen Totpunkt des Ladungswechsels schliesst.

   Dadurch sind optimale   Abgasrückfiihrmengen   allerdings nur im Teillastbereich verwirklichbar, während gegen Vollast die Menge des rückgeführten Abgases abfällt und bei Vollast überhaupt kein Abgas mehr   rückgeführt   wird. Die minimale Öffnung des Einlassventiles während des gesamten Auspuffhubes hat darüber hinaus den Nachteil, dass die Strömung im Einlasstrakt gestört wird. 



  Aus der DE   1 242044   C ist eine luftverdichtende Brennkraftmaschine bekannt, bei der in einer Ausführungsvariante das Einlassventil nach Beginn des Auspuffhubes kurzzeitig geöffnet wird, um zur Bildung einer   verschleissmildemden   Schutzschicht auf den Einlassventilsitzen erforderliche Voraussetzungen zu schaffen. Die   verschleissmildemde   Schutzschicht wird dabei zum Teil durch noch schmierfähige Verbrennungsrückstände gebildet. Nähere Angaben über die Öffnung des Einlassventiles während des Auspuffhubes werden in der Druckschrift nicht gemacht. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und bei einer DieselBrennkraftmaschine eine interne   Abgasrückführung   auch im Vollastbereich zu ermöglichen. 

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 Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Beginn des Einlassventilvorhubes vor 1800 Kurbelwinkel nach dem Oberen Totpunkt der Zündung erfolgt. Durch die zu diesem Zeitpunkt herrschende positive Druckdifferenz zwischen dem Zylinder und dem Ansaugtakt entweicht beim Öffnen des Ventils im Vorhub ein Teil des Abgases in den Ansaugbereich. 



  Die Menge ist vom Zeitpunkt und von der Dauer des Einlass-Vorhubes abhängig. 



  Besonders günstige Bedingungen für eine interne Abgasrückführung werden ermöglicht, wenn das Maximum des Einlassventilvorhubes etwa im Bereich zwischen dem   Öffnungsbe-   ginn des Auslassventiles und 200  nach dem Oberen Totpunkt der Zündung, vorzugsweise bei etwa 160  bis 200 , besonders vorzugsweise bei etwa 180  nach dem Oberen Totpunkt der Zündung erfolgt. Der Beginn des Einlassventilvorhubes liegt dabei vorteilhafterweise im Bereich von etwa 120  bis 160 , vorzugsweise bei   1400 nach   dem Oberen Totpunkt der Zündung. 



  Hohe Abgasrückführraten, insbesondere bei Vollast, lassen sich erreichen, wenn das Ende des 
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240',Brennkraftmaschine abzustimmen. 



  Zum Erreichen von optimalen   Abgasrückfllinengen   während der Vollast ist es völlig ausreichend, wenn der Einlassventilhub maximal 20%, vorzugsweise maximal 10% des maximalen Einlassventilhubes beträgt. 



  Der Abgasanteil vermischt sich nach Beendigung des Einlassventilhubes im Einlasstrakt mit der Frischluft und wird beim nächsten Arbeitsspiel gemäss der Zündfolge wieder in den entsprechenden Zylinder angesaugt. 



  Unter den genannten Bedingungen kann in allen Motor-Betriebspunkten, im Speziellen auch an der Vollast eine ausreichende   AbgasrQdduhrung   erreicht werden. Die   Abgasrückführ-   menge kann dabei vorteilhafterweise auf einen Vollastpunkt ausgelegt sein. 



  Da das Einlassventil noch während des Auspuffhubes völlig geschlossen wird, tritt eine Beruhigung der Strömung im Einlasstrakt ein, sodass der Einlassventilvorhub den dynamischen Drall im Brennraum nur gering beeinflusst. Die Ventilüberschneidung im Oberen Totpunkt des 
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 Totpunkt des Ladungswechsel geschlossen,   d   Öffnungszeitpunkt   des Haupthubes des Einlassventiles liegt wie üblich vor dem Oberen Totpunkt des Ladungswechsels. 



  Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert. 



  Die Figur zeigt ein über dem Kurbelwinkel KW aufgetragenes Ventilhub-Diagramm für das Einlassventil und das Auslassventil. Der Ventilhub H des Auslassventiles ist durch die strichlierte Linie HA, der Hub H des Einlassventiles durch die Linie HE dargestellt. Während des Oberen Totpunktes des Ladungswechsels ist eine konventionelle geringfügige Ventilüberschneidung zwischen Einlasshub HE und Auslasshub HA vorgesehen.

   Im Bereich des Unteren Totpunktes UT nach dem Oberen Totpunkt OTZ der Zündung bzw. vor dem Oberen Totpunkt 

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 OT des Ladungswechsels wird gemäss der vorliegenden Erfindung ein Vorhub   HE,   des Einlassventiles durchgeführt, dessen Maximum   Horn maximal   20%, vorzugsweise maximal 10% des maximalen Einlassventilhubes   HE beträgt.   Der Beginn Hades Einlassvorhubes   HEv   liegt im Bereich von etwa 120  bis 160 , vorzugsweise bei etwa 140  nach dem Oberen Totpunkt OTZ der Zündung. Die maximale Öffnung des Einlassventiles erfolgt im Bereich zwischen dem Öffnungsbeginn des Auslassventiles und 2000 Kurbelwinkel KW nach dem Oberen Totpunkt OTZ der Zündung, vorzugsweise im Bereich von etwa   1600 bis 2000 nach   dem Oberen Totpunkt OTZ der Zündung.

   Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Maximum   Hvrn   des Einlassventilvorhubes   HE,   im Bereich des Unteren Totpunktes UT nach der Zündung. 



  Das Ende des Einlassventilvorhubes liegt im Bereich von 200  bis 240 , vorzugsweise bei etwa 220  nach dem Oberen Totpunkt OTZ der Zündung. 



  Während dieses Einlassventilvorhubes   HE,   herrscht eine positive Druckdifferenz zwischen dem Zylinder und dem Ansaugtakt, wodurch beim Öffnen des Einlassventiles im Vorhub ein Teil des Abgases in den Ansaugbereich strömt. Die Menge ist dabei vom Zeitpunkt und von der Dauer des Einlassventilvorhubes HEv abhängig und stellt ein Optimierungskriterium der Brennkraftmaschine dar. Der Abgasanteil vermischt sich nach Beendigung des Einlassventilvorhubes   HEv   im Einlasstrakt mit der Frischluft und wird beim nächsten Arbeitsspiel gemäss der Zündfolge wieder in den entsprechenden Zylinder angesaugt. Dadurch kann der NOx-Ausstoss der Brennkraftmaschine auf das geforderte Mass reduziert werden. 
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 im Bereichermöglicht.

   Da das Einlassventil nur am Beginn des Auslassventilhubes   HA geöffnet   und dann wieder völlig geschlossen wird, tritt nach Schliessen des Einlassventiles eine Beruhigung der Strömung im Einlasstrakt auf, sodass der dynamische Drall während der folgenden Ansaugphase nur wenig beeinflusst gestört wird.

Claims (5)

1. ANSPRÜCHE l. Verfahren zur Durchführung einer internen Abgasrückführung in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkranmaschme, wobei während des Auspufftaktes ein Einlassventilvorhub (HE,) zumindest eines Einlassventiles durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn (Hv1) des Einlassventilvorhubes (heu) vor 1800 Kurbelwinkel (KW) nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum (H) des Einlassventilvorhubes (heu) etwa im Bereich zwischen dem Öffnungsbeginn des Auslass- ventiles und 200 nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung, vorzugsweise bei etwa 160 bis 200 , besonders vorzugsweise bei etwa 180 nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn (hui) des Einlassventilvorhubes (heu) im Bereich von etwa 120 bis 160 , vorzugsweise bei etwa 140 nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung erfolgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende EMI4.1 nach dem Oberen Totpunkt (OTZ) der Zündung liegt.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- EMI4.2