DE10001489B4 - Internal combustion engine with at least one cylinder - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (2), insbesondere direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschine, mit mehreren Zylindern (3), mit einem Ansaugsystem (1) und mit Einrichtungen (11) zur Abgasrückführung, welche mit einem Abgasrückführventil (10) gegenüber dem Ansaugsystem (1) absperrbar sind, wobei das Ansaugsystem (1) wenigstens zwei unabhängig voneinander ausgebildete Ansaugrohre (1a, 1b) aufweist, über welche jeweils Luft ansaugbar ist und welche jeweils mit dem wenigstens einen Zylinder (3) in Verbindung stehen, wobei eines der Ansaugrohre (1b) eine Verbindung mit dem Abgasrückführventil (10) aufweist, während durch das andere Ansaugrohr (1a) ausschließlich Luft ansaugbar ist, wobei die beiden Ansaugrohre (1a, 1b) jeweils wenigstens eine Drosseleinrichtung (15, 18) zur Beeinflussung eines die beiden Ansaugrohre (1a, 1b) durchströmenden Volumenstroms aufweisen, und wobei die beiden Ansaugrohre (1a, 1b) jeweils ein Sammelrohr (8, 9) und für jeden der Zylinder jeweils wenigstens einen das jeweilige Sammelrohr (8, 9) mit dem Zylinder verbindenden Ansaugkanal (6, 7, 12) aufweisen.Internal combustion engine (2), in particular direct injection Otto internal combustion engine, with a plurality of cylinders (3), with an intake system (1) and with facilities (11) for exhaust gas recirculation, which with an exhaust gas recirculation valve (10) opposite the intake system (1) can be shut off, wherein the intake system (1) at least two independent has suction pipes (1a, 1b) formed from each other over which each air is sucked and which in each case with the at least a cylinder (3) are in communication with one of the intake pipes (1b) has a connection with the exhaust gas recirculation valve (10), while the other intake pipe (1 a) is sucked exclusively air, wherein the two intake pipes (1a, 1b) each have at least one throttle device (15, 18) for influencing one of the two intake pipes (1a, 1b) flowing through Have volume flow, and wherein the two intake pipes (1a, 1b) in each case a collecting pipe (8, 9) and for each of the cylinders respectively at least one of the respective manifold (8, 9) with the cylinder connecting intake duct (6, 7, 12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Zylinder nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to an internal combustion engine, in particular a direct injection Otto internal combustion engine, with at least one cylinder after the defined in more detail in the preamble of claim 1 Art.
Aus
der
Die
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind verschiedenartige Brennkraftmaschinen mit Ansaugsystemen oder Ansaugrohren zur Zufuhr von Luft und/oder rückgeführtem Abgas in die Zylinder der Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist es üblich, dass die Brennkraftmaschinen Ansaugrohre aufweisen, welche mit Vorrichtungen zur Drosselung der Ansaugluft sowie zur Erfassung der Luftmasse bzw. Luftmenge, welche angesaugt worden ist, versehen sind. Außerdem gibt es Brennkraftmaschinen, die eine absperrbare Verbindung des Ansaugrohres mit der Abgasseite der Brennkraftmaschine aufweisen, so dass im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine Abgas in das Ansaugrohr gelangen kann. Dieser Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer sogenannten Abgasrückführung ermöglicht es, im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine Vorteile bezüglich des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffausstoßes der Brennkraftmaschine zu erreichen.Out The general state of the art is a variety of internal combustion engines with intake systems or intake pipes for the supply of air and / or recirculated exhaust gas known in the cylinder of the internal combustion engine. It is common that the internal combustion engine intake pipes, which with devices for throttling the intake air and for detecting the air mass or air quantity, which has been sucked, are provided. There are also There are internal combustion engines that provide a lockable connection of the intake manifold having the exhaust side of the internal combustion engine, so that in Part-load operation of the internal combustion engine exhaust gas into the intake pipe can. This operation of an internal combustion engine with a so-called Exhaust gas recirculation makes it possible in part-load operation of the internal combustion engine advantages in terms of fuel consumption and pollutant emissions of To reach internal combustion engine.
Aus
dem Stand der Technik sind außerdem Ansaugsysteme
bekannt, bei denen durch die Wahl der Rohrlänge des Ansaugsystems ein Resonanzeffekt
bei der in dem Ansaugsystem schwingenden Ansaugluft erreicht wird,
so dass es zu einer verbesserten Aufladung des jeweiligen Zylinders
mit der angesaugten Luft und damit zu einer verbesserten Verbrennung
kommt. Ein derartiges Resonanz-Saugrohr ist beispielsweise in der
Als
Weiterentwicklung dieser Resonanz-Saugrohre sind auch Ansaugsysteme
bekannt, welche die für
den Resonanzeffekt ausschlaggebende Länge des Ansaugrohrs über Klappen,
Absperrelemente oder dergleichen verändern. Ein derartiges, sogenanntes
Schaltsaugrohr ist in der
Eine
Möglichkeit
der Abgasrückführung, also der
Zufuhr von Abgas in die Ansaugleitung, beschreibt beispielsweise
die
Außerdem ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik zusätzlich bekannt, Brennkraftmaschinen mit jeweils zwei Einlassventilen je Zylinder einzusetzen. In diesem Fall teilt sich das ein Sammelvolumen mit dem jeweiligen Zylinder verbindende Ansaugrohr vor dem Zylinder in zwei Teilrohre auf, wobei jeweils eines der Teilrohre mit einem der Einlassventile verbunden ist. In einer besonderen Ausführungsform dieses beispielsweise als Hosenrohr ausgebildeten Rohres, welches das eigentliche Ansaugrohr mit den Einlassventilen verbindet, kann in einem der Rohre eine Drossel- bzw. Absperreinrichtung angeordnet sein. Dadurch wird es ermöglicht, dass die in den Zylinder einströmende Luft bzw. das Luft-Abgas-Gemisch durch eines der Einlassventile mit einem größeren Volumenstrom eingeleitet wird als durch das andere Einlassventil. Dadurch wird es möglich dem in den Zylinder einströmenden, angesaugten Gas eine walzenförmige Bewegung oder einen Drall mitzugeben. Diese sogenannte Ladungsbewegung ist überwiegend bei direkteinspritzenden Diesel- bzw. Otto-Motoren sinnvoll, da hierdurch der in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff sich entsprechend dieser Ladungsbewegung in dem Zylinder verteilen kann. Dadurch wird es möglich die Verbrennung des Kraftstoffs entsprechend zu optimieren, da man in der Lage ist, diese durch die Kombination aus der Ladungsbewegung, der Lage der Einspritzdüse und den geometrischen Gegebenheiten in dem Zylinder, wie z.B. durch eine Gestaltung einer Kolbenoberfläche eines in dem Zylinder oszillierenden Kolbens, zu beeinflussen.Besides that is it is additionally known from the general state of the art, internal combustion engines with two intake valves per cylinder. In this Case shares a collection volume with the respective cylinder connecting intake pipe in front of the cylinder in two sub-pipes, wherein each one of the sub-pipes connected to one of the intake valves is. In a particular embodiment this example designed as a riser pipe, which the actual intake manifold connects to the intake valves can arranged in one of the tubes a throttle or shut-off device be. This makes it possible that the inflowing into the cylinder Air or the air-exhaust mixture through one of the intake valves with a larger volume flow is initiated as by the other inlet valve. This will it possible the inflowing into the cylinder, sucked gas a roller-shaped To give movement or a spin. This so-called charge movement is predominantly in direct injection diesel or gasoline engines makes sense because thereby the fuel injected into the cylinder correspondingly can distribute this charge movement in the cylinder. This will it possible to optimize the combustion of the fuel accordingly, since one is able to do this by the combination of the charge movement, the location of the injector and the geometrical conditions in the cylinder, e.g. by a design of a piston surface of an oscillating in the cylinder Piston, influence.
Die oben beschriebenen Lösungen zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit ihrer Ansaugluft und/oder rückgeführtem Abgas weisen dabei den Nachteil auf, dass insbesondere im Teillastbetrieb zum Erreichen einer hohen Abgasrückführrate eine erhebliche Druckdifferenz zwischen dem Abgas und der in dem Ansaugsystem befindlichen Luft erforderlich ist, um die Rückführung einer ausreichenden Abgasmenge in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine sicherzustellen.The solutions described above for supplying an internal combustion engine with its intake air and / or recirculated exhaust gas have the disadvantage that, in particular in partial load operation to achieve a high exhaust gas recirculation rate, a considerable pressure difference between the exhaust gas and the air in the intake system is required for the recirculation a sufficient amount of exhaust gas in the intake system of Brennkraftma ensure that
Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen Systeme liegt in ihrem schlechten dynamischen Ansprechverhalten. So muss beispielsweise beim Wechsel von dem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine, die Brennkraftmaschine arbeitet hierbei mit einer vergleichsweise hohen Menge an rückgeführtem Abgas, zu dem Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, welcher im allgemeinen ohne Abgasrückführung arbeitet, das in dem gesamten Ansaugsystem verbleibende Abgas zuerst aufgebraucht werden, ehe die Brennkraftmaschine ausschließlich mit Frischluft versorgt werden kann und dadurch erst ihre volle mögliche Leistung erreicht.One Another disadvantage of the systems described above is in their bad dynamic response. For example when changing from the partial load operation of the internal combustion engine, the Internal combustion engine works here with a comparatively high Amount of recirculated exhaust gas, to the full load operation of the internal combustion engine, which in general works without exhaust gas recirculation, the exhaust gas remaining in the entire intake system is used up first before the internal combustion engine is supplied exclusively with fresh air and thereby achieve their full potential performance.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugsystem und mit Einrichtungen zur Abgasrückführung zu schaffen, welche es erlaubt bei niedrigem Differenzdruck dem Ansaugrohr eine Zuführung von hohen Abgasrückführmengen zu realisieren und welche darüber hinaus eine sehr hohe Dynamik beim Wechsel von einem Teillastbetrieb mit Abgasrückführung zu einem Vollastbetrieb ohne Abgasrückführung ermöglicht.It It is an object of the invention to provide an internal combustion engine with an intake system and with facilities for exhaust gas recirculation too which allows it with low differential pressure to the intake manifold a feeder of high exhaust gas recirculation quantities to realize and what about it In addition, a very high dynamic when changing from a part-load operation with exhaust gas recirculation too a full load operation without exhaust gas recirculation allows.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Problem solved by the features mentioned in claim 1.
Durch die wenigstens zwei Ansaugrohre in dem Ansaugsystem, wobei jedes der Ansaugrohre jeweils mit dem wenigstens einen Zylinder in Verbindung steht, wird es ermöglicht die Ansaugung für den Teillastbetrieb und den Vollastbetrieb auf zwei getrennte Ansaugrohre aufzusplitten. Dabei steht nur eines der beiden Ansaugrohre mit dem Abgasrückführventil in Verbindung und bildet praktisch ein Teillastsaugrohr, welches überwiegend bei einem Motorbetrieb bis ca. 3500 Umdrehungen pro Minute genutzt wird. Dieses Teillastsaugrohr kann dabei ideal auf die Einleitung des Abgases abgestimmt werden und kann mit einem kleinen Volumen und einer kurzen Ansaugrohrlänge ausgebildet sein.By the at least two intake pipes in the intake system, each one the intake pipes in each case with the at least one cylinder in connection stands, it is possible the suction for the partial load operation and the full load operation on two separate intake pipes split up. It is only one of the two intake pipes with the exhaust gas recirculation valve in connection and forms practically a partial load suction pipe, which predominantly used in a motor operation up to about 3500 revolutions per minute becomes. This partial load intake pipe can be ideal for the introduction The exhaust gas can be tuned and can with a small volume and a short intake pipe length be educated.
Das andere Ansaugrohr, nämlich ein Vollastsaugrohr, kann dabei auf die Vollastbedingungen ausgelegt sein und ein entsprechendes Volumen mit einer entsprechenden Ansaugrohrlänge aufweisen. Außerdem wird es hier ermöglicht, die Erfassung der angesaugten Luft ausschließlich über einen kostengünstigen Sensor, wie z.B. einen Drucksensor, zu erfassen, da im Vollastbetrieb der Einsatz eines Luftmassenmessers oder einer vergleichbaren Einrichtung nicht erforderlich ist. Da die Abgasrückführung, also die Einleitung von sehr heißem Abgas in das Ansaugsystem, lediglich im Teillastsaugrohr erfolgt, ergibt sich hieraus auch der besondere Vorteil, dass das Vollastsaugrohr beispielsweise aus Kunststoff oder dergleichen ausgeführt werden kann, da für das Vollastsaugrohr keine allzu große Temperaturbeständigkeit notwendig ist.The other intake pipe, namely a Vollastsaugrohr, can be designed for the full load conditions be and have a corresponding volume with a corresponding intake pipe. In addition, will it allows here the collection of the intake air exclusively via a cost-effective Sensor, e.g. a pressure sensor to detect because in full load the use of an air mass meter or similar device is not required. As the exhaust gas recirculation, so the introduction from very hot Exhaust gas into the intake system, only in the partial load intake pipe, This also gives the special advantage that the Vollastsaugrohr For example, be made of plastic or the like can, as for the Vollastsaugrohr not too high temperature resistance necessary is.
Durch den Vorteil, dass das Teillastsaugrohr mit sehr kleinem Volumen ausgeführt werden kann, ergeben sich erhebliche Vorteile bezüglich der Dynamik beim Wechsel vom Teillastbetrieb auf den Vollastbetrieb. Im Vollastbetrieb, hier können beide Ansaugrohre zur Zufuhr von Luft verwendet werden, wird dabei das in dem Teillastsaugrohr befindliche Restabgas sehr klein sein und diese sehr kleine Menge an Restabgas wird sehr schnell und in sehr hohem Maße verdünnt den Zylindern zugeführt. Dadurch kann in einer sehr kurzen Zeit von abgashaltiger Ansaugluft auf abgasfreie Ansaugluft und damit auf die bestmöglichste Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine gewechselt werden.By the advantage that the partial load intake pipe with very small volume accomplished can be substantial advantages in terms of Dynamics when changing from part-load operation to full-load operation. In full load, here you can Both intake pipes are used to supply air, is thereby the residual exhaust gas located in the partial load intake pipe must be very small and this very small amount of residual exhaust gas gets very fast and in very high degree dilute supplied to the cylinders. As a result, in a very short time of exhaust gas containing exhaust gas on exhaust-free intake air and thus the best possible Power development of the internal combustion engine to be changed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims and the embodiments illustrated below with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
In
In
jeden der vor dem jeweiligen Zylinder
In
dem in
Das
Sammelrohr
Das
Sammelrohr
In
Strömungsrichtung
des angesaugten Gases nach dem Abgasrückführventil
Eine
weitere Entlüftungsleitung
In
den Ansaugkanälen
Bei
dem in
Da
sich im Ansaugrohr
Prinzipiell
ist der Aufbau der Brennkraftmaschine
Die
beiden Drosseleinrichtungen
Bei
einer unabhängig
voneinander ausgebildeten Ansteuerung der Drosseleinrichtungen
Neben
der sogenannten externen Abgasrückführung, welche
durch das oben beschriebene Ansaugsystem
Wenn
die tatsächliche
Abgasrückführ-Rate gemessen,
z.B. indirekt über
Heißfilmluftmassenmesser
Darüber hinaus
bietet das Ansaugsystem
Durch
den entsprechenden Aufbau des Ansaugsystems
Außerdem ergibt
sich bei dem Ansaugsystem
Andererseits
lässt sich
beim direkteinspritzenden Motor durch die Trennung in das luftführende Ansaugrohr
Beiden
dargestellten Ausführungsbeispielen liegt
dabei das prinzipiell gleiche Funktionsprinzip zugrunde, wobei durch
die Gestaltung der Sammelrohre
Die
Beschreibung des oben genannten Aufbaus mit den beiden Saugrohren
bezieht sich dabei auf jeweils eine Flut der Brennkraftmaschine
Claims (15)
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DE10001489A1 DE10001489A1 (en) | 2002-05-16 |
DE10001489B4 true DE10001489B4 (en) | 2006-09-07 |
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DE10001489A Expired - Fee Related DE10001489B4 (en) | 2000-01-15 | 2000-01-15 | Internal combustion engine with at least one cylinder |
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DE (1) | DE10001489B4 (en) |
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- 2000-01-15 DE DE10001489A patent/DE10001489B4/en not_active Expired - Fee Related
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