DE1211437B

DE1211437B - Internal combustion engine operating according to the diesel process, sucking in atmospheric air with a controlled partial return of exhaust gases extending from idling up to and including full load

Info

Publication number: DE1211437B
Application number: DEM35519A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jakob Konrad; Dr-Ing Siegfried Meurer; Dr-Ing Erhard Muehlberg
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-10-05
Filing date: 1957-10-05
Publication date: 1966-02-24

Description

Nach dem Dieselverfahren arbeitende, atmosphärische Luft ansaugende Brennkraftmaschine mit einer sich von Leerlauf bis einschließlich Vollast erstreckenden gesteuerten partiellen Rückführung von Abgasen Die Erfindung betrifft eine nach dem Dieselverfahren arbeitende, atmosphärische Luft ansaugende Brennkraftmaschine mit einer sich von Leerlauf bis einschließlich Vollast erstreckenden gesteuerten partiellen Rückführung von Abgasen in das Ansaugsystem der Maschine über eine Abgasrückführungsleitung.Working according to the diesel process, sucking in atmospheric air Internal combustion engine with an extending from idling up to and including full load controlled partial recirculation of exhaust gases The invention relates to a Internal combustion engine working with the diesel process and sucking in atmospheric air with a controlled one extending from idle to full load inclusive partial recirculation of exhaust gases into the intake system of the machine via an exhaust gas recirculation line.

Es liegt hier die Aufgabe zugrunde, besonders zündungsunwillige, zwar für Ottomotoren geeignete, jedoch normalerweise in herkömmlichen Dieselmotoren nicht benutzbare, meist leichtflüchtige Kraftstoffe, beispielsweise extrem zündungsunwilligen Methyl- oder Äthylalkohol sowie besonders hoch klopffeste und aus diesem Grunde besonders zündungsunwillige Leichtkraftstoffe, in Dieselmotoren mit einem guten Betriebsergebnis zu verbrennen. Dieses Ziel der Vergrößerung der Kraftstoffbasis betrifft aber bei Dieselmotoren im Vergleich zu Ottomotoren die auf der Oktanzahl- bzw. Zetanzahlskala gerade entgegengesetzt liegenden Kraftstoffarten. Aus diesem Grunde sind hier hinsichtlich einer Abgasrückführung grundsätzlich andere Gesichtspunkte maßgebend, was besonders für die Regelung gilt.It is based on the task here, especially those who are unwilling to ignite suitable for gasoline engines, but usually not in conventional diesel engines Usable, mostly volatile fuels, for example extremely unwilling to ignite Methyl or ethyl alcohol as well as particularly highly knock-resistant and for this reason light fuels that are particularly unwilling to ignite, in diesel engines with a good one Burn operating income. This goal of increasing the fuel base however, in the case of diesel engines, compared to gasoline engines, the octane rating or zetane number scale directly opposite fuel types. For this The reasons here are fundamentally different aspects with regard to exhaust gas recirculation decisive, which applies in particular to the regulation.

Erfindungsgemäß wird die Menge der zurückgeführten Abgase in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, welche mit der Temperatur des im Motorzylinder befindlichen Arbeitsmediums bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung im Zusammenhang stehen, derart gesteuert, daß über die bekannterweise möglichst geringe Wärmeverluste zulassende Abgasrückführungsleitung bei vorgegebenem zündungsunwilligem Kraftstoff zum Zwecke der Temperaturerhöhung des Arbeitsmediums im Motorzylinder bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung durch die Wärme der zurückgeführten Abgase auf einen genügend kleinen Zündverzug und eine genügend schnelle Verbrennung ergebenden Wert im so mehr Abgase zurückgeführt werden, je niedriger die Last, die Drehzahl und; oder die Temperatur der Ansaugluft ist.According to the invention, the amount of recirculated exhaust gases is dependent of operating variables, which are related to the temperature of the engine cylinder Working medium are related at the start of fuel injection, such controlled that via the known low heat loss permitting Exhaust gas recirculation line for a given non-ignition fuel for the purpose the increase in temperature of the working medium in the engine cylinder at the start of fuel injection due to the heat of the recirculated exhaust gases to a sufficiently small ignition delay and a value that gives a sufficiently rapid combustion in the way more exhaust gases are returned the lower the load, the speed and; or the temperature of the intake air is.

Bei nach dem Dieselverfahren arbeitenden Brennkraftmaschinen ist zwar eine Verbindungsleitung zwischen Abgas- und Ansaugleitung bekannt. Im Zusammenwirken mit zweckentsprechenden Steuerorganen im Ansaug- und Abgassystem sowie in der Verbindungsleitung soll dadurch jedoch lediglich der Anlaßvorgang bei ungünstigen Betriebsbedingungen erleichtert werden, indem während des Anlassens des Motors die Verbrennungsluft, in der sich auch kurz vor dem Verdichtungshubende eingespritzter Kraftstoff befinden kann, nur so lange in dem System Brennraum -Abgasleitung-Verbindungsleitung -Ansaugleitung ohne in die Umgebungsluft zu gelangen umgewälzt wird, bis die Zündung regelmäßig einsetzt. Danach wird die Verbindungsleitung zwisehen der Abgas- und Ansaugleitung unterbrochen, so daß eine Abgasrückführung also nicht stattfindet.In internal combustion engines operating according to the diesel process, it is true a connecting line between the exhaust and intake line is known. In cooperation with appropriate control elements in the intake and exhaust system as well as in the connection line however, this is only intended to facilitate the starting process under unfavorable operating conditions are facilitated by the combustion air, which also contains injected fuel shortly before the end of the compression stroke can, only as long in the system combustion chamber - exhaust line - connecting line - intake line is circulated without getting into the ambient air until the ignition is switched on regularly begins. Then the connecting line between the exhaust and intake lines is made interrupted so that exhaust gas recirculation does not take place.

Es wird durch die Erfindung bezweckt, daß innerhalb des durch die Betriebszuständ; Leerlauf und bis einschließlich Vollast gekennzeichneten Betriebsbereiches des Motors durch die direkte Zufuhr der fühlb,-:ren Wärme der Abgase zur angesaugten Luft und außerdem durch das Einbringen noch brennbarer, oft gesundheitsschädlicher Inhaltsstoffe der Abgase in den Brennraum sowie - in gewissen Fällen - durch die des in den zurückgeführten Abgasen enthaltenen 'vYasserdampfes zur angesaugten Luft 2. die Kraftstoffunempfindlichkeit des Dieselmotors in einem sehr starken Maße erhöht wird, 2. die Kraftstofzausnutzung des Motors verbessert wird, die Ganghärte des Motors herabgesetzt wird, :?. die pro Zeiteinheit mit den Abgasen in die Umgebungsluft ausgestoßene Gewichtsmenge an schädlichen und sonstigen störenden Inhaltsstoffen der Abgase vermindert wird, 5. die Abgastemperatur bei gleichzeitiger Herabsetzung des Abgasausstoßes erhöht und damit der Nutzeffekt katalytisch wirkender Abgas-Nachverbrennungsanlagen vergrößert wird und 6. der korrosive Verschleiß des Motors reduziert wird.It is the aim of the invention that within the Operating status; Idle and up to and including full load marked operating range of the engine through the direct supply of the sensible, -: ren heat of the exhaust gases to the sucked in Air and also more flammable, often more harmful to health, when it is brought in Ingredients of the exhaust gases in the combustion chamber and - in certain cases - through the of the water vapor contained in the recirculated exhaust gases to the air drawn in 2. increases the fuel insensitivity of the diesel engine to a very large extent 2. the fuel efficiency of the engine is improved, the hardness of the Motor is reduced:?. the per unit of time with the exhaust gases in the ambient air weight of harmful and other disruptive ingredients expelled the exhaust gas is reduced, 5. the exhaust gas temperature at the same time Reduction of the exhaust gas emissions increased and thus the efficiency more catalytically active Exhaust gas afterburning systems is enlarged and 6. the corrosive wear of the Motor is reduced.

Die bereits bei Versuchen mit dem besonders zündungsunwilligen Methanol (ROZ = rd. 160, vgl. Bosch Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 1954, S.168) erwiesene außerordentliche Verbesserung der Zünd- und Verbrennungsverhältnisse, die dadurch zum Ausdruck kommt, daß die Last bei normaler Ganghärte eines Versuchsmotors bis hinab zum Leerlauf mit einer Kühlwasserablauftemperatur von 40° C verringert werden konnte, beruht hauptsächlich darauf, daß als Folge der durch die Abgasrückführung verursachten Steigerung der Arbeitsmediumtemperatur am Verdichtungshubanfang auch die Temperatur des Arbeitsmediums beim Einspritzen des Kraftstoffes wesentlich erhöht wird. Nach den Gesetzen der Thermodynamik wirkt es sich dabei - je nach der Größe des Exponenten der polytropen Verdichtung - vorteilhaft aus, daß der Temperaturanstieg des Arbeitsmediums beim Beginn der kurz vor dem Verdichtungshubende erfolgenden Kraftstoffeinspritzung größer ist als derjenige am Verdichtungshubanfang. Günstig wirkt sich auch aus, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren der Wärmeübertragung durch Mischung auf einen im Abgasstrom befindlichen Wärmetauscher verzichtet werden kann, der wegen der gerade im unteren Teillastgebiet benötigten intensiven Übertragung der fühlbaren Wärme der Abgase an das angesaugte Arbeitsmedium einen besonders großen Bauaufwand erfordern und außerdem den Abgasdruck erhöhen würde.Already in experiments with methanol, which is particularly unwilling to ignite (ROZ = around 160, see Bosch Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 1954, p.168) extraordinary improvement of the ignition and combustion conditions, which What is expressed is that the load at normal speed of a test engine is up to down to idle with a cooling water outlet temperature of 40 ° C could, is based mainly on the fact that as a result of the exhaust gas recirculation caused an increase in the working medium temperature at the start of the compression stroke the temperature of the working medium increases significantly when the fuel is injected will. According to the laws of thermodynamics, it has an effect - depending on the size of the exponent of the polytropic compression - advantageous from the fact that the temperature rise of the working medium at the beginning of the shortly before the end of the compression stroke Fuel injection is greater than that at the start of the compression stroke. Cheap also has the effect that the heat transfer through the process according to the invention Mixing a heat exchanger located in the exhaust gas flow can be dispensed with, because of the intensive transmission required especially in the lower partial load area the sensible heat of the exhaust gases to the sucked in working medium a particularly large Require construction work and would also increase the exhaust pressure.

Neben der wirkungsvollen und leicht regelbaren Heizwirkung ist für die Verbesserung der Zünd- und Verbrennungsbedingungen noch der Umstand von Bedeutung, daß mit den zurückgeführten Abgasen darin enthaltene unverbrannte und bzw. oder nicht vollständig oxydierte Substanzen der angesaugten Luft beigemischt werden und dadurch in ähnlicher Weise wie bei Dieselmotoren, denen mit Hilfe besonderer Vorrichtungen Zusatzkraftstoffe ins Ansaugsystem zugeführt werden, als Sensibilisatoren zur Verringerung des Zündungsverzugs und damit der Ganghärte und zur Verbesserung der Verbrennungsverhältnisse überhaupt beitragen. Ein die Verbrennungsgüte verbessernder Einfiuß kommt auch, insbesondere bei Verwendung von hochsiedenden, oft zur Rückstandsbildung neigenden Kraftstoffen dem Wasserdampfgehalt der der Ansaugluft beigemischten Abgase zu, weil der Wasserdampf bekanntlich in bestimmten Fällen als Verbrennungskatalysator wirkt und in Form der Wassergasreaktion (CO+H20 = COZ+H2) und möglicherweise teilweise auch durch die direkte Umsetzung mit dem Kraftstoff (z. B. Ci4H3a+14 H20=14 C0+29 H2) den Reaktionsmechanismus der Verbrennung positiv beeinflussen kann.In addition to the effective and easily controllable heating effect, the improvement of the ignition and combustion conditions nor the fact that that with the recirculated exhaust gases contained therein unburned and / or not completely oxidized substances are added to the sucked in air and thereby in a similar way as with diesel engines, which with the help of special devices Additional fuels are fed into the intake system as sensitizers to reduce it the ignition delay and thus the hardness and to improve the combustion conditions contribute at all. There is also an in ﬂ uence that improves the quality of combustion, especially when using high-boiling products, which often tend to form residues Fuels to the water vapor content of the exhaust gases added to the intake air, because It is well known that water vapor acts as a combustion catalyst in certain cases and in the form of the water gas reaction (CO + H20 = COZ + H2) and possibly partially also through direct conversion with the fuel (e.g. Ci4H3a + 14 H20 = 14 C0 + 29 H2) can positively influence the combustion reaction mechanism.

Auf diesem zweifachen Effekt der Abgasrückführung beruht deren überraschend hohe Wirksamkeit, die nicht nur - wie erwähnt - im Leerlauf und im unteren Teillastbereich besteht, sondern auch im oberen Lastbereich und selbst bei Vollast dadurch bemerkbar wird, daß im Falle der Verwendung von Methanol bei plötzlicher Abstellung der Abgasrückführung der Motor momentan durch Zündaussetzer außer Tritt kommt und sich kein normaler Betrieb mehr aufrechterhalten läßt.It is surprisingly based on this twofold effect of exhaust gas recirculation high effectiveness, which not only - as mentioned - in idle and in the lower partial load range exists, but also noticeable in the upper load range and even at full load that in the case of the use of methanol in the event of a sudden shutdown of the exhaust gas recirculation the engine is momentarily out of step due to misfiring and not a normal one Lets keep running longer.

Die Menge der zurückzuführenden Abgase richtet "sich nicht nur nach der Zündungswilligkeit der zur Verwendung gelangenden Kraftstoffe, sondern ist unter anderem vor allem auch abhängig vom Belastungszustand des Motors, und zwar in der Weise, daß mit zunehmender Zündungswilligkeit des Kraftstoffes und ansteigender Belastung des Motors die zur Erzielung optimaler Betriebsverhältnisse zurückzuführende Abgasmenge kleiner gehalten werden muß.The amount of exhaust gases to be returned does not just depend on the ignition readiness of the fuels used, but is under among other things, especially depending on the load condition of the engine, namely in the Way that with increasing willingness to ignite the fuel and increasing The load on the engine that can be traced back to achieve optimal operating conditions The amount of exhaust gas must be kept smaller.

Obwohl die durch die Abgasrückführung bedingte Erhöhung der Temperatur des Arbeitsmediums am Verdichtungsanfang sich -wie bekanntlich an Hand von Vergleichsprozeßrechnungen nachgewiesen werden kann - infolge der Erhöhung der spezifischen Wärme des Arbeitsmediums auf den theoretisch thermischen Wirkungsgrad 21,t,, des zugrunde gelegten Vergleichsprozesses ungünstig auswirkt, kann sich - wie versuchsmäßig an dem oben angeführten Versuchmotor festgestellt worden ist - insbesondere bei Leerlauf und im unteren Teillastgebiet, selbst bei Verwendung eines zündungswilligen handelsüblichen Dieselkraftstoffes die durch den Nutzwirkungsgrad yle=7lttt'I7g*2lra gekennzeichnete Kraftstoffausnutzung der ausgeführten Maschine nicht unerheblich verbessern, weil ,durch die besseren Zünd- und Verbrennungsverhältnisse sowie durch die Verbrennung eines Teiles der noch brennbaren und normalerweise in die Umgebung ausgestoßenen Inhaltsstoffe der Abgase der Gütegrad q, relativ mehr erhöht werden kann, als 27,1, , absinkt. Hinzu kommt, daß auch die Verluste durch Ladungswechselarbeit, die definitionsgemäß (vgl. Hütte IIA, 28. Auflage, S. 727) mit im Gütegrad aig enthalten sind, bei Anwendung der Abgasrückführung kleiner werden als bei Normalbetrieb, weil sowohl der überdruck im Abgassystem als auch der Unterdruck im Ansaugsystem abnehmen und somit die Verlustfläche im Indikatordiagramm kleiner wird. Schließlich wird der Gütegrad noch dadurch erhöht, daß - insbesondere im Teillastgebiet -wegen der Anhebung des Temperaturniveaus der Brennraumwand bei einer Abgasrückführung ins Ansaugsystem die Wandlungsverluste kleiner werden. Der Nutzwirkungsgrad 17, wird zusätzlich noch dadurch etwas erhöht, daß bei der durch Abgasrückführung bewirkten Vergrößerung des Innenwirkungsgrades iit=?itt, , ?7g und damit des mittleren indizierten Druckes pi infolge der praktisch gleichbleibenden, durch den mittleren Reibungsdruck p,. ausgedrückten, mechanischen Verluste der mechanische Wirkungsgrad gemäß der Beziehung 1i",=1-p"lpt verbessert wird.Although the increase in the temperature of the working medium at the start of compression caused by the exhaust gas recirculation has an unfavorable effect on the theoretical thermal efficiency 21, t ,, of the underlying comparative process due to the increase in the specific heat of the working medium, can - as has been determined in the above-mentioned test engine - especially when idling and in the lower part-load range, even when using a commercially available diesel fuel that is ready to ignite, the fuel efficiency of the executed machine, which is characterized by the efficiency yle = 7lttt'I7g * 2lra, improves significantly, because , due to the better ignition and combustion conditions as well as the combustion of some of the still flammable and normally emitted substances in the exhaust gases, the quality grade q can be increased relatively more than 27, 1, is lowered. In addition, the losses due to gas exchange work, which by definition (cf.Hütte IIA, 28th edition, p. 727) are included in the quality grade aig, are smaller when using exhaust gas recirculation than during normal operation, because both the overpressure in the exhaust system as the negative pressure in the suction system also decreases and thus the loss area in the indicator diagram becomes smaller. Finally, the quality level is further increased by the fact that - especially in the partial load area - the conversion losses become smaller due to the increase in the temperature level of the combustion chamber wall when exhaust gas is recirculated into the intake system. The utilization efficiency 17 is further increased in addition characterized something that when caused by exhaust gas recirculation magnification iit the inner efficiency = itt,? 7g and thus of the mean indicated pressure p due to the virtually constant, p by the average frictional pressure ,. expressed, mechanical losses the mechanical efficiency is improved according to the relationship 1i ", = 1-p" lpt.

Die durch Abgasrückführung in das angesaugte Arbeitsmedium mit eingeschleusten brennbaren Inhaltsstoffe der Abgase reduzieren - in Zusammenwirken mit der Hebung der Arbeitsmediumtemperatur - bei richtiger Dosierung durch ihre zündverzugsvermindernde Wirkung erheblich die Ganghärte eines Dieselmotors, insbesondere dann, wenn diese sich im normalen Betrieb ohne Abgasrückführung störend bemerkbar macht, bei den meisten Dieselmotorenbauarten also im Leerlauf und im unteren Lastbereich sowie beim Beschleunigen.Those smuggled into the sucked in working medium through exhaust gas recirculation reduce flammable constituents of the exhaust gases - in conjunction with the uplift the working medium temperature - with the correct dosage due to its ignition delay reducing Effect significantly the hardness of a diesel engine, especially when this is noticeable in normal operation without exhaust gas recirculation, with the so most diesel engine types in idle and in the lower load range as well when accelerating.

Die Abgasrückführung bedingt nach Maßgabe der Menge der zurückgeführten Abgase und der Verbrennungsverhältnisse auch eine Verminderung der pro Zeiteinheit mit den Abgasen in die Umgebungsluft gelangenden gesundheitsschädigenden Inhaltsstoffe, wie beispielsweise brennbarer Produkte fier Kraftstoff- und Schnnierölpyrolyse (Spalt-, Dehydrierungs- und Polymerisationsprodukte), Kraftstoff und Schmieröldämpfe, verschiedener Aldehyde, Kohlenoxyd und sonstiger Produkte einer teilweisen Oxydation. Schließlich bringt die Abgasrückführung den Vorteil mit sich, daß die kalte Maschine schneller warmgefahren werden kann und daß das im Beharrungszustand des Motors sich einstellende Temperaturniveau im Teillastgebiet vergleichsweise bedeutend höher liegt als bei einem Normalbetrieb ohne Abgasrückführung. Die genannten Vorzüge reduzieren den korrosiven Verschleiß, der bekanntlich gerade bei diesen Betriebszuständen außerordentlich groß ist.The exhaust gas recirculation depends on the amount of the recirculated Exhaust gases and the combustion conditions also a decrease the harmful substances that get into the ambient air with the exhaust gases per unit of time Ingredients such as flammable products for fuel and cutting oil pyrolysis (Fission, dehydrogenation and polymerization products), fuel and lubricating oil vapors, various aldehydes, carbon monoxide and other products of partial oxidation. Finally, exhaust gas recirculation has the advantage that the machine is cold can be warmed up faster and that this is in the steady state of the engine Setting temperature level in the partial load area is comparatively significantly higher lies than in normal operation without exhaust gas recirculation. Reduce the benefits mentioned the corrosive wear, which is known to be extraordinary in these operating conditions is great.

Die Steuerung der Menge der ins Ansaugsystem zweckmäßigerweise überzuführenden Abgase kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in an sich bekannter Weise auf Grund der Anzeige eines oder mehrerer Meßgeräte von Hand erfolgen oder selbsttätig durch einen Regler bewirkt werden. Als Stellglieder kommen bekannte Steuerorgane, wie Drosselklappen, Schieber, Hähne, Ventile, in Betracht. Für den Stehort eignet sich die Verbindungsleitung zwischen Abgas- und Ansaugsystem einschließlich der Einmündung derselben in das Ansaug- bzw. Abgassystem.The control of the amount of which is expediently transferred into the intake system Exhaust gases can in a further embodiment of the invention in a manner known per se Due to the display of one or more measuring devices take place manually or automatically be effected by a controller. Known control organs are used as actuators, such as throttle valves, slide valves, taps, valves, into consideration. Suitable for the standing area the connection line between the exhaust and intake system including the Confluence of the same in the intake or exhaust system.

Fernerhin besteht die Möglichkeit, die Menge der zurückgeführten Abgase dadurch zu steuern, daß mit Hilfe eines im Ansaugrohr befindlichen und - in Strömungsrichtung betrachtet - vor der Einmündungsstelle der Verbindungsleitung liegenden Steuerorgans der Unterdruck im Ansaugsystem zwischen Steuerorgan und Motor verändert wird. Schließlich können durch ein Steuerorgan, welches im Abgasstrom hinter der Abzweigung der Rückführungslei= tung liegt, die Abgase mehr oder weniger aufgestaut werden und somit bei Sonderfällen in regelbarer Weise ins Ansaugsystem zurückgeführt werden.It is also possible to determine the amount of exhaust gases that are recirculated to control that with the help of a located in the intake pipe and - in the direction of flow considered - in front of the junction of the connecting line lying control organ the negative pressure in the intake system between the control unit and the engine is changed. In the end can by a control unit, which is in the exhaust gas flow behind the branch of the return line = tion, the exhaust gases are more or less dammed up and thus in special cases be fed back into the intake system in a controllable manner.

Die Mengenregelung der zurückgeführten Abgase ist abhängig von dem besonderen Zweck, den die Abgasrückführung erfüllen soll. Die Festlegung der zurückzuführenden Abgasmenge kann dabei in der Weise erfolgen, daß entweder die Erreichung eines der anfangs angegebenen Ziele bevorzugt verfolgt wird oder das die Annäherung an mehrere Ziele in einer Kompromißlösung angestrebt wird. Im Falle der Verwendung von Methanol und anderen sehr zündunwilligen Kraftstoffen, wie beispielsweise von hochoktanigem Superbenzin, besteht der Zweck der Abgasrückführung beispielsweise darin, einen klopf-und aussetzerfreien Betrieb zu erreichen. Mit Hilfe ihres Gehörs oder durch Beobachtung der Anzeige einer die Intensität des dieselmotorischen Zündungsklopfens erfassenden Meßvorrichtung, wie beispielsweise des mit dem Springstab arbeitenden Klopfmessers von M i d g 1 e y und B o y d , und gegebenenfalls durch gleichzeitiges Beobachten des Tachometers regelt die Bedienungsperson durch Betätigen des Abgasrückführungs-Steuerorgans die zweckmäßigerweise ins Ansaugsystem zurückzuführende Abgasmenge.The volume control of the recirculated exhaust gases depends on the special purpose that exhaust gas recirculation is supposed to fulfill. Establishing the to be returned Amount of exhaust gas can be done in such a way that either the achievement of one of the goals specified at the beginning are preferred or the approach to several Goals in a compromise solution is sought. In the case of using methanol and other fuels that are very unflammable, such as high-octane fuels Premium gasoline, the purpose of exhaust gas recirculation, for example, is to provide a Achieve knock-free and drop-out-free operation. With the help of their hearing or through Observation of the display of the intensity of the diesel engine ignition knock detecting measuring device, such as that working with the jumping stick Knock knife from M i d g 1 e y and B o y d, and possibly by simultaneous The operator controls the observation of the speedometer by actuating the exhaust gas recirculation control element the amount of exhaust gas that is expediently returned to the intake system.

Zum Stand der Technik Bei einem bekannten Ottomotor mit Abgasrückführung wird nur der gegenüber der vorliegenden Erfindung andersartige Zweck verfolgt, durch das Rückführen von - möglichst gekühlten - Abgasen in das Ansaugrohr die Selbstzündung der Zylinderladung, die bei dieser Motorengattung zu dem die Leistung begrenzenden ottomotorischen Klopfen führt, durch die Ballaststoffwirkung der in hoher Konzentration vorhandenen inerten und relativ abgekühlten Bestandteile des Abgases zu hemmen.On the prior art In a known gasoline engine with exhaust gas recirculation is only pursued the different purpose compared to the present invention by the return of - if possible cooled - exhaust gases into the intake pipe self-ignition the cylinder charge, which in this type of engine is the one that limits the performance Otto motor knock results, due to the fiber action of the in high concentration to inhibit existing inert and relatively cooled components of the exhaust gas.

Bei einem anderen bekannten Vergaser-Ottomotor wird der Zweck verfolgt, daß bei solchen Motoren mit zunehmender - durch Drosselung bewirkt -Lastverringerung das thermodynamisch ungünstige Abnehmen der Verdichtung der Zylinderladung durch eine im Verdichtungshubanfang direkt in den Arbeitszylinder erfolgende Zufuhr von in einer besonderen Expansion angesammelten Abgasen verhindert wird.Another known carburettor gasoline engine has the purpose of that in such engines with increasing - caused by throttling - load reduction the thermodynamically unfavorable decrease in the compression of the cylinder charge a supply of directly into the working cylinder taking place in the beginning of the compression stroke exhaust gases accumulated in a special expansion is prevented.

Was die Abgasrückführung bei Dieselmotoren anbelangt, werden bei einem bekannten, atmosphärische Luft ansaugenden Mehrzylinder-Dieselmotor oder Halbdieselmotor Abgase periodisch und direkt in einen Arbeitszylinder während des Verdichtungshubes eingebracht, die einem anderen Arbeitszylinder ebenfalls periodisch entnommen werden. Demnach besteht hier ein Unterschied gegenüber dem Erfindungsgegenstand hinsichtlich des Ortes und des Zeitpunktes der Abführung und Rückführung der zurückgeleiteten Abgasmenge. Darüber hinaus bedingt die bekannte Methode der Abgasrückführung einen sehr großen konstruktiven Aufwand. Schließlich ist der Umstand zu werten, daß bei der bekannten Maschine die Verweilzeit und die Verweilstrecke der zurückgeführten Abgase in der Verbrennungsluft viel kürzer ist als beim Motor gemäß der Erfindung.As far as exhaust gas recirculation in diesel engines is concerned, one known, atmospheric air sucking multi-cylinder diesel engine or semi-diesel engine Exhaust gases periodically and directly into a working cylinder during the compression stroke introduced, which are also periodically removed from another working cylinder. Accordingly, there is a difference here compared to the subject matter of the invention the place and time of removal and repatriation of the returned Exhaust gas quantity. In addition, the known method of exhaust gas recirculation requires one very large construction effort. Finally, the fact that the known machine, the dwell time and the dwell distance of the returned Exhaust gases in the combustion air is much shorter than in the engine according to the invention.

Des weiteren ist es bekannt, eine Abgasrückführung bei Dieselmotoren oder Semi-Dieselmotoren zwar von Leerlauf bis einschließlich Vollast zu regeln. Hier wird jedoch die Abgasrückführung in gleicher Weise wie bei Ottomotoren durchgeführt. Beispielsweise soll bei den bekannten Motoren die Abgasrückführung mit zunehmender Belastung zunehmen, um über eine Ballaststoffwirkung der inerten Abgasbestandteile sowohl bei Ottomotoren als auch bei Dieselmotoren anomal harte Verbrennungen - gemeint ist das sogenannte Klopfen bei Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses - zu unterdrücken. Außerdem soll hier im ganzen Betriebsbereich das Verhältnis von Sauerstoff (Luft) zu Kraftstoff genau so groß sein wie beim Betrieb ohne Abgasrückführung. Im Gegensatz hierzu sollen beim Erfindungsgegenstand - insbesondere durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme der zurückgeführten Abgase - mit abnehmender Motortemperatur (infolge sinkender Last, sinkender Drehzahl und/oder sinkender Ansaugtemperatur) zwecks Ankurbelung der dieselmotorischen Verbrennung - einschließlich der Zündung - immer mehr Abgase zurückgeführt werden. Nur dadurch gelingt es, selbst sehr zündungsunwillige Kraftstoffe, beispielsweise niedere Alkohole oder Superkraftstoff, mit Erfolg in Dieselmotoren, und zwar in deren gesamtem Betriebsbereich, zu verbrennen.It is also known to use exhaust gas recirculation in diesel engines or semi-diesel engines from idling up to and including full load. Here, however, the exhaust gas recirculation is carried out in the same way as with gasoline engines. For example, the exhaust gas recirculation should increase with the known engines Load increase in order to have a dietary fiber effect of the inert exhaust gas components Abnormally hard burns in both gasoline and diesel engines - meaning what is known as knocking when the compression ratio is increased is to be suppressed. In addition, the ratio of oxygen (air) should be to fuel exactly as large as when operating without exhaust gas recirculation. In contrast this should be done with the subject matter of the invention - in particular by utilizing the tactile Heat of the recirculated exhaust gases - with decreasing engine temperature (as a result of decreasing Load, falling speed and / or falling intake temperature) for the purpose of cranking diesel engine combustion - including ignition - more and more exhaust gases to be led back. This is the only way to manage even fuels that are very unwilling to ignite, e.g. lower alcohols or super fuel, with success in diesel engines, and in fact in their entire operational area to be burned.

Ferner ist ein Viertakt-Dieselmotor zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bekanntgeworden, bei dem jedoch nur bei kleinen Einspritzmengen, beispielsweise unterhalb 1/4 oder 1/s der Vollasteinspritzmenge, vom Motor nicht nur reine Frischluft, sondern ein Gemisch aus Frischluft und zurückgeführten Abgasen angesaugt wird. Dabei wird die Zusammensetzung aus Frischluft und Abgasen je nach der Motorbelastung vom Gaspedal oder von der Regelstange der Einspritzpumpe durch Betätigung einer Verteilerklappe eingestellt. Für das Lastgebiet oberhalb des durch kleine Einspritzmengen gekennzeichneten unteren Teillastgebietes werden bei dem bekannten Motor keine Abgase ins Ansaugsystem zurückgesaugt. Was die genannte Art der Steuerung der Abgasrückführungsklappe anbelangt, wird hierdurch nur die je ein Arbeitsspiel des Motors eingespritzte Kraftstoffmenge, jedoch nicht der Kraftstoffdurchsatz, also die Kraftstoffmenge je Zeiteinheit festgelegt. Außerdem hat die bei der Regelung der Abgasrückführung nicht berücksichtigte Drehzahl des Motors zur Folge, daß eine optimale Kraftstoffausnutzung nicht möglich ist.A four-stroke diesel engine is also used to drive motor vehicles became known, in which, however, only with small injection quantities, for example below 1/4 or 1 / s of the full-load injection quantity, not just pure fresh air from the engine, but a mixture from fresh air and recirculated exhaust gases is sucked in. The composition of fresh air and exhaust gases is depending on the engine load from the accelerator pedal or the control rod of the injection pump Actuation of a distributor flap set. For the load area above the through small injection quantities marked lower part-load area are in the known engine no exhaust gases sucked back into the intake system. As for the said art As far as the control of the exhaust gas recirculation flap is concerned, this is only the one Working cycle of the engine the amount of fuel injected, but not the fuel throughput, that is, the amount of fuel per unit of time is set. In addition, she has in the scheme the exhaust gas recirculation not taken into account the engine speed result in a optimal fuel economy is not possible.

Ein weiterer sich auf eine Einspritzbrennkraftmaschine beziehender bekannter Vorschlag befaßt sich damit, daß während der normalen Einlaßperiode und gleichzeitig mit der Verbrennungsluft in den Motorzylinder ein Teil der Abgase wieder zurückgeführt wird; und zwar ändert sich hierbei die Menge der Abgasrückführung wiederum selbsttätig in Abhängigkeit von der jeweiligen Motorbelastung. Zu diesem Zweck ist eine starre Verbindung zwischen dem Gestänge des Fahrerpedals und einer im Ansaugsystem angeordneten Drosselklappe vorgesehen. Diese Art Abgasrückführung ist hier einzig und allein auf die Motorbelastung abgestellt. Daher können bei Befolgung der bekannten Lehre extrem zündungsunwillige Kraftstoffe in Dieselmotoren, jedenfalls der herkömmlichen Bauart, nicht verarbeitet werden.Another one relating to an injection type internal combustion engine known proposal deals with that during the normal inlet period and at the same time as the combustion air enters the engine cylinder some of the exhaust gases are recovered is returned; and that changes the amount of exhaust gas recirculation again automatically depending on the respective engine load. To this The purpose is a rigid connection between the linkage of the driver's pedal and a provided in the intake system arranged throttle valve. That kind of exhaust gas recirculation is based solely on the engine load. Therefore, if followed According to the well-known teaching, fuels in diesel engines that are extremely unwilling to ignite, at least of the conventional design, cannot be processed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zusammen mit noch anderen erläuternden Merkmalen in den Zeichnungen schematisch dargestellt, wobei jede der F i g. 1 bis 7 ein Ausführungsbeispiel darstellt.Embodiments of the invention are along with still others illustrative features shown schematically in the drawings, each of the F i g. 1 to 7 illustrate an embodiment.

In F i g. 1 ist in schematischer Weise ein Dieselmotor mit einer nicht automatisch arbeitenden, den angegebenen Zweck erfüllenden Abgasrückführungsanlage dargestellt.In Fig. 1 is schematically a diesel engine with a not automatically working exhaust gas recirculation system that fulfills the specified purpose shown.

Zur Regelung der in die Ansaugleitung 1 des durch die angetriebene Maschinell belasteten Dieselmotors 2 zurückzuführenden Abgasmenge dient ein hand-oder fußbetätigtes Drosselorgan in Form z. B. einer Drosselklappe 5, welche in der die Abgasleitung 3 und Ansaugleitung 1 verbindenden Abgasrückführungsleitung 4 angeordnet ist. Die Bedienungsperson verstellt die Drosselklappe 5 derart, daß bei einem gewünschten Betriebszustand des Motors einmal die durch das Klopfmeßgerät 6 gemessene Intensität des dieselmotorischen Zündungsklopfens ein zulässiges Maß nicht überschreitet und zum anderen die durch das Tachometer 7 beobachtete Drehzahl möglichst wenig schwankt. Zur Gewährleistung einer bestmöb liehen Kraftstoffausnutzung wird die Bedienungsperson durch Beobachtung der Stellung der Regelstange bzw. des Regelweges 10 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 außerdem darauf achten, daß eine Stellung der Drosselklappe 5 gewählt wird, die den geforderten Last- und Drehzahlzustand mit einem Minimum an Kraftstoffaufwand erreichen läßt. Mit 8 ist die Kraftstoffzuleitung von der Einspritzpumpe zur Brennkraftmaschine bezeichnet.To regulate the intake line 1 of the driven by the The amount of exhaust gas to be returned to the mechanically loaded diesel engine 2 is used a hand or foot-operated throttle device in the form of z. B. a throttle valve 5, which in the Exhaust gas line 3 and intake line 1 connecting exhaust gas recirculation line 4 are arranged is. The operator adjusts the throttle valve 5 so that at a desired The operating state of the engine is the intensity measured by the knock measuring device 6 of the diesel engine ignition knock does not exceed a permissible level and on the other hand, the speed observed by the tachometer 7 fluctuates as little as possible. To ensure the best possible use of fuel borrowed, the operator by observing the position of the control rod or the control path 10 of the fuel injection pump 9 also ensure that a position of the throttle valve 5 is selected which the required load and speed with a minimum of fuel consumption can achieve. With 8 is the fuel supply line from the injection pump to the internal combustion engine designated.

Soll in einem anderen, ebenfalls bereits versuchsmäßig durchgeführten Fall bei Leerlauf oder im unteren Lastbereich die bei Verwendung von Dieselkraftstoff mit Blaurauchbildung verbundene Entstehung geruchbelästigender und giftiger Aldehyde vermindert werden, dann muß das die Abgasrückführung steuernde Organ so lange verstellt werden, bis die Blaurauchbildung ganz oder teilweise behoben ist.Should in another, also already carried out on a trial basis Case when idling or in the lower load range when using diesel fuel The formation of odorous and toxic aldehydes associated with the formation of blue smoke are reduced, then the organ controlling the exhaust gas recirculation must be adjusted for so long until the blue smoke has been completely or partially eliminated.

Soll die Abgasrückführungsregelung selbsttätig erfolgen, dann treten in den angeführten Beispielen an Stelle der menschlichen Sinne und der Hand oder des Fußes entsprechende, als Geber fungierende Meßgeräte mit mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder thermisch betätigten Steuerorganen.If the exhaust gas recirculation control is to take place automatically, then pedal in the examples given instead of the human senses and the hand or measuring devices with mechanical, hydraulic, electrically or thermally operated control elements.

Für den Fall, daß das dieselmotorische Zündungsklopfen und unzulässige Drehzahlschwankungen unterdrückt werden sollen, ist in F i g. 2 das Schema einer automatisch gesteuerten Abgasrückführung dargestellt, die mit Ansaugleitung 1, Dieselmotor 2, Abgasleitung 3 und Abgasrückführungsleitung 4 sowie angetriebener Maschinell der Anordnung gemäß F i g. 1 entspricht. Es wird jedoch das in der Abgasrückführungsleitung 4 befindliche Abgasrückführungssteuerorgan 5 nicht durch die Bedienungsperson, sondern automatisch mittels einer an sich bekannten Regelungsanlage in jedem Betriebsbereich desMotors so verstellt, daß das dieselmotorischeZündungsklopfen und die Drehzahlschwankungen unterhalb der zulässigen Grenzen liegen. Die Klopfintensität und die Drehzahlschwankungen werden durch entsprechend ausgebildete Taster 12 und 13 erfaßt. Diese geben den durch hier nicht gezeigte Verstärker nötigenfalls verstärkten Impuls für die Regelungsanlage.In the event that the diesel engine ignition knock and impermissible Speed fluctuations are to be suppressed is shown in FIG. 2 the scheme of a automatically controlled exhaust gas recirculation shown, the one with intake line 1, diesel engine 2, exhaust line 3 and exhaust gas recirculation line 4 as well as powered machinery the arrangement according to FIG. 1 corresponds. However, it will be in the exhaust gas recirculation line 4 located exhaust gas recirculation control member 5 not by the operator, but automatically by means of a control system known per se in each operating area of the engine adjusted so that the diesel engine ignition knock and the speed fluctuations are below the permissible limits. The knock intensity and the speed fluctuations are detected by appropriately designed buttons 12 and 13. These give the by amplifiers not shown here, if necessary, amplified pulse for the control system.

Gemäß der Anordnung nach F i g. 3 wird die Menge der in die Ausgangsleitung 1 des Dieselmotors 2 zurückgeführten Abgase primär in Abhängigkeit von der Stellung der mit einer Verzahnung versehenen Regelstange 10 der Kraftstoffeinspritzpumpe 19 selbsttätig in mechanischer Weise geregelt, indem das Abgasrückführungssteuerorgan 5 in der Abgasrückführungsleitung 4 durch einen passend übersetzten Kettentrieb 18, dessen unteres Kettenrad fest mit einem durch die Verstellung der Regelstange 10 angetriebenen Zahnrad 19 verbunden ist, betätigt wird. Die mechanische Verstellvorrichtung kann auch durch ein Gestängesystem mit einer entsprechenden Kinematik verwirklicht werden. Dadurch, daß bei einer konstanten Drehzahl ein Zusammenhang zwischen der Stellung der Einspritzpumpenregelstange 10 und der durch die angetriebene Maschinell hervorgerufenen Motorbelastung besteht, erfolgt mittels der angegebenen Regelvorrichtung eine lastabhängig gesteuerte Abgasrückführung. Zur Berücksichtigung des Einflusses der Drehzahl auf die optimale Menge der zurückzuführenden Abgase ist dem lastabhängig geregelten Abgasrückführungssteuerorgan 5 ein Steuerorgan 20 nachgeschaltet, welches in Abhängigkeit von der Motordrehzahl auf elektrischem oder mechanischem Wege oder in anderer Weise geregelt wird.According to the arrangement according to FIG. 3, the amount of exhaust gases returned to the outlet line 1 of the diesel engine 2 is automatically controlled mechanically, primarily as a function of the position of the toothed control rod 10 of the fuel injection pump 19, by the exhaust gas recirculation control element 5 in the exhaust gas recirculation line 4 by a suitably translated chain drive 18 , whose lower sprocket is firmly connected to a gear 19 driven by the adjustment of the control rod 10, is actuated. The mechanical adjustment device can also be implemented by a linkage system with appropriate kinematics. Because there is a relationship between the position of the injection pump control rod 10 and the engine load caused by the driven machine at a constant speed, the specified control device provides a load-dependent controlled exhaust gas recirculation. In order to take into account the influence of the speed on the optimal amount of the exhaust gases to be recirculated, the load-dependently regulated exhaust gas recirculation control element 5 is followed by a control element 20, which is controlled electrically or mechanically or in some other way as a function of the engine speed.

Zur Berücksichtigung der Abhängigkeit der Menge der zurückzuführenden Abgase vom Temperaturniveau des Motors (Warmfahren, extreme Außenbedingungen) kann diese versuchsmäßig gefundene Abhängigkeit mit Hilfe eines den Temperaturzustand des Motors abtastenden Temperaturfühlers und einer durch Fuß - bzw. Hand - oder selbsttätig arbeitenden Verstellvorrichtung allein oder zusätzlich mit in den Regelungsvorgang einbezogen werden. 1 i g. 4 zeigt schematisch eine Abgasrückführungssteueranlage mit einer vom viärmezustand des Motors 2 abhängigen selLs! gütig arbeitenden Regelungsanlage.To take into account the dependency of the amount of the to be returned Exhaust gases from the temperature level of the engine (warming up, extreme external conditions) can this experimentally found dependency with the help of the temperature state of the motor scanning temperature sensor and one by foot - or hand - or automatically working adjustment device alone or additionally with in the control process be included. 1 i g. 4 schematically shows an exhaust gas recirculation control system with a selLs dependent on the heat condition of the engine 2! good working control system.

Das in der Abgasrückführungsleitung 4. als Stell--Pca der Regelansanlage fusigierende AbgasrüclL_ führungssteuerorgan 5 wird unter Zuhilfenahme bekannter und hier nicht gezeigter Anlageteile auf Grund von durch vorhergehende Versuche gewonnenen Erkenntnissen in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors verstellt, und zwar im allgemeinen so, daß für einen vorgegebenen einzelnen Kraftstoff oder eine Gruppe von Kraftstoffen nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit irit abnehmendem Temperaturniveau des Motors das Abgasrückführungssteuerorgan weiter geöffnet wird. Das Temperaturniveau des Motors kann dabei beispielsweise durch einen die Temperatur der Zylinder- oder Brennraumwand erfassenden Taster 21 ermittelt werden. Die Abgasrückführung soll so erfolgen, daß durch diese Maßnahme nicht störende Schwingungsvorgänge im Ansaug-, Abgasrückführungs- und Abgassystem auftreten. Zur Erfüllung dieser Forderung empfiehlt es sich, die ins Ansaugsystem zurückzuführenden Abgase aus einem auspufftopfähnlichen und als Windkessel wirkenden Behälter in der Abgassammelleitung zu entnehmen. Eine schwingungsdämpfende bzw. schwingungstilgende Wirkung kann auch durch Einschaltung ähnlicher oder anderer bekannter Vorrichtungen an einer zweckmäßigen Stelle im Ansnug --, Abgasrückführungs- und eigentlichen Abgassystem erreicht werden. Auch die Einmündung der Rückführungsleitung in die Ansaugsammelleitung soll unter Beachtung der dynamischen Vorgänge gestaltet werden. Durch Ausnutzung der den zurückgeführten Abgasen innewohnenden Energie kann mit Hilfe einer auf dem Injektorprinzip beruhenden, im Ansaugsystem befindlichen Vorrichtung der eintretende Verlust an angesaugtem Frischluftgewicht infolge Zumischung warmer Abgase mehr oder weniger kompensiert werden, so daß auch bei Verwendung sehr zündungsunwilliger und deshalb auch bei Volllast eine Abgasrückführung erfordernder Kraftstoffe möglichst die Höchstleistung wie beim Normalbetrieb mit einem zündwilligen Dieselkraftstoff erreicht wird. In F i g. 4 ist eine derartige Vorrichtung mit enthalten, wobei außer den in F i g. 1. bis 3 bereits enthaltenen und dort mit den gleichen Bezugszeichen versehenenTeilen bedeuten: 5Abgasrückführungssteuerorgan, 21 Taster, 22 Strahlapparat, 23 Anlageteil mit schwingungsdämpfender bzw. -tilgender Wirkung. Die mit den zurückgeführten Abgasen betriebene Treibdüse am ansaugrohrseitigen Ende der Abgasrückführungsleitung 4 mündet in das als Fangdüse ausgebildete freie Ende der Ansaugleitung 1 derart ein, daß sich ein Strahlapparat 22 bildet, der bei Vorhandensein einer genügend großen kinetischen Energie der zurückgeführten Abgase die Ansaugwirkung des Motors erhöht. Die obenerwähnte Schwingungstilgung wird durch eine Verstimmung des aus Abgasleitung 3, Abgasrückführungsleitung 4 und Ansaugleitung 1 bestehenden Schwingungssystems angestrebt, indem die gegebenenfalls Einbauten enthaltende Erweiterung 23 in der Abgasleitung 3 angebracht ist, von der die Abgasrückführungsleitung 4 abzweigt. Der Anlageteil 23 kann auch in der Weise ausgebildet sein, daß er entweder ausschließlich oder vorwiegend als Schwingungsdämpfer wirkt oder eine etwa gleich große Wirkung als Dämpfer und Verstimmungsvorrichtung ausübt.That in the exhaust gas recirculation line 4. as the setting - Pca of the control system Fusing exhaust gas back-up control organ 5 is known with the aid of and parts of the system not shown here on the basis of previous experiments knowledge gained depending on the temperature of the engine, and in general so that for a given individual fuel or a group of fuels according to a certain law with decreasing Temperature level of the engine, the exhaust gas recirculation control organ is opened further. The temperature level of the engine can, for example, be determined by the temperature the cylinder or combustion chamber wall sensing button 21 can be determined. The exhaust gas recirculation should be done so that by this measure not disturbing vibration processes in the Intake, exhaust gas recirculation and exhaust system occur. To meet this requirement It is advisable to remove the exhaust gases to be returned to the intake system from a muffler-like and to be taken from the container acting as an air tank in the exhaust manifold. One Vibration-damping or vibration-damping effect can also be achieved by switching on similar or other known devices at an appropriate point in the suction -, exhaust gas recirculation and actual exhaust system can be achieved. The confluence too the return line in the intake manifold should take into account the dynamic Processes are designed. By using the inherent in the recirculated exhaust gases Energy can be generated with the help of an injector-based, in the intake system located device of the occurring loss of the intake fresh air weight due to the admixture of warm exhaust gases are more or less compensated, so that too when used, it is very unwilling to ignite and therefore exhaust gas recirculation even at full load Requiring fuels as high as possible as in normal operation an ignitable diesel fuel is achieved. In Fig. 4 is one such Device included with, in addition to the in F i g. 1. to 3 already included and parts provided with the same reference numerals denote: 5 exhaust gas recirculation control element, 21 buttons, 22 blasting device, 23 system part with vibration damping or vibration dampening Effect. The propulsion nozzle on the intake pipe side, operated with the returned exhaust gases The end of the exhaust gas recirculation line 4 opens into the free one, which is designed as a collecting nozzle End of the suction line 1 in such a way that a jet apparatus 22 is formed, which is at The presence of a sufficiently high kinetic energy in the recirculated exhaust gases the suction effect of the engine is increased. The above-mentioned vibration damping is by a detuning of the exhaust line 3, exhaust gas recirculation line 4 and intake line 1 existing vibration system aimed at by adding any built-in components containing extension 23 is mounted in the exhaust pipe 3, of which the exhaust gas recirculation line 4 branches off. The plant part 23 can also be designed in such a way that it either acts exclusively or predominantly as a vibration damper or roughly the same has a great effect as a damper and detuning device.

Unter Inkaufnahme eines apparativen Mehraufwandes und unter Verzicht auf die maximal erreichbare Verdichtungsendtemperatur kann das ansang bare Luftgewicht gegenüber dem Betrieb mit überführung ungekühlter Abgase auch dadurch erhöht werden, daß, insbesondere bei höheren Lasten mit relativ kleinen Luftverhältniswerten, die ins Ansaugsystem überzuführenden Abgase durch einen im Überführungssystem angeordneten Wärmetauscher gekühlt werden. Beim Anfahren kann dieser Wärmetauscher in umgekehrter Weise zu einer Aufheizung des umgewälzten Kraftstoff-Luft-Gemisches herangezogen werden. F i g. 5 zeigt in schematisch vereinfachter Weise eine derartige Rückführungsanlage.Accepting additional expenditure on equipment and waiving it The air weight can be adjusted to the maximum achievable final compression temperature compared to operation with the transfer of uncooled exhaust gases are also increased by that, especially at higher loads with relatively small air ratio values, the Exhaust gases to be transferred into the intake system by an arranged in the transfer system Heat exchangers are cooled. When starting up, this heat exchanger can work in reverse Way used to heat the circulated fuel-air mixture will. F i g. 5 shows such a return system in a schematically simplified manner.

Der Wärmetauscher 24 befindet sich bei dieser Anlage in der Abgasrückführungsleitung 4 vor dem Abgasrückführungssteuerorgan 5. Seine Kühlwirkung auf das in die Ansaugleitung 1 des Dieselmotors 2 zurückgeführte Abgas wird in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und damit näherungsweise von der Motorleistung geregelt, indem durch den in der Abgasleitung 3 befindlichen Temperaturtaster 25 das in der Kühlmediumableitung 26 angeordnete Drosselorgan 27 mit Hilfe einer Regelungsanlage betätigt wird, und zwar derart, daß mit steigender Abgastemperatur der Kühlmediumdurchsatz und damit die Abkühlung der zurückzuf'ü'hrenden Abgase größer wird. Zur Erleichterung des Kaltstartens kann der Wärmetauscher 24 als Heizvorrichtung für das in die Ansaugleitung zurückgeführte Medium (reine bzw. mit etwas von Einzelzündungen herrührendem Abgas vermischte Luft oder reine bzw. mit etwas von Einzelzündungen herrührendem Abgas vermischte Kraftstoff-Luft-Mischung) dienen. Als Heizmedium können für diesen Fall heiße Flüssigkeiten verwendet werden, die durch den normalerweise sonst vom Kühlmedium durchströmten Teil des Wärmetauschers geschickt werden. Zuleitung des Kühl- bzw. Heizmediums zu dem Wärmeaustauscher 24 erfolgt über eine Leitung 28. Die übrigen Teile der Anordnung gemäß F i g. 5 entsprechen den bereits erläuterten Anordnungen.In this system, the heat exchanger 24 is located in the exhaust gas recirculation line 4 in front of the exhaust gas recirculation control unit 5. Its cooling effect on that in the intake line 1 of the diesel engine 2 recirculated exhaust gas is dependent on the exhaust gas temperature and thus approximately controlled by the engine power by using the in the Exhaust pipe 3 located temperature button 25 in the cooling medium discharge line 26 arranged throttle member 27 is operated with the help of a control system, namely such that with increasing exhaust gas temperature, the cooling medium throughput and thus the Cooling of the exhaust gases to be returned is greater. To facilitate cold starting The heat exchanger 24 can be used as a heating device for that which is returned to the intake line Medium (pure air or air mixed with some exhaust gas resulting from individual ignitions or pure or mixed with some exhaust gas resulting from individual ignitions fuel-air mixture) to serve. In this case, hot liquids can be used as the heating medium, through the part of the heat exchanger through which the cooling medium normally flows sent. Feeding the cooling or heating medium to the heat exchanger 24 takes place via a line 28. The remaining parts of the arrangement according to FIG. 5 correspond the arrangements already explained.

Endlich kann eine Temperaturregelung der zurückgeführten Abgase durch eine Kaltwasserzuführung erfolgen, wobei außerdem die bereits erwähnten verbrennungstechnischen Vorteile, insbesondere bei Schwerölbetrieb, in Erscheinung treten können. In F i g. f ist das Schema einer Abgasrückführungsanlage mit Kaltwassereinspritzung in die Abgasrückführungsleitung dargestellt.Finally, the temperature of the recirculated exhaust gases can be controlled a cold water supply take place, with the combustion technology already mentioned Advantages, especially with heavy oil operation, can appear. In F i G. f is the scheme of an exhaust gas recirculation system with cold water injection in the exhaust gas recirculation line is shown.

Die Abgasrückführungsleitung 4 enthält außer dem Abgasrückführungssteuerorgan 5 eine davorgeschaltete Kaltwassereinspritzvorrichtung 29, die aus einer Druckwasserleitung 30 gespeist wird. Die pro Zeiteinheit eingepritzte Wassermenge wächst mit der Temperatur des Motors und damit mit seiner thermischen Belastung, weil mit ansteigender Motortemperatur mit Hilfe eines entsprechenden Temperaturtasters 31 und einer (hier nicht gezeichneten) Regelungsanlage an sich bekannter Bauart das in der Druckwasserleitung 30 befindliche Drosselorgan 32 nach einer passenden Gesetzmäßigkeit geöffnet wird.The exhaust gas recirculation line 4 also contains the exhaust gas recirculation control element 5 an upstream cold water injection device 29, which consists of a pressurized water line 30 is fed. The amount of water injected per unit of time increases with temperature of the motor and thus with its thermal load, because the motor temperature rises with the help of a corresponding temperature button 31 and a (not shown here) Control system of known type that is located in the pressurized water line 30 Throttle member 32 is opened according to a suitable law.

Die Regelungsanlage für die Wasserzuführung kann dabei so eingestellt werden, daß das Wasser erst von einer bestimmten Höhe der Temperatur des Motors ab eingespritzt wird. Wird das Abgasrückführungssteuerorgan 5 selbst schon in Abhängigkeit von der Motortemperatur verstellt, dann genügt bereits eine einfache mechanische Verbindung zwischen Abgasrückführungssteuerorgan 5 und Kaltwasserdrosselorgan 32, um den erwünschten Zusammenhang zwischen pro Zeiteinheit eingespritzter Wassermenge und Wärmezustand des Motors zu gewährleisten. Die übrigen Teile der in F i g. 6 dargestellten Dieselmotoranlagen entsprechen wiederum den Teilen der bereits behandelten Anordnungen.The control system for the water supply can be set in this way be that the water only has a certain level of engine temperature from being injected. Becomes the exhaust gas recirculation control unit 5 itself already adjusted depending on the engine temperature, then one is sufficient simple mechanical connection between exhaust gas recirculation control element 5 and cold water throttle element 32 to establish the desired relationship between the amount of water injected per unit of time and heat condition of the engine. The remaining parts of the in F i g. 6th The diesel engine systems shown correspond in turn to the parts of those already dealt with Arrangements.

Die Kaltwasserzufuhr in die zurückgeführten Abgase kann auch drucklos und in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der zurückgeführten Abgase erfolgen, indem die Wasserzuführungsvorrichtung in Form eines Spritzvergasers an sich bekannter Bauart in die Abgasrückführungsleitung eingeschaltet wird. Außer der Leistungssteigerung bringen die genannten Maßnahmen zur Verbesserung der Luftfüllung noch den Vorteil mit sich, daß die schon erwähnte Verbesserung der Kraftstoffausnutzung bei der Abgasrückführung noch größer wird, was beispielsweise dadurch zum Ausdruck kommt, daß bei Verwendung eines handelsüblichen Dieselkraftstoffes die Last, bis zu der durch eine Abgasrückführung eine Absenkung des effektiven spezifischen Kraftstoffverbrauchers gegenüber dem normalen Betrieb ohne Abgasrückführung erzielbar ist, durch eine Verbesserung des ansaugbaren Luftgemisches zu höheren Lastwerten hin verschoben wird.The cold water supply in the recirculated exhaust gases can also be pressureless and as a function of the flow rate of the recirculated exhaust gases take place by connecting the water supply device in the form of a spray gasifier known design is switched into the exhaust gas recirculation line. Except The above measures to improve the air filling bring about the increase in performance still has the advantage that the already mentioned improvement in fuel efficiency in the case of exhaust gas recirculation becomes even greater, which is expressed, for example, by this comes that when using a commercial diesel fuel the load, up to on top of that, through exhaust gas recirculation, the effective specific fuel consumption is reduced can be achieved compared to normal operation without exhaust gas recirculation, through an improvement of the air mixture that can be drawn in is shifted towards higher load values.

Der bei Verwendung von bestimmten Kraftstoffen, insbesondere Schwerölen, auftretenden großen Verschmutzung des Motorinnern sowie des Ansaug- und Abgassystems einschließlich des Abgasrückführungssystems kann außer mit der erwähnten Zuführung von Kaltwasser noch dadurch entgegengetreten werden, daß mit Hilfe eines durch Abgaswärme oder sonstige motorische Verlustwärme beheizten Wärmetauschers Heißwasser oder Wasserdampf erzeugt wird und mittels einer Einführungsvorrichtung den ins Ansaugsystem zurückgeführten Abgasen zugesetzt wird. Um ein sofortiges Aufdampfen des eingespritzten Heißwassers (thermischen Strahlzerfall) im Abgasrückführungssystem zu erzielen, kann man das Heißwasser unter einen entsprechenden überdruck setzen.When using certain fuels, especially heavy oils, occurring large contamination of the engine interior as well as the intake and exhaust system including the exhaust gas recirculation system can except with the mentioned feed of cold water can still be countered by the fact that with the help of an exhaust gas heat or other heat loss from the motor of the heated heat exchanger, hot water or steam is generated and by means of an introduction device that is returned to the intake system Exhaust gases is added. An immediate evaporation of the injected hot water (thermal beam breakdown) in the exhaust gas recirculation system, you can do that Put hot water under an appropriate overpressure.

F i g. 7 zeigt schematisch eine derartig ausgebildete Abgasrückführungsanlage.F i g. 7 schematically shows an exhaust gas recirculation system designed in this way.

Die Abgasleitung 3 des Dieselmotors 2 gabelt sich in zwei Zweigleitungen auf, wovon die eine Zweig-Leitung 3 a einen abgasbeheizten Wärmetauscher 33 enthält. Die Beheizung dieses Wärmetauschers, der als Dampfkessel oder Druckwasserheizvorrichtung ausgebildet sein kann, erfolgt dadurch in Abhängigkeit von der Motortemperatur, daß bei deren Änderung auf Grund der Meßimpulse des Temperaturtasters 31 mit Hilfe bekannter sonstiger (in F i g. 7 nicht dargestellter) Teile einer Regelungsanlage im gewünschten Sinne des Regelgesetzes die im Verzweigungspunkt der Abgasleitung befindliche Heizungsregulierklappe 34 verstellt wird. Der Temperaturtaster 31 gibt auch den Regelimpuls für die durch das in Abhängigkeit vom Wärmezustand des Motors geregelte Drosselorgan35 erreichte Steuerung der durch die Leitung 36 erfolgenden Wasserzufuhr zum Wärmetauscher 33 und zur anschließenden Einführungsvorrichtung 37 für den Wasserdampf bzw. das unter Druck gesetzte Heißwasser. Um den Reinigungseffekt des zugeführten Wasserdampfes bzw. des beim Einspritzen aufdampfenden heißen Druckwassers für das in der Abgasrückführungsleitung 4 angeordnete Steuerorgan 5 besonders wirksam ausnutzen zu können, liegt die Einführungsvorrichtung vor diesem Steuerorgan. Ebenso wie bei der Dieselmotoranlage mit Kaltwasserzufuhr zum zurückgeführten Abgas ist auch hier wieder eine Vereinfachung der Regelungsanlage dadurch möglich, daß die Verstellung der Wasserzufuhr zum Wärmetauscher und dessen Abgasbeheizung durch eine einfache mechanische Verbindung zwischen dem Drosselorgan 35, der Heizungsregulierklappe 34 und dem Abgasrückführungssteuerorgan 5 erreicht wird, wobei die Kinematik dem Regelgesetzt angepaßt ist. Das optimale Regelgesetzt, d. h. die zweckmäßigste Zuordnung von pro Zeiteinheit zugesetztem Wasser, Beheizung des Wärmetauschers 33, Motortemperatur bzw. Stellung des Abgasrückführungssteuerorgans 5 sowie von Belastung des Motors und Stellung der Abgasrückführungsklappe ist abhängig vom Motortyp und vom verwendeten Kraftstoff und muß versuchsmäßig ermittelt werden. Im allgemeinen besteht die Tendenz, daß die zur Sicherstellung eines optimalen Betriebszustandes zurückzuführende Abgasmenge mit wachsender Motorenbelastung kleiner wird, während bis zu einer gewissen Grenze zwecks Aufrechterhaltung eines wirksamen Reinigungseffektes durch das Wasser die zugeführte Menge des heißen Druckwassers bzw. Wasserdampfes ansteigen muß. Sofern nicht der Wärmeinhalt des Wassers bzw. des Wasserdampfes absichtlich mit ansteigender Motorbelastung aus motorphysikalischen Gründen abnehmen soll, bedeutet das,. daß auch die Beheizung des Wärmetauschers zunehmen muß.The exhaust line 3 of the diesel engine 2 forks into two branch lines, of which one branch line 3 a contains an exhaust gas-heated heat exchanger 33. The heating of this heat exchanger, which can be designed as a steam boiler or pressurized water heating device, takes place depending on the engine temperature that when it changes due to the measuring pulses of the temperature sensor 31 with the help of known other parts of a control system (not shown in FIG. 7) The heating control flap 34 located at the branching point of the exhaust pipe is adjusted in the desired sense of the control law. The temperature button 31 also gives the control pulse for the control of the water supply through the line 36 to the heat exchanger 33 and to the subsequent introduction device 37 for the steam or the pressurized hot water, which is achieved by the throttle element 35 regulated as a function of the heat condition of the engine. In order to be able to use the cleaning effect of the supplied water vapor or of the hot pressurized water that evaporates during the injection particularly effectively for the control element 5 arranged in the exhaust gas recirculation line 4, the introduction device is located in front of this control element. As with the diesel engine system with cold water supply to the recirculated exhaust gas, a simplification of the control system is possible in that the adjustment of the water supply to the heat exchanger and its exhaust gas heating is achieved by a simple mechanical connection between the throttle element 35, the heating regulating flap 34 and the exhaust gas recirculation control element 5 , whereby the kinematics is adapted to the rule law. The optimal set of rules, ie the most appropriate allocation of water added per unit of time, heating of the heat exchanger 33, engine temperature or position of exhaust gas recirculation control organ 5 as well as the load on the engine and position of the exhaust gas recirculation flap depends on the engine type and the fuel used and must be determined experimentally. In general, there is a tendency that the amount of exhaust gas to be returned to ensure an optimal operating condition becomes smaller with increasing engine load, while the amount of hot pressurized water or steam supplied must increase up to a certain limit in order to maintain an effective cleaning effect through the water. If the heat content of the water or the water vapor is not intended to decrease with increasing engine load for reasons of engine physics, this means. that the heating of the heat exchanger must also increase.

Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der flüssige Kraftstoff derart in den vorzugsweise im Kolben der Brennkraftmaschine angeordneten Brennraum eingespritzt wird, daß der Hauptteil des eingespritzten Kraftstoffes unmittelbar reflexionsfrei so auf die Brennraumwand aufgebracht wird, daß eine möglichst große Fläche der Brennraumwand in filmartiger Verteilung mit Kraftstoff benetzt wird, wobei die Verbrennungsluft an den Auftreffstellen des Kraftstoffes verübergeführt wird. Der Grund der besonderen Eignung dieses Motors für die erfindungsgemäße Abgasrückführung liegt darin, daß im Gegensatz zu herkömmlichen Dieselmotoren mit luftverteilender Kraftstoffeinspritzung ein beträchtlicher Teil der zur thermischen Aufbereitung des flüssig eingespritzten Kraftstoffes benötigten Wärme von der in der Brennraumwand gespeicherten Wärme, deren Betrag durch die mit der Abgasrückführung verbundene Anhebung des Temperaturniveaus vergrößert wird, gedeckt werden kann. Von ganz besonderer Bedeutung ist dieser Umstand bei Verwendung von zündungsunwilligen Kraftstoffen mit sehr hoher Verdampfungswärme sowie von Kraftstoff-Wasser-Emulsionen mit einem hohen Wassergehalt.The application of the invention is particularly advantageous when the liquid fuel in this way preferably in the piston of the internal combustion engine arranged combustion chamber is injected that the main part of the injected fuel is applied directly to the combustion chamber wall without reflection in such a way that a large area of the combustion chamber wall wetted with fuel in a film-like distribution is carried out, whereby the combustion air is transferred at the point of impact of the fuel will. The reason for the particular suitability of this engine for the exhaust gas recirculation according to the invention lies in the fact that unlike conventional diesel engines with air-distributing Fuel injection accounts for a considerable part of the thermal processing of the liquid injected fuel required heat from the heat in the combustion chamber wall stored heat, the amount of which is related to the exhaust gas recirculation Raising the temperature level is increased, can be covered. Very special This fact is important when using non-igniting fuels with very high heat of vaporization and fuel-water emulsions with a high water content.

Für die Gegenstände der Ansprüche 3 bis 16 wird kein selbständiger Schutz begehrt. Vielmehr sollen diese nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruches geschützt werden.For the subjects of claims 3 to 16 there is no independent Protection desired. Rather, these should only be used in connection with the subject of the Main claim are protected.

Claims

Claims: 1. According to the diesel process, atmospheric air sucking internal combustion engine with a controlled partial recirculation of exhaust gases extending from idling up to and including full load in the intake system of the machine via an exhaust gas recirculation line, characterized in that the amount of recirculated exhaust gases is dependent on Operating variables that are related to the temperature of the working medium in the engine cylinder at the start of the fuel injection are controlled in such a way that the exhaust gas recirculation line, which is known to allow the lowest possible heat losses, is used for a given non-ignition fuel for the purpose of increasing the temperature of the working medium in the engine cylinder at the start of the fuel injection Heat of the returned exhaust gases to a sufficiently small ignition delay and a sufficiently fast combustion result, the more exhaust gases are returned, the lower the L ast, which is the speed and / or the temperature of the intake air. z. Internal combustion engine according to Claim 1, characterized in that the more exhaust gases are recirculated, the less ignition-unwilling the fuel used in each case is. 3. Internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the amount of recirculated exhaust gases as a function of hearing or as a function of a diesel engine detonation detects, known sensor (z. B. jump rod) is determined so that the Diesel engine ignition knock has just been eliminated. 4. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that for the purpose of the best fuel utilization, the amount of the exhaust gases recirculated into the intake system, preferably depending on a conclusion on the fuel utilization of the machine permitting size, z. B. fuel flow is regulated. 5. Internal combustion engine according to claims 1 to 4, characterized by a simultaneous load- and speed-dependent exhaust gas recirculation (F i g. 3). 6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the control of the amount of recirculated exhaust gases depending on the position of the control element of the fuel injection pump and depending on the speed of the engine is preferably carried out electrically or mechanically (F i g. 3) . 7. Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that either a common control element is provided for the exhaust gas recirculation which is influenced by both control variables or that both control variables influence a separate control element for the exhaust gas recirculation (5 and 20 in FIG. 3). B. internal combustion engine according to dena claims 1 to 6, characterized in that the regulation of the amount of recirculated exhaust gases takes place alone or in addition depending on the temperature level of the engine, such that the exhaust gas recirculation control member is opened further with decreasing temperature level of the engine. 9. Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the amount of exhaust gases to be recirculated with the aid of a temperature sensor (21, F i g. 4) scanning the temperature level of the engine by hand or by an automatically operating control system in an experimentally found dependency is regulated by the temperature level of the engine. 10. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 9, characterized in that the amount of recirculated exhaust gases with the help of a control member (throttle valve, slide, cock, valve or the like.) Is regulated, which in itself As is known, preferably in an exhaust gas recirculation line connecting the exhaust gas line to the intake line of the internal combustion engine, including the confluence of the exhaust gas recirculation line in the intake line (Figs. 1 and 2) or in the intake pipe (viewed in the direction of flow) before the confluence of the exhaust gas recirculation line or in the exhaust gas line (viewed in the direction of flow) is arranged behind the branch of the exhaust gas recirculation line. 11. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 10, characterized in that the recirculated exhaust gases in a manner known per se through a device formed as a jet apparatus (22, F i g. 4) and located in the intake pipe (1) be directed. 12. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 11, characterized in that the exhaust gas recirculation system is equipped with a known, depending on the operating requirements as a heating or cooling device working heat exchanger (24, F i g. 5) , which has a corresponding control device of a known type for setting an optimal temperature of the recirculated exhaust gases. 13. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 11, characterized in that the exhaust gas recirculation system is equipped with a controllable cold water supply device (29, FIG. 6) of a type known per se. 14. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 11, characterized in that the exhaust gas recirculation system is a heat exchanger (33, FIG. 7) operated by sensible exhaust gas heat or by other heat loss from the engine and suitable for generating hot water or steam. of a known type and a device also known per se for supplying the hot water or steam into the exhaust gas recirculation line. 15. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 14, characterized in that in order to avoid an unfavorable influence on the gas exchange process and the uniformity of the engine run by vibration processes occurring in the intake, exhaust gas recirculation and exhaust system, either the exhaust manifold is similar to an exhaust pot contains expansion acting as a vibration damper or vibration damper, from which or after which the recirculated exhaust gases are derived, or otherwise designed vibration-damping and vibration-damping devices in the intake, recirculation and exhaust system are attached. 16. Internal combustion engine according to claim 1 and one or more of claims 2 to 15, characterized in that in a manner known per se, the fuel is preferably injected into the combustion chamber arranged in the piston of the internal combustion engine in such a way that the main part of the injected fuel is directly reflection-free is applied to the combustion chamber wall so that a large area of the combustion chamber wall is wetted with fuel, the combustion air at the point of impact. place the fuel on the combustion chamber wall. Considered publications: German Patent Nos. 153 051, 495 579; 617 288, 826 988, 898 698; German patent application E 3847 Ia / 46b2 (published September 10, 53); Swiss Patent No. 221394; French Patent Nos. 858 037, 925 308; British Patent No. 732,296; U.S. Patent Nos. 1,263,735, 1766,945, 1833 802, 2,652,040; MTZ (Motortechnische Zeitschrift), 1952, pp. 4 to 9.