DE19651647A1 - Quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine mit einem System zur Einleitung von Zusatzluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine mit zu­ mindest einem im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselorgan sowie mit einem System zur Einleitung von Zusatzluft in die Ansaugkanäle der einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylinder, wobei ein Steuerorgan zur Beeinflussung der Zusatzluftmenge vorgesehen ist. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 40 41 628 A1 auch auf die DE-OS 27 23 260 verwiesen.

Wird in die Ansaugkanäle der einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ziemlich nahe stromauf des jeweiligen Zylinder-Einlaßventiles ein Zusatzluftstrom eingeleitet, so kann hierdurch die Ge­ mischaufbereitung vor sowie im Zylinder deutlich verbessert werden. Die Einleitung von Zusatzluft kann dabei über sog. luftummantelte Kraftstoff-Einspritzventile erfolgen, so wie dies in der DE 40 41 628 A1 gezeigt ist. Es ist aber auch möglich, die Zusatzluft über eine separate, beispielsweise dü­ senartig ausgebildete Einlaßöffnung in jeden Zylinderansaugkanal einzulei­ ten.

Im Hinblick auf eine optimale Wirkung dieses Zusatzluftstromes insbesonde­ re hinsichtlich verbesserter Gemischaufbereitung ist es erwünscht, in niedri­ gen Lastpunkten der Brennkraftmaschine, in denen ein relativ geringer Ge­ samt-Luftmassenstrom angesaugt wird, einen relativ hohen Zusatzluftstrom zur Verfügung zu haben, während in hohen Lastpunkten der Brennkraftma­ schine, d. h. bei einem relativ hohen Gesamt-Luftmassenstrom, das Zusatz­ luft-System praktisch nicht benötigt wird.

Um nun den jeweils benötigten Zusatzluft-Strom wie gewünscht steuern zu können, kann ein separates Steuerorgan vorgesehen sein, welches das Zu­ satzluft-System mit einem Ansaugluft-Strom versorgt oder die Einleitung von Ansaugluft in das Zusatzluft-System unterbindet. Bei der DE 40 41 628 A1 ist dieses Steuerorgan als separates Luftabsperrventil ausgebildet, welches jedoch lediglich das Zusatzluft-System freigeben oder absperren kann. Die tatsächlich in das Zusatzluft-System gelangende Ansaugluftmenge wird bei diesem bekannten Stand der Technik über die Fördermenge einer separaten Sekundärluftpumpe bestimmt.

Dies ist jedoch relativ aufwendig, da nicht nur eine Vielzahl von Bauteilen, sondern auch eine separate Steuerlogik erforderlich ist. Grundsätzlich ist es nämlich möglich, ein Zusatzluft-System, welches in die Ansaugkanäle der einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylinder einen Zusatzluft-Strom einleitet, direkt vom Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine aus zu versorgen, jedoch ist es auch hier erforderlich, für die Mengensteuerung des Zusatzluft-Stromes ein separates Steuerorgan vorzusehen.

Demgegenüber noch weitere Vereinfachungen aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Steuerorganes mechanisch an die Betätigung des Drosselorganes ge­ koppelt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteran­ sprüche.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles, wobei die beigefügte einzige Figur neben einem Schnitt eines erfindungsgemäßen Drosselorganes ein Zusatzluft-System für eine Brenn­ kraftmaschine in Prinzipdarstellung zeigt.

Mit der Bezugsziffer 1 ist der Ansaugtrakt einer quantitätsgesteuerten, mehr­ zylindrigen Brennkraftmaschine 2 bezeichnet. Bestandteile des Ansaugtrak­ tes 1 sind wie üblich ein Ansaug-Luftfilter 3, ein Luftmassenmesser 4, ein die Quantitätssteuerung vornehmendes Drosselorgan 5, sowie eine Sauganlage 6, wobei diese einzelnen Elemente selbstverständlich durch Luftleitungen miteinander verbunden sind.

Die Sauganlage 6 besitzt wie üblich ein Sammelvolumen 6a sowie mehrere Ansaugkanäle 6b, die vom Sammelvolumen 6a zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 2 führen.

Bestandteil des Ansaugtraktes 1 ist ferner ein sog. Zusatzluft-System 7, über welches in die einzelnen Ansaugkanäle 6b der Sauganlage 6 Zusatzluft­ ströme eingeleitet werden können, die vom Ansaugluftstrom der Brennkraft­ maschine 2 abgezweigt werden. Hierfür kann an einer beliebigen Stelle des Ansaugtraktes 1 jedoch bevorzugt stromab des Luftmassenmessers 4 ein sog. Luftabzweig 7a vorgesehen sein, von dem eine Luftleitung 7b in die Nähe der Sauganlage 6 führt, wo sie sich in einzelne Einleit-Düsen 7c, von denen jeweils eine in einen Ansaugkanal 6b mündet, verzweigt. Selbstver­ ständlich können anstelle der Düsen 7c auch geeignete Bohrungen oder Schlitze in den Ansaugkanälen 6b vorgesehen sein.

Wie eingangs erläutert dient dieses Zusatzluft-System 7 der Verbesserung der Gemischaufbereitung in den Ansaugkanälen 6b, in welchen selbstver­ ständlich zusätzlich nicht gezeigte Kraftstoff-Einspritzventile münden (können). Vorgesehen ist desweiteren ein Steuerorgan 8, mit Hilfe dessen die dem Zusatzluft-System 7 zugeführte bzw. die der Brennkraftmaschine 2 über das Zusatzluft-System 7 zugeführte Zusatzluftmenge veränderbar ist.

Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerorgan 8 in das Dros­ selorgan 5 integriert, wie im folgenden näher erläutert wird. Wie ersichtlich ist das Drosselorgan 5 als eine in einem Drosselklappenstutzen 5a um eine Drehachse 5b verschwenkbare Drosselklappe 5c - und somit wie bei Brenn­ kraftmaschinen üblich - ausgebildet.

Abweichend von den üblichen Drosselklappen-Ausbildungen ist hier jedoch im Drosselklappenstutzen 5a der sog. Luftabzweig 7a des Zusatzluft-Systemes 7 vorgesehen. Gleichzeitig trägt die Drosselklappe 5c auf einem Oberflächensegment einen Aufsatz, der die Funktion des Steuerorganes 8 übernimmt und somit auch als Aufsatz 8 bezeichnet ist. In der hier darge­ stellten geschlossenen Position der Drosselklappe 5c, die gemäß Pfeilrich­ tung 9 in ihre offene Position verschwenkt werden kann, verschließt dieser Aufsatz 8 den seitlich desselben im Drosselklappen-Stutzen 5a vorgesehe­ nen, als Durchtrittsöffnung ausgebildeten Luftabzweig 7a.

Wird nun ausgehend von der gezeigten geschlossenen Position die Dros­ selklappe 5c geringfügig gemäß Pfeilrichtung 9 verschwenkt und führt dem­ zufolge eine geringfügige Öffnungsbewegung aus, so wird der Luftabzweig 7a freigegeben, so daß zumindest ein Teil der vom Luftmassenmesser 4 herangeführten Ansaugluft in das Zusatzluft-System 7 und zwar genauer in die Luftleitung 7b desselben gelangen kann.

Dabei ist der Strömungsweg für die Ansaugluft durch den Drosselklappen-Stutzen 5a hindurch direkt in das Sammelvolumen 6a der Sauganlage 6 noch weitgehend abgesperrt, u. a. auch aufgrund der kugeligen Formgebung der Innenwand des Drosselklappenstutzens 5a im Bereich der Drosselklap­ pe 5c. Wie ersichtlich ist dieser im Bereich der Drosselklappe 5c liegende Innenwandabschnitt des Drosselklappen-Stutzens 5a nämlich bevorzugt als Kugelzone ausgebildet.

Erst wenn der Luftabzweig 7a durch das Steuerorgan 8 bzw. den Aufsatz 8 der Drosselklappe 5c vollständig geöffnet ist und die Drosselklappe 5c dann noch ein geringes Stück weiter im Sinne einer Öffnungsbewegung (Pfeilrichtung 9) bewegt wird, ist die drosselnde Funktion der Drosselklappe 5c so weit herabgesetzt, daß der Großteil des Ansaugluftstromes auf direk­ tem Wege durch den Drosselklappen-Stutzen 5a hindurch in die Sauganla­ ge 6 und zwar in das Sammelvolumen 6a derselben gelangt.

Nur der Vollständigkeit halber sei in diesem Zusammenhang auf die ein­ gangs zitierte DE-OS 27 23 260 verwiesen, die ebenfalls einen speziellen Drosselklappenstutzen mit einem integrierten Bypassventil zeigt, sich jedoch wesentlich - und zwar nicht nur bezüglich des Anwendungsfalles - vom hier gezeigten Drosselklappenstutzen unterscheidet.

Indem beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel das Steuerorgan 8 als Auf­ satz 8 auf der Drosselklappe 5c selbst angeordnet ist, ergibt sich bei jeder Betätigung der Drosselklappe 5c zwangsweise auch eine Betätigung des Steuerorganes 8, und zwar in der gewünschten Weise. Es ist nämlich er­ wünscht, daß bei geschlossener Drosselklappe 5c auch das Steuerorgan 8 geschlossen ist, so daß in das Zusatzluft-System 7 kein Ansaugluftstrom gelangen kann. Bei einer geringfügigen Öffnung der Drosselklappe 5c hin­ gegen soll zunächst im wesentlichen nur das Zusatzluft-System 7 mit An­ saugluft versorgt werden, während erst bei einer weitergehenden Öffnungs­ bewegung der Drosselklappe 5c auch die vollständige Sauganlage 6, d. h. das Sammelvolumen 6a derselben mit Ansaugluft versorgt werden soll. Eben dies ist auf einfache Weise mit dem gezeigten Steuerorgan 8 möglich, nach­ dem dessen Betätigung mechanisch an die Betätigung des Drosselorganes 5 (der Drosselklappe 5c) gekoppelt ist. Es ist somit nicht erforderlich, für das Steuerorgan 8, mit Hilfe dessen die Ansaugluftversorgung des Zusatzluft-Systemes 7 gesteuert wird, eine separate Betätigung vorzusehen.

Eine weitere, hier nicht gezeigte Möglichkeit liegt in der Verwendung einer an sich bekannten Register-Drosselklappe, bei welcher zwei Drosselklappen zueinander parallelgeschaltet sind und im Rahmen einer Öffnungsbewegung quasi stufenweise, d. h. im wesentlichen nacheinander geöffnet werden. Im Zusammenhang mit einem Vergaser einer Brennkraftmaschine ist eine der­ artige Register-Drosselklappe beispielsweise in Fig. 2 der DE 32 39 577 A1 gezeigt. Für den vorliegenden Anwendungsfall wird dann ebenfalls vorge­ schlagen, die beiden Stufen einer Register-Drosselklappe, die parallel zu­ einander verlaufenden Kanälen im Ansaugtrakt 1 zugeordnet sind, nachein­ ander zu öffnen. Dabei versorgt die erste Stufe zumindest vorrangig das Zu­ satzluft-System 7, während die zweite Stufe dem Sammelvolumen 6a der Sauganlage 6 zugeordnet ist. Wird die Drosselklappe in ihrer Gesamtheit nur geringfügig geöffnet - dies geschieht wie üblich vom Gaspedal des Fahr­ zeuges aus, so die Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist- so öffnet sich zunächst nur die erste Stufe, wodurch insbesondere das Zu­ satzluft-System 7 mit Ansaugluft versorgt wird. Erst bei einer weitergehen­ den Betätigung des Gaspedals und dementsprechenden weitergehenden Öffnungsbewegung des Drosselorganes 5 / der Register-Drosselklappe wird auch die zweite Stufe geöffnet. Auch hier liegt somit eine einfache und vor­ teilhafte mechanische Kopplung der Betätigung des Steuerorganes 8 für das Zusatzluft-System 7 an die Betätigung des üblichen Drosselorganes 5, wel­ ches der Quantitätssteuerung der Brennkraftmaschine dient, vor.

Daneben sind selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (5)

1. Quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine (2) mit zumindest einem im Ansaugtrakt (1) vorgesehenen Drosselorgan (5) sowie mit einem Sy­ stem (7) zur Einleitung von Zusatzluft in die Ansaugkanäle (6b) der einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylinder, wobei ein Steuerorgan (8) zur Beeinflussung der Zusatzluftmenge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Steuerorganes (8) mechanisch an die Betätigung des Drosselorganes (5) gekoppelt ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) ausgehend von seiner geschlossenen Position bei einer geringfügigen Öffnungsbe­ wegung (Pfeilrichtung 9) zunächst im wesentlichen nur das Zusatzluft-System (7) mit Ansaugluft versorgt, und erst bei einer weitergehenden Öffnungsbewegung auch die vollständige Sauganlage (6) der Brenn­ kraftmaschine (2).

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) als eine in einem Drosselklappen-Stutzen (5a) um eine Drehachse (5b) verschwenkba­ re Drosselklappe (5c) ausgebildet ist, die als Steuerorgan (8) auf ei­ nem Oberflächensegment einen Aufsatz (8) trägt, der in der ge­ schlossenen Position der Drosselklappe (5c) einen seitlich des Auf­ satzes (8) im Drosselklappen-Stutzen (5a) vorgesehenen Luftabzweig (7a) für das Zusatzluft-System (7) verschließt, und diesen Luftabzweig (7a) bei einer geringfügigen Öffnungsbewegung (Pfeilrichtung 9) der Drosselklappe (5c) zumindest teilweise freigibt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Drosselklappen-Stutzens (5a) im Bereich der Drosselklappe (5c) in Form einer Ku­ gelzone ausgebildet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) in Form einer an sich bekannten Register-Drosselkappe ausgebildet ist, wobei über die erste Stufe der Register-Drosselklappe das Zusatzluft-System (7) und über die zweite Stufe die vollständige Sauganlage (6) der Brenn­ kraftmaschine (2) mit Ansaugluft versorgt wird.