DE2101079A1

DE2101079A1 - Gemischverdichtende Brennkraft maschine mit Ventiluberschneidung, die Mittel zur Senkung der Schadstoffemis sion durch Dampfung der Auspuffschwin gungen aufweist

Info

Publication number: DE2101079A1
Application number: DE19712101079
Authority: DE
Inventors: Carsten Dipl Ing 7141 Schwieberdingen Bube
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-01-12
Filing date: 1971-01-12
Publication date: 1972-08-03
Also published as: AT306451B; FR2122131A5; IT946459B

Description

R. 172

Cl/Km

Anlage zur
Patent-

Anmeldung
es^eigh-il-f s—

ROBERO? BOSCH GMBH, Stuttgart

Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Ventil-Überschneidung, die Mittel zur Senkung der Schadstoffemission durch Dämpfung der Auspuff Schwingung en

aufweist

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine, bei der die Verbrennungsabgase jeden Zylinders in ein Abgasrohr geleitet werden, bei der eine Gruppe von Abganrohren über eine Abgasleitung an eine Auspuffanlage angeschlossen ist und bei der beim Aufladen

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der Zylinder mit verbrennungsfähigem Gemisch eine Überschneidung der Öffnungszeiten von Einlaß- und Auslaßventil auftritt.

Bei Hochleistungsmotoren sind Ventilüberschneidungen nicht zu vermeiden, d.h. das Einlaßventil eines Zylinders öffnet sich bereits, während das Auslaßventil noch geöffnet ist. Für die Dauer dieser Ventilüberschneidung wird dann durch den Zylinder hindurch Kraftstoff-Luft-Gemisch unverbrannt in den Auspuff gesaugt werden, wenn der Druck in der Auspuffanlage während dieser Überschneidungszeit niedriger als der Druck im Ansaugrohr ist. Als Folge des intermittierenden Betriebes der Brennkraftmaschine entstehen in der Auspuffanlage Druckschwingungen und stehende Wellen, so daß bei einem Druckminimum der Druck schwingung während der Ventilüberschneidungszeiten ein gegenüber dem Druck im Saugrohr niedrigerer Druck im Auspuff auftreten kann. Dieser Effekt ist erwünscht, denn er begünstigt die Aufladung der Zylinder mit verbrennungsfähigem Kraftstoff-Luft-Gemisch. Der dabei auftretende Nachteil besteht darin, daß die Druckdifferenz zwischen Saugrohr und Auspuff so hohe Werte annehmen kann, daß unverbranntes Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Zylinder hindurch in die Auspuffanlage gerät. Dadurch nimmt jedoch der Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas unzulässig hohe Werte an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schadstoffemission bei Motoren, die mit Ventilüberschneidung arbeiten, herabzusetzen, ohne daß dabei ein nennenswerter Leistungsverlust auftritt.

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Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art darin,- daß jeweils zwei Abgasrohre, in denen eine durch den Betrieb der Brennkraftmaschine bedingte unterschiedliche räumlich-zeitliche Druckverteilung herrscht, über eine Druckausgleichsleitung miteinander verbunden sind. Über die Druckausgleichsleitungen können die Druckschwingungen im Auspuff soweit gedämpft werden, daß zwar das Aufladen der Verbrennungszylinder während der Ventilüberschneidung unterstützt wird, daß aber kein unverbranntes Gemisch durch die Zylinder hindurch in die Auspuffanlage gelangen kann. Da die Druckverhältnisse bei jeder Brennkraftmaschine und Auspuffanlage verschieden sind, kann in Weiterbildung der Erfindung das Zeitverhalten des Druckausgleichs dadurch beeinflußt werden, daß der Strömungswiderstand der Druckausgleichsleitung in geeigneter V/eise bemessen ist. Der Strömungswiderstand wird dabei entweder durch eine eingebaute Strömungsdrossel oder durch die Wahl des Querschnittes der Druckausgleichs!extung beeinflußt. Auf diese Weise ist es möglich, die Dämpfung der Druckschwingungen in einer Auspuffanlage genau auf die an diese Auspuffanlage angeschlossene Brennkraftmaschine in geeigneter Weise anzupassen, so daß keine nennenswerten Mengen unverbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisches in die Auspuffanlage gelangen können, obwohl Ventilüberschneidungen auftreten.

Weiterbildüngen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Unteransprächen.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine an eine Auspuffanlage angeschlossene Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung und

Fig. 2 ein Diagramm der in der Auspuffanlage durch den Betrieb der Brennkraftmaschine entstehenden Druckschwingungen.

In der Fig. 1 ist bei 10 eine Vierzylinderbrennkraftmaschine angedeutet, der über ein Saugrohr 11 verbrennungsfähiges Gemisch zugeleitet wird. Zur Erzeugung des Gemisches dient ein bei 12 schematisch angeordneter Vergaser, dem aus einem Tank 13 mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff zugeführt wird. Das Saugrohr 11 wird von einem Luftfilter 15 abgeschlossen und der Druck im Saugrohr und damit das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine ist mit Hilfe einer Drosselklappe 16 steuerbar. Die Drosselklappe 16 wird von einem Fahrpedal 17 ausgelenkt. Zu jedem Zylinder der Vierzylinderbrennkraftmaschine führt ein Auspuffrohr 21 bis 24-. Die Auspuffrohre 21 und 24 münden in die Auspuffleitung 25 und die Auspuffrohre 22 und 23 in die Auspuffleitung 26. Die Auspuffleitungen 25 und 26 münden bei 27 in eine nicht näher dargestellte Auspuffanlage. Zwischen den Auspuffrohren 21 und 22 befinden sich eine Druckausgleichsleitung 35 und zwischen den Auspuffrohren 23 und 24- eine Druckausgleichsleitung 36. Die Arbeitsfolge der mit den Bezugsziffern 31 bis 34- schematisch angedeuteten Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine ist beispielsweise 31 > 33» 34- und 32. In den Auspuffleitungen und 26 bilden sich jeweils dann als Folge der alternierenden Zündung der Arbeitszylinder eine stehende Druckwelle aus, wenn die Eigenfrequenz der Leitungen 25 und 26 mit einer harmonischen Oberschwingung der Arbeitsfrequenz der

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Brennkraftmaschine etwa übereinstimmt. Hat dann beispielsweise die Druck schwingung bei den Zylindern 31 und 34-ihr Maximum, so hat sie bei den Zylindern 32 und ihr Minimum und umgekehrt. Die Eigenfrequenz dieser Druckschwingungen bzw. Λ -Halbe oder ein ungerades Vielfaches von Λ -Halbe ist demnach durch die Entfernung zwischen den Auspuffrohren 21 bzw. 24- und 22 bzw. 23 bestimmt. In der Fig. 2 ist zur weiteren Erläuterung beispielsweise der Druckverlauf am Ausgang des Zylinders 31 über der Zeit aufgetragen. Die dargestellte Druckschwingung ist hier die 3- Oberschwingung der anregenden Ausschubfrequenz. Die Darstellung ist idealisiert. Der schraffierte Bereich 40 der ]fig."'2 zeigt die Öffnungszeit während der das Auslaßventil zu Zylinder 31 geöffnet ist, und der schraffierte Bereich 4-1 zeigt die Zeit während der das Einlaßventil 4-1 zu Zylinder 31 geöffnet ist. In der Zeit t kann in der Auspuffanlage bei offenem Ein - und Auslaßventil ein Unterdruck gegenüber dem Saugrohrdruck auftreten. Damit die Höhe des Unterdruckes auf einen solchen Wert begrenzt wird, bei dem noch kein unverbranntes Gemisch in die Auspuffanlage gelangen kann, sind die Druckausgleichsleitungen 35 und 36 vorgesehen. Während in den Abgasrohren 22 und 23 beispielsweise ein Druckmaximum herrscht, hat der Druck in den Auspuffleitungen 21 und 24- ein Druckminimum, so daß sich über die Druckausgleichsleitungen zumindest.ein Teil dieser Druckdifferenz ausgleichen kann.

In dem gezeigten Beispiel sind die Druckausgleichsleitungen in unmittelbarer Nähe der Auslaßventile der Arbeitszylinder angeordnet. Werden sie an einer anderen

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Stelle angebracht, so ist es wesentlich, daß sie nur

solche Leitungsabschnitte miteinander verbinden, in

denen Extremwerte der Druckschwingung auftreten, da sonst kein Druckausgleich auftreten kann·.

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Claims

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Ansprüche

ρ ./Gemischverdichtende Explo sionsbrennkraf tmaschme, bei der die Verbrennungsabgase eines jeden Verbrennungszylinders in ein Abgasrohr geleitet werden, bei der eine Gruppe von Abgasrohren über eine Abgasleitung ~

an eine Auspuffanlage angeschlossen ist und bei der ^

beim Aufladen der Verbrennungszylinder mit verbrennungsfähigem Gemisch eine Überschneidung der Öffnungszeiten von Einlaß- und Auslaßventil auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Abgasrohre, in denen eine durch den Betrieb der Brennkraftmaschine bedingte unterschiedliche räumlich-zeitliche Druckverteilung herrscht, über eine Druckausgleichsleitung miteinander verbunden sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Ze^'vc-j-'haltens des Druckausgleiches der Strömungswiderstand der Druckausgleichsleitung in geeigneter V/eise b.emessen ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsleitungen in unmittelbarer Hähe der Auslaßventile der Arbeitszylinder in die AbRasrohre münden

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