DE2152811A1

DE2152811A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2152811A1
Application number: DE19712152811
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Alfa Romeo SpA, Mailand (Italien)
Priority date: 1970-10-24
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1972-04-27
Also published as: GB1368472A; FR2113106A5

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) S11Ü87

Alfa Romeo S.p.A., Mailand / Italien Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer in der Einlaßleitung angeordneten Drosseleinrichtung zur Steuerung der Durchflußrate des eingeleiteten luftförmigen Strömungsmittels und einer Auspuffleitung, insbesondere auf eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Vermindern des Ausstoßes unverbrannter Produkte mit dem Abgas.

Einer der bemerkenswertesten, zur Luftverschmutzung beitragenden Paktoren, insbesondere in bewohnten Bezirken, ist der Ausstoß von Abgasen durch Brennkraftmaschinen von Motorfahrzeugen. Diese Abgase enthalten einen nicht vernachlässigbaren

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- 2 Anteil unverbrannter Produkte.

Es hat sich herausgestellt, daß ein bemerkenswerter Anteil unverbrannter Produkte von einer Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, wenn die letztere durch das Getriebe in Drehung versetzt wird, so daß ein negatives Drehmoment auftritt. Dieses findet in der Praxis häufig statt, und zwar jedesmal wenn der Fahrer das Gaspedal losläßt, so daß die Drosselklappe geschlossen wird und der Motor aufgrund der Verbindung mit den Fahrzeugrädern mit einer Drehzahl angetrieben wird, welche die einer Punktion des Luft-Brennstoff-Gemisches, welches in den Motor gesaugt wird, entsprechende Drehzahl übersteigt. Die sich ergebende Bremswirkung führt zur Verzögerung der FahrZeuggeschwindigkeit oder hindert es an einer Beschleunigung, wenn sie beim Bergabfahren des Fahrzeugs auftritt.

Es ist bekannt, daß in einem Motor, welcher mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit bei geschlossener Drosselklappe gefahren wird, Vergasungsschwierigkeiten aufgrund des stromabwärts der Drosselklappe erzielten hohen negativen Drucks und aufgrund der kleinen Durchflußbeträge an Luft und darin enthaltenem Brennstoff auftreten. Zusätzlich werden auch Verbrennungsschwierigkeiten verursacht, insoweit als die vergleichsweise Verdünnung des Gemisches den Vorgang des Auslöschens der Flamme in der Nähe der Brennkammerwände unterstützt. Diese Vorgänge sind zusammen mit anderen für einen beträchtlichen Prozentsatz unverbrannter Anteile im Abgas verantwortlich.

Um den Ausstoß unverbrannter Anteile zu begrenzen, wurde vorgeschlagen, Vorrichtungen zu schaffen, welche beim Antrieb des Motors verhindern, daß der Querschnitt des Gemischflusses, welcher während des Ansaugtaktes angesaugt wird, unter einen vorbestimmten Wert fallen kann, um eine ausreichend vollständige Verbrennung sicherzustellen. Es ist klar, daß mit solch

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einem Bestreben das Bremsdrehmomeiat, welches durch den Motor herbei geführt wird, beträchtlich vermindert wird, so daß es notwendig wird, beim Fahren häufiger und kräftiger zu bremsen. Daraus ergibt sich eine schnellere Abnutzung des Bremssystems und eine Umbequemlichkeit für den Fahrer.

Bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung wurde vorgeschlagen, Einrichtungen zu verwenden, welche die Kraftstoffeinspritzung zum Motor unterbricht, wenn er durch die Fahrzeugräder angetrieben wird. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die aus dem mit der Luftansäugleitung verbundenen Ölsumpf kommenden Gase nicht verbrennen und so die Zylinderinnenseite versehmutzen und in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Ein weiterer, jedoch nicht weniger ernster Nachteil ist, daß die in die Zylinder gesaugte und ausgestorbene Luft die Zylinderwände abkühlt, wenn keine Verbrennung stattfindet. Das Ergebnis sind Schwierigkeiten bei der Verbrennung und eine Steigerung des Ausstoßes unverbrannter Anteile bei jedem erneuten Niederdrükken des Gaspedals.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Ausstoß unvei'brannter Anteile im Abgas von Brennkraftmaschinen zu vermindern, Vielehe mit einer ziemlich hohen Drehzahl angetrieben werden, und bei Vielehen die Drossel in der Leerlaufs te llung angeordnet ist.

V.'eiter soll mit der Erfindung ein besonders hohes, durch die Brennkraftmaschine zugeführtes Bremsdrehmoment erzielt werden, wenn das Gaspedal losgelassen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erstes Ventil in der Einlaßleitung zum Unterbrechen derselben durch die V.'irkung einer Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche

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auf die Lage der Drosseleinrichtung und auf ein physikalisches Maß anspricht, welches eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, wenn die Drosseleinricatung im wesentlichen zur Steuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl eingestellt ist und die Brennkraftmaschine mit einer Geschwindigkeit läuft, welcae die Leerlaufdrehzanl übersteigt.

Gemäß einem zweckmäßigen AusfUhrungsbeispiel ist die Brennkraftmaschine so ausgebildet, daß eine zusätzliche Leitung die Auspuffleitung mit der Einlaßleitung stromabwärts der Drosselklappe und des ersten Ventils verbindet und durch ein zweites Ventil schließbar ist, welches so gesteuert ist, daß es geöffnet ist, wenn das erste Ventil geschlossen ist und umgekehrt.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines AusfUhrungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 2 eine Ansicht, ähnlich Fig. 1, eines anderen AusfUhrungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 14 mit einer Auspuffleitung 15 und einer Einlaßleitung Ij5 vorgesehen, welche mit einem Ansaugrohr 12 in Verbindung steht, von welchem andere Einlaßleitungen verschiedener Zylinder abzweigen, wie es von anderen Maschinen her bekannt ist. Ein Vergaser 1 ist an das Ansaugrohr angeflanscht und seine Haupteinlaßleitung 26 für den Durchfluß des Ansaugstromes luftförmiger Substanz, wird durch eine Drosselklappe 2 gedrosselt, deren Achse drehbar und steuerbar in den Vergaserwänden gelagert ist. Eine Ililfs-Leerlaufleitung 4 ist im Nebenstrom zur Drosselklappe 2 angeordnet

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und öffnet sich stromabwärts der Drosselklappe in Ausrichtung mit der kalibrierten Bohrung 5. Die Hilfs-Leerlaufleitung 4 ist mit einem Unterbrecherteil, bestehend aus einer Schließvorrichtung T, versehen, welche durch axiale Bewegung mit ihrem Abschnitt 6 am entsprechenden Sitz 9 zur Anlage gebracht werden kann und so die Hilfs-Leerlaufleitung schließt. Die Schließvorrichtung 7 wird von einem Magneten 8 angetrieben, welcher die Schließvorrichtung nach dem Einschalten gegen die Vorspannung nicht dargestellter Pederelemente mit dem Sitz 9 in Berührung bringt. Die Pederelemente bringen die Schließvorrichtung in die Ruhelage, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, zurück, wenn der Magnet abgeschaltet wird. Der Magnet hat einen geerdeten Anschluß 11 und einen Anschluß lo, welcher über eine Leitung 31 mit dem Pol eines Stromerzeugers 29 verbunden ist, dessen anderer Pol geerdet ist. In der Leitung 31 sind in Serie zwei Schalter 32 bzw. 33 angeordnet. Der Schalter 32 wird zusammen mit der Steuereinrichtung für die Drosselklappe 2 derart angetrieben, daß er geschlossen wird, wenn die Drosselklappe die Leitung 26 verschließt. Der Schalter 33 wird durch eine Einrichtung 28 gesteuert, Vielehe ansich bekannt ist. Sie erhält über eine Leitung 3o ein Signal als Punktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert oberhalb des Leerlaufwertes übersteigt, veranlaßt die Einrichtung 28 das Schließen des Schalters 33. Wenn die Geschwindigkeit unter diesem Schwellenwert ist, wird der Schalter geöffnet.

Die Arbeitsweise der in Pig. I dargestellten Vorrichtung wird im folgenden beschrieben.

Wenn die Brennkraftmaschine l4 mit Leerlaufdrehzahl dreht, ist die Anordnung der Bauteile so, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Bei diesen Bedingungen ist der Magnet 8 nicht eingeschaltet, weil der Schalter 33 offen ist. Wenn die Drossel-

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klappe 2 in bekannter Weise Z¹¹Tn Öffnen angetrieben wird, wird der Schalter 32 geöffnet. Wenn in solch einem Fall die Brennkraftmaschine beschleunigt wird, wird der Schalter 33 geschlossen, aber die Leitung 31 ist -nichtsdestoweniger unterbrochen und der Magnet nicht eingeschaltet.

Wenn dagegen die Brennkraftmaschine mit einer hohen Drehzahl dreht und die Drosselklappe 2 in die geschlossene Lage gebracht wird, werden die Schalter 32 und 33 gleichzeitig geschlossen. Der Magent 8 wird nicht eingeschaltet und die Schließ-Vorrichtung 7 verschließt die Hilfs-Leerlaufleitung 4. Die Ansaugseite der Brennkraftmaschine ist vollständig abgeschnitten und der Auspuff 15 stößt vernachlässigbare Gasmengen aus, so wie sie wegen einer unvollständigen Dichtigkeit durch die Ventile 2 und 7 sickern können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. dargestellt und die Teile, welche denen des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Bohrung 5 entweder mit der Hilfs-Leerlaufleitung 4 oder der Leitung 17 in Verbindung gebracht werden, je nachdem ob eine Schließvorrichtung 21 am Sitz l6 anliegt, oder, wie in der Zeichnung dargestellt, am Sitz 2o.

Die Leitung 17 ist durch die Leitung 19 mit dem . uspuffrohr 15 über ein Filter 27, z.B. ein Zyklonfilter, verbunden. In jedem Fall handelt es sich hier um ein Filter, welches feste und flüssige Partikel aus dem durchströmenden Gas abscheidet.

Die Schließvorrichtung 21 wird über eine Stange 22 durch einen Magneten 23 gesteuert. Wenn dieser in Betrieb gesetzt

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wird, bringt er die Schließvorrichtung am Sitz 16 gegen die Spannung nicht dargestellter Federelemente zur Anlage. Die Federelemente bringen die Schließvorrichtung in Berührung mit dem Sitz 2o zurück, wenn der Magnet nicht eingeschaltet ist. Der Anschluß 24 des Magneten ist geerdet und der Anschluß 25 ist über eine Leitung 38 mit dem Pol des Stromerzeugers 29 verbunden, dessen anderer Pol ebenfalls geerdet ist. In der Leitung 38 sind in Serie zwei Schalter 39 und 4o angeordnet. Der Schalter 4o ist mit der Steuereinrichtung der Drosselklappe f. so verbunden, daß er geschlossen wird, wenn die Drosselklappe geschlossen wird. Der Schalter 39 ist mit einer Membran 35 verbunden, welche gegen die Spannung einer Druckfeder 34 verforrnt werden kann und die Kammer 36 verschließt, die über eine Leitung 37 mit dem Ansaugrohr 12 verbunden ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird im foj^nden beschrieben.

Die dargestellte Anordnung der Teile entspricht dem Leerlauf der Maschine, wobei das Getriebe in Neutrallage ist und ein Ansaujen durch die Hilfs-Leerlaufleitung 4 und die Bohrung 5 stattfindet. Ein Loslassen des Gaspedals oder in irgendeiner Weise ein Schließen der Drosselklappe 2 bewirkt ein Schließen des Schalters 4o. Die Feder 34 ist so bemessen, daß sie die auf die Membrane 35 ausgeübte Spannung des negativen Drucks im Ansaugrohr 12 überwindet. Unter diesen Bedingungen bleibt der Schalter 39 offen und der Magnet 23 wird nicht eingeschaltet. Wenn die Brennkraftmaschine durch öffnen der Drosselklappe 2 beschleunigt wird, wird der Schalter 4o geöffnet und die Arbeitsweise der Anordnung ist normal, so wie es bekannt ist. Wenn dagegen die Drosselklappe 2 geschlossen wird und die Brennkraftmaschine zur Drehung mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl angetrieben wird, wird der negative Druck im Ansaugrohr 12 gesteigert, bit: er die Spannung der Feder 34

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überw-indet, so daß der Schalter 59 geschlossen wird, der Magnet eingeschaltet wird und die Schließvorrichtung 21 zur Anlage am Sitz 16 bringt, so daß die Hilfs-Leerlaufleitung 4 geschlossen und die Leitung 17 geöffnet werden. Bei diesen Bedingungen werden die Auspuffgase in die Brennkraftmaschine zurückgeführt und der negative Druck in der Einlaßleitung . erreicht keinen zu hohen Viert, so daß er Anlaß zu übermäßigem Lecken durch das Ventil 2 geben könnte. Jedoch sollte die Bohrung 5 eine Größe haben, die einen übermäßigen Durchfluß von Gas verhindert. Übermäßiger Durchfluß vermindert die Größe des negativen Drucks, so daß die Wirkung dieses negativen Drucks nicht in der Lage ist, die Membrane 35 gegen die Span- w nung der Feder zu verschieben. Es ist wichtig zu bemerken, daß das Zurückleiten der heißen Auspuffgase auch einen Gasstrom in der Brennkraftmaschine ermöglicht, wenn keine Verbrennung stattfindet, ohne daß eine zu intensive Kühlung der Brennkammer erreicht wird, was zur Folge haben würde, daß unverbrannte Anteile ausgestoßen würden, wenn die Brennkraftmaschine zu Normalbetrieb zurückkehrt.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine die Leerlaufdrehzahl erreicht, werden der negative Druck im Ansaugrohr vermindert und der Schalter j59 geöffnet, wobei die Schließvorrichtung 21 in die in der Zeichnung dargesteLlte Lage gebracht wird.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sind wie oben ausgeführt wurde, nur Beispiele, und viele Abwandlungen können ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen, vorgesehen werden. Insbesondere der Steuerkreis für den Magneten, wie er dargestellt wurde, sowohl für das eine als auch für das andere beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet v/erden.

Es ist festzustellen, daß die Erfindung unabhängig von den Einzelheiten der Kraftstoffzuführung mehr im einzelnen auf

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Mittel zum Unterbrechen der Zuführung luftförmiger Strömungsmittel zu einer Brennkraftmaschine von außen her gerichtet ist. Wenn der Brennstoff der Antriebsmaschine in einer Verteilung in Luft stromaufwärts der Drosselklappe 2 zugeführt wird, genügt es den Strom des Luft-Kraftstoff-Gemischs, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, zu unterbrechen. Wenn dagegen der Brennstoff stromabwärts der Drosselklappe eingespritzt wird, ist es zweckmäßig, parallel zu den Daftzufuhr-Unterbrechungseinx-ichtungen ebenfalls Einrichtungen zum Unterbrechen der Brennstoffzufuhr vorzusehen, welche gleichzeitig zusammenwirken.

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Claims

- Io Patentansprüche

Brennkraftmaschine mit einer in der Einlaßleitung angeordneten Drosseleinrichtung zur Steuerung der Durchflußrate des eingeleiteten, luftförmigen Strömungsmittels und einer Auspuffleitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ventil in der Einlaßleitung zum Unterbrechen derselben durch die Wirkung einer Steuereinrichtung vorgesehen ist, reiche auf die Lage der Drosseleinrichtung und auf ein physikalisches Maß anspricht, welches eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, wenn die Drosseleinrichtung im wesentlichen zur Steuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Leelaufdrehzahl eingestellt ist und die Brennkraftmaschine mit einer Geschwindigkeit läuft, Vielehe die Leerlaufdrehzahl übersteigt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung eine Hauptöffnung aufweist, in welcher die Drosseleinrichtung (2) angeordnet ist, und eine zu dieser parallele sekundäre Öffnung (4), durch Vielehe im wesentlichen der gecamte Durchfluß luftförrniger Substanz zur Versorgung der Brennkraftmaschine fließt, wenn die letztere durch Schließen der Drosseleinrichtung mit Leerlaufdrehzahi betrieben wird, und daß das erste Ventil zum Verschließen der sekundären Öffnung (4) der Einlaßleitung vorgesehen ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Leitung die Auspuffleitung (15) mit der Einlaßleitung stromabwärts der Drosselklappe (2) und des ersten Ventils verbindet und durch ein zweites Ventil schließbar ist, welches so gesteuert ist, daß es geöffnet ist, wenn das erste Ventil geschlossen ist und umgekehrt.

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4. Brennkraftmaschine nach Anspruch I₃ dadurch g e -

kenn zo ich ri e t , daß die Steuereinrichtung aus einem Elektromagneten (7 bzv;. 23) besteht, welcher das erste Ventil betätigt, so daß es die Einlaßleitung gegen die Spannung einer federnden Einrichtung verschließt, wenn der Elektromagnet eingeschaltet wird.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet durch einen ozonerzeuger (29) über eine Leitung (31) versorgt wird, in welcher in Serie ein erster (32) und ein zweiter Schalter (33) angeordnet sind, der erste S halter (32) mit der Drosseleiririehtung (2) so verbunden ist, daß er geschlossen ist, wenn die DiY sseleinrichtung (2) die Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl steuert, und der zweite (33) durch eine auf die Maschinendrehzahl ansprechende Vorrichtung (28) so steuerbar ist, daß er schließt, wenn die Drehzahl einen Wert oberhalb der Leerlauf drehzahl übersteigt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet durch einen Stromerzeuger (29) über eine Leitung (38) versorgt wird, in welcher ein erster (4o) und ein zweiter Schalter (39) angeordnet sind, der erste Schalter (4o) mit der Drosseleinrichtung (2) so verbunden ist, daß ei¹ geschlossen ist, wenn die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl gesteuert wird, der zweite (39) durch eine Vorrichtung (35) gesteuert wird, welche auf den negativen Druck in der Einlaßleitung anspricht, um zu schließen wenn der negative Druck einen vorbestimmten Viert, überschreitet, welcher wiederum oberhalb des negativen in der Leitung erzielbaren Drucks der mit Leerlaufdrehzahl betriebenen Brennkraftmaschine liegt.

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