DE2223655B2

DE2223655B2 - Vorrichtung zur Vorwärmung des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die Abgase bei Verbrennungsmotoren mit gesteuerter Fremdzündung, insbesondere in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2223655B2
Application number: DE2223655A
Authority: DE
Inventors: Fritz 6090 Ruesselsheim Heimburg
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1972-05-15
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE2223655A1; DE2223655C3; US3831568A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vorwärmung von in der von einem senkrecht zu einer Verteilerleitung angeordneten Ansaugkanal gebildeten Ansaugleitung einer mit gesteuerter Fremdzündung arbeitenden Brennkraftmaschine strömendem Brennstoff-Luft-Gemisch. Diese Vorrichtung umfaßt in einem Bypasskanal einen Heizabschnitt, über den, gesteuert von im Ansaugkanal und für den Bypasskanal wirksamen Steuerklappen, Brennstoff-Luft-Gemisch bei kalter Brennkraftmaschine geführt ist, wobei der Heizabschnitt mindestens einen Wandungsabschnitt mit der Auspuffleitung gemeinsam hat und mindestens eine Steuerklappe im Bypasskanal eingangs- oder ausgangsseitig angeordnet ist und in einer den Zutritt zum Bypasskanal absperrenden Stellung bei gleichzeitig durch die Steuerklappen freigegebenen Ansaugkanal das Brennstoff-Luft-Gemisch direkt zur Verteilerleitung leitet.

Es ist bekannt, daß durch Vorwärmung des Brennstoff-Luft-Gemisches während des Kaltstartens die in diesem Zustand des Motors in besonders starkem Maße anfallenden gesundheitsschädlichen Abgasteile (hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffe) wesentlich vermindert werden können. Nach Warmlaufen des Motors ist die Vorwärmung nicht mehr erforderlich. Sie wird durch entsprechende Stellung der Steuerklappen und dadurch bewirkte Umlenkung der Gasströme abgeschaltet.

Durch die USA.-Patentschriften 2 034 397 und 2 523 611 sind Vorwärmeeinrichtungen bei gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen zum Unterschied zum Gegenstand dieser Erfindung zur Vorwärmung des Brennstoff-Luft-Gemisches der Heißgasstrom gesteuert wird. Die Steuerung des Heißgasstromes erfolgt bei den bekannten Anordnungen mit einer Steuerklappe, die im Bereich der Abzweigung der Bypassleitung von der Hauptleitung vorgesehen ist.

Durch die französischen Patentschriften 1 502 542 und 1 232 416 sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Ansaugstrom des Brennstoff-Luft-Gemisches durch ein in der Hauptleitung angeordnetes Klappenventil gesteuert wird. Mit dieser Anordnung wird zwar erreicht, daß in der Schließstellung des Klappenventils der gesamte Ansaugstrom über die Vorwärmeinrichtung geleitet wird, andererseits wird aber nicht vermieden, daß in der Offenstellung des Klappenventils ein Teil des Ansaugstromes über die Vorwärmeinrichtung geleitet wird.

Durch die französische Patentschrift 1 505 096 ist auch eine Vorwärmeinrichtung bekannt, bei der es durch entsprechende Stellung von Steuerklappen möglich ist, den gesamten Ansaugstrom entweder über die Vorwärmeinrichtung zu leiten oder die Bypassleitung mit der Vorwärmeinrichtung völlig abzuschließen. Zur Steuerung des Ansaugstromes sind bei der bekannten Anordnung jedoch zwei Steuerklappen erforderlich, wovon die eine Steuerklappe in der Hauptleitung und die andere Steuerklappe in der Bypassleitung angeordnet ist. Eine solche Steuerung mit einer einzigen Steuerklappe durchzuführen, ist durch die bereits genannte USA.-Patentschrift 2 034 397, Fig. 3, auch schon — wenn auch nur für den Abgasstrom — bekannt. Dabei ist die im wesentlichen ebene Steuerklappe in der Mitte der Bypassleitung an deren Abzweigstelle von der Hauptleitung gelagert.

Die Verwendung einer einzigen ebenen Steuerklappe setzt jedoch voraus, daß der nötige Raum vorhanden ist, damit die Steuerklappe in den Grenzen ihres Schwenkbereiches unbehindert verstellt werden kann. Um dies zu gewährleisten, muß die Bypassleitung um den von der Steuerklappe bestrichenen Sektor herumgeführt werden. Dieser notwendigerweise ausholende Leitungsverlauf der Bypassleitung bedingt nicht nur ein entsprechend großes Bauvolumen, er führt auch durch die besondere Lagerung der einzigen Steuerklappe am Rand der Hauptleitung zu einer sehr ungleichmäßigen

Geschwindigkeitsverteilung des Brennstoff-Luft-Gemisches über dem Querschnitt nach dem Durchströmen der Bypassleitung und dem Widereintritt in die Hauptleitung. Diese ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung ist besonders nachteilig, wenn sich die Verteilerleitung in mehrere Leitungsstränge für einzelne Zylindergruppen der Brennkraftmaschine aufteilt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einesteils eine kompakte Bauweise des Ansaugsystems im Bereich der Steuerklappen und andererseits eine möglichst gleiche Versorgung der Verteilerleitungen mit Brennstoff-Luft-Gemisch während der Anwärmphase zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Steuerklappen im Bereich des Überganges des Ansaugkanals in die Verteilerleitung gelagert sind und je einen Zweig des symmetrisch zum Ansaugkanal verlaufenden Bypasskanals steuern, wobei jede Steuerklappe von einer ebenen Platte gebildet ist, die mittig auf einer senkrecht zu der durch den Ansaug- und Bypasskanal gebildeten Ebene angeordneten Welle schwenkbar gelagert ist und die mit einem dem Querschnitt des Bypasskanals entsprechenden massiven Teil bei warmer Brennkraftmaschine den Eintritt in den Bypasskanal absperrt und gleichzeitig mit einem an einem durchbrochenen, in den Bypasskanal hineinragenden Teil sitzenden, dem Austrittsquerschnitt des Bypasskanals stromab des Heizabschnittes entsprechenden Abdeckteil diesen Austritt verschließt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann eine völlige Umlenkung des Gemischstromes zum Wärmetauscher hin und damit eine optimale Gemischvorwärmung erzielt werden. Gleichzeitig bleibt — wie auch bei abgeschalteter Vorwärmung — die volle Beaufschlagung der Querschnitte aller Verteilerleitungen gewährleistet. Zudem kann infolge der Abschirmung von unten her bei abgeschalteter Vorwärmung der Gemischstrom nicht von unten, d. h. vom Wärmetauscher her, in die Verteilerleitungen eintreten.

Die Vorteile der Erfindung kommen besonders günstig zur Wirkung, wenn die Steuerklappen in bezug auf die Eintrittsöffnungen der Verteilerleitungen symmetrisch angeordnet sind.

Eine besonders raumsparende Konstruktion ergibt sich dadurch, daß gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das bei warmer Brennkraftmaschine den Eintritt in den Bypasskanal absperrende massive Teil der Steuerklappe etwa rechtwinklig zu dem den Austritt aus dem Bypasskanal verschließenden Abdeckteil der Steuerklappe angeordnet ist.

Der Verbesserung der Führung des Brennstoff-Luft-Gemisches durch den Bypasskanal während der Anwärmphase dient ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Dieses Merkmal besteht darin, daß das massive Teil und das rechtwinklig dazu angeordnete Abdeckteil der Steuerklappe derart im Strom des Brennstoff-Luft-Gemisches angeordnet sind, daß sie zugleich als Leitbleche dienen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Vorwärmvorrichtung (Schnitt längs der Linie I-I in F i g. 2) und

F i g. 2 einen weiteren Vertikalschnitt längs der Linie H-II in F ig. 1.

Nach der Zeichnung ist mit 10 das Gehäuse der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Luft-Gemisch-Vorwärmanlage bezeichnet, welches mittels eines Flansches 11 am nicht dargestellten Vergaser angeflanscht ist. Verteilerleitungen 12, 13, 14 führen zu den verschiedenen Zylindern des ebenfalls nicht gezeigten Verbrennungsmotors. Durch einen Flansch 15 ist das Gehäuse 10 andererseits am Abgasrohrsystem 16 des Motors angeflanscht. Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich, sind symmetrisch beidseitig der Verteilerleitungen 13, 14 Steuerklappen 17, 18 um eine Achse 19 bzw. 20 schwenkbar angeordnet. Die Steuerklappen bestehen jeweils aus einem geraden Teil 21 bzw. 22, der durch seitliche Stege 23 bzw. 24 mit einem etwa rechtwinklig abgewinkelten Teil 25 bzw. 26 verbunden ist.

Die heißen Abgase gelangen durch Rohrkrümmer 27,

28 (F i g. 2) in ein Gehäuseteil 29, von dem ein Kanal 30 zu dem Gehäuse 10 der Vorwärmanlage führt. Zwischen Gehäuse 10 und Gehäuseteil 29 ist jedoch ein gewelltes Wärmetauscherblech 31 angeordnet, so daß die Abgase nicht in das Innere des Gehäuses 10 gelangen können, vielmehr nur einen Teil ihrer Wärme an das Wärmetauscherblech 31 abgeben. Vom Gehäuseteil

29 aus gelangen die Abgase schließlich durch ein Auspuffrohr 32 od. dgl. ins Freie. Im Gehäuseteil 29 ist eine Umlenkklappe 33 um eine Achse 34 drehbar gelagert. Diese Umlenkklappe ist nicht Gegenstand der unter Schutz gestellten Erfindung. Bei in F i g. 1 ausgezogen dargestellter Klappenstellung werden die heißen Abgase — wie durch Pfeile 35 bis 38 angedeutet — zunächst an dem Wärmetauscherblech 31 vorbeigeleitet, ehe sie durch das Auspuffrohr 32 ins Freie gelangen. Bei gestrichelt angedeuteter Stellung der Umlenkklappe 33 dagegen werden die Abgase unmittelbar aus den Krümmern 27, 28 in das Auspuffrohr 32 geleitet. Im ersteren Fall (ausgezogen angedeutete Stellung der Umlenkklappe 33) wird das Wärmetauscherblech 31 aufgeheizt.

Für die Vorwärmung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kommt es jedoch entscheidend auf die Stellung der Steuerklappen 17,18 an.

Bei in F i g. 1 ausgezogen dargestellter Steuerklappenstellung legen sich die oberen geraden Steuerklappenteile 21, 22 dachförmig aneinander an, und das Brennstoff-Luft-Gemisch tritt an der oberen Öffnung 41 in das Gehäuse 10 ein. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch dieses »Dach« in seitliche Kanäle 39,40 gelenkt bzw. über dieses »Dach« angesaugt. Dabei passiert es die seitlichen Haltestege 23, 24 der unteren Klappenteile 25, 26 und prallt dann auf das abgasbeheizte, flächenvergrößerte Wärmetauscherblech 31 auf, wobei restliche Brennstofftröpfchen verdampft werden. Anschließend tritt das Gemisch von unten her in den vollen Querschnitt der Ansaugrohre 13,14 ein.

Bei in F i g. 1 gestrichelt gezeichneter Stellung der Steuerklappen 17,18 bilden die oberen Klappenteile 21, 22 einen Einlauftrichter, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch von oben her in den vollen Querschnitt der Verteilerleitungen 13, 14 angesaugt werden kann. Die untere Öffnung derselben wird bei dieser Klappenstellung von den unteren Klappenteilen 25, 26 verschlossen.
Als besonders vorteilhaft an diesem Klappensystem wird die symmetrische Anordnung der Steuerklappen 17, 18 angesehen. In der Stellung — Vorwärmung ausgeschaltet (gestrichelt) — ist die dem Wärmetauscher 31 gegenüberliegende Seite des von Rippen 42, 43 eingeschlossenen Ansaugkanals 13,14 verschlossen. Dabei schließen die nach oben gerichteten flächenhaft ausgebildeten Steuerklappenteile 21, 22 gleichzeitig den äußeren Bereich des Gehäuses 10 ab. In der ausgezogen gezeichneten Stellung, in der, wie erwähnt, die Vorwär-

mung stattfindet, legen sich die Steuerklappenteile 21, 22 an ihren Spitzen gegeneinander und stellen auf diese Weise sicher, daß das Gemisch vor Einleiten in die Verteilerleitungen 13, 14 in vollem Umfange an dem Wärmetauscher 31 vorbeigeführt wird. Diese Anordnung und Ausbildung der Steuerklappen 17, 18 stellt sicher, daß in jeder Stellung die Öffnungen der Verteilerleitungen 13, 14 voll geöffnet sind und hält durch einwandfreie, d. h. strömungsgünstige Führung des Gemischstromes Drosselverluste auf einem Minimum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Vorwärmung von in der von einem senkrecht zu einer Verteilerleitung angeordneten Ansaugkanal gebildeten Ansaugleitung einer mit gesteuerter Fremdzündung arbeitenden Brennkraftmaschine strömendem Brennstoff-Luft-Gemisch, die in einem Bypasskanal einen Heizabschnitt umfaßt, über den gesteuert von im Ansaugkanal und für den Bypasskanal wirksamen Steuerklappen Brennstoff-Luft-Gemisch bei kalter Brennkraftmaschine geführt ist, wobei der Heizabschnitt mindestens einen Wandungsabschnitt mit der Auspuffleitung gemeinsam hat und mindestens eine Steuerklappe im Bypasskanal eingangs- oder ausgangsseitig angeordnet ist und in einer den Zutritt zum Bypasskanal absperrenden Stellung bei gleichzeitig durch die Steuerklappen freigegebenem Ansaugkanal das Brennstoff-Luft-Gemisch direkt zur Verteilerleitung leitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (17, 18) im Bereich des Übergangs des Ansaugkanals (41) in die Verteilerleitung gelagert sind und je einen Zweig des symmetrisch zum Ansaugkanal verlaufenden Bypasskanals steuern, wobei jede Steuerklappe (17, 18) von einer ebenen Platte gebildet ist, die mittig auf einer senkrecht zu der durch den Ansaug- und den Bypasskanal gebildeten Ebene angeordneten Welle (19, 20) schwenkbar gelagert ist und die mit einem dem Querschnitt des Bypasskanals entsprechenden massiven Segment (21, 22) bei warmer Brennkraftmaschine den Eintritt in den Bypasskanal absperrt und gleichzeitig mit einem an einem durchbrochenen, in den Bypasskanal hineinragenden Segment (23, 24) sitzenden, dem Austrittsquerschnitt des Bypasskanals stromab des Heizabschnitts entsprechenden Abdeckteil (25, 26) diesen Austritt verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei warmer Brennkraftmaschine das den Eintritt in den Bypasskanal absperrende massive Segment (21, 22) der Steuerklappe (17, 18) etwa rechtwinklig zu dem den Austritt aus dem Bypasskanal verschließenden Abdeckteil (25, 26) der Steuerklappe (17,18) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vorwärmphase des Brennstoff-Luft-Gemisches das massive Segment (21, 22) und das rechtwinklig dazu angeordnete Abdeckteil (25, 26) der Steuerklappe (17,18) derart in dem Strom des Brennstoff-Luft-Gemisches angeordnet sind, daß sie als Leitbleche die Strömungsführung des Brennstoff-Luft-Gemisches verbessern.