DE2802279C3

DE2802279C3 - Abgas-Rückführanordnung für eine Viertakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2802279C3
Application number: DE2802279A
Authority: DE
Inventors: Kmi Chigasaki Kanagawa Kubota
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1981-07-16
Also published as: US4175522A; JPS5392017A; DE2802279B2; JPS574811B2; DE2802279A1; GB1547751A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgas-Rückführanordnung der im Oberbegriff di--, Anspruchs 1 genannten ArL

Bei einer solchen, in der DE-OS 27 03 933 beschriebenen Abgas-Rückführanordnung werden mit Hilfe der nockenbetätigten Ventile die Zusatzbrennkammern jeweils zweier Zylinder beim Expansionshub des einen Zylinders und beim Ansaughub des anderen Zylinders miteinander verbunden, um die Abgase aus der Zusatzbrennkammer des einen Zylinders in die Zusatzbrennkammer des jeweils anderen Zylinders zu überführen. Zuvor werden die Abgase jeweils in dem Abgasexpansionsverteiler expandiert und abgekühlt. Obwohl durch diese durch die jeweilige Stellung des Kolbens innerhalb eines Zylinders gesteuerte Überführung von Abgasen von einem Zylinder zu jeweils einem anderen Zylinder die Rauchbildung und auch die unerwünschte Beeinflussung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine vermindert werden können, sind diese beim Hochleistungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht auszuschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgas-Rückführanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art so weiterzubilden, daß die Abgas-Rückführung beim Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden wird.

Bei einer Abgas-Rückführanordnung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Abgas-Rückführanordnung ist eine hydraulische Steuereinrichtung vorgesehen, die bei der Erfassung des Hochleistungsbetriebes der Brennkraftmaschine ein Offnen der Ventile verhindert. Beim Hochleistungsbetrieb der Brennkraftmaschine können daher keine Abgase von den Ziisatzbrennkammern an den Abgas-Expansionsvertei

ler abgegeben werden, bzw. von diesem keine Abgase beim Ansaughub in die Zusatzbrennkammern der Zylinder gelangen. Eine unerwünschte Rauchbildung bzw. eine Beeinträchtigung der Ausgangsleistung beim Hochleistungsbetrieb der Brennkraftmaschine werden daher verhindert.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt eines Zylinders der Brennkraftmaschine mit einer Abgas-Rückführanordnung,

Fig.2 schematisch eine Draufsicht auf die Zylinderanordnung und den Abgas-Expansionsverteiler und

Fig.3 eine teilweise geschnittene Ansicht der Steuervorrichtung für die Abgas-Rückführung.

F i g. 1 zeigt einen Zylinderblock 1 mit z. B. vier Zylindern Nr. 1 —4 einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und Zusatzbrennkammern. Ein Kolben 3 befindet sich in jedem Zylinder 2. Ein Zylinderkopf 4 ist mit einer Zusatzbrennkammer 7 versehen, die über einen Durchgang 6 mit einer Hauptbrennkammer 5 verbunden ist Ferner ist eine Einspritzdüse 8 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zusatzbrennkammer 7 im Zylinderkopf angeordnet

Eine Abgasleitung 9 ist mit der Hauptbrennkammer 5 über ein Auslaßventil 10 verbunden, das durch einen herkömmlichen Nockenmechanismus zusammen mit einem nicht gezeigten Einlaßventil geöffnet werden kann.

Ein Abgasexpansionsverteiler 11 ist an der Wand 4a des Zylinderkopfes 4 vorgesehen. Der Abgasexpansionsverteiler steht über getrennte Auslässe 12 mit den Zusatzbrennkammern 7 der einzelnen Zylinder Nr. 1 —4 gemäß F i g. 1 und 2 in Verbindung. Ein Ventil 13 ist in der Mitte des Auslasses 12 vorgesehen und wird durch die Kraft einer Rückstellfeder 14 geschlossen und durch die Aufwärtsbewegung eines Stößelinechanismus 15 geöffnet Eine Nockenwelle 16 dreht sich entsprechend der nicht gezeigten Kurbelwelle und ist mit mehreren nicht gezeigten Nocken versehen, die die Stößel für die Ein- und Auslaßventile betätigen. Von der gleichen Nockenwelle wird der Stößelmechanismus 15 durch Nocken 17 und 18 nahe dem Ende des Expansionshubes in jedem Zylinder Nr. 1—4, d.h. im Expansionshubbereich von 90—50° Kurbeiwinkel vor der unteren Totpunktlage eines jeden Kolbens, und in der letzten Hälfte des Ansaughubes, d. h. im Ansaughubbereich von 60—20° Kurbelwinkel vor der unteren Totpunktlage eines jeden Kolbens, nach oben bewegt. Bei der gezeigten Anordnung ist es weiter möglich, den Abgasexpansionsverteiler 11 über eine Bypaßleitung mit einem Drucksteuerventil an einer geeigneten Stelle der Abgasleitung 9 zu verbinden, um zu verhindern, daß der Innendruck in dem Abgasexpansionsverteiler Il übermäßig ansteigt

Nach Fig.3 ist in dem Stößelniechanismus 15 vom oberen Ende eines die Nocken 17 und 18 berührenden und durch diese bewegten Stößels 19 aus ein zylindrischer Hohlraum 20 gebildet. Eine Schubstange 21 ist vom oberen Teil des Stößels 19 aus in den zylindrischen Hohlraum eingesetzt, so daß unterhalb der Schubstange 21 eine Ölkammer 22 gebildet wird. Ein Ventilsitz 23 ist am unteren Teil der ölkammer 22 ausgebildet. Eine Kugel 25 wird durch eine Schraubenfeder 24 auf den Ventilsitz 23 in der ölkammer gedrückt, so daß Öl nur von der Unterseite des Ventilsitzes 23 in

die Kammer 22 einströmen kann. Ferner steht eine kleine, unterhalb des Ventilsitzes 23 liegende Kammer 22a über eine Querbohrung 26 mit einer äußeren Ringnut 27 in Verbindung. Nur wenn der Stößel 19 nicht durch die Nocken 17 oder 18 angehoben wird, besteht *> eine Verbindung zwischen der äußeren Ringnut 27 und einer ölzuführenden Passage 29, die in dem Zylinderblock 1 ausgebildet ist und über ein Rohr 28 mit einer nicht gezeigten ölpumpe in Verbindung steht

Andererseits ist die oberhalb des Ventilsitzes 23 angeordnete ölkammer 22 stets über wenigstens eine Ölbohrung 30 mit einer äußeren Ringnut 31 unabhängig von der Stellung des Stößels 19 verbunden. Die Ölbohrung 30 ist über ein Rohr 32 und eine im Zylinderblock ausgebildete ölauslaßleitung 34 mit is einem Steuerventil 33 verbunden.

Das Steuerventil 33 besteht aus einer Arbeitskammer 36, in der ein Ventilschieber 35 angeordnet ist Ein Elektromagnet 37 (F i g. 1) steuert die Bewegung des Ventilschiebers 35. Die Arbeitskammer 36 befindet sich zwischen dem Rohr 32, das sich von der Ölauslaßleitung 34 erstreckt, und einem Rohr 38, das eine Verbindung mit einem nicht gezeigten ölsumpf herstellt, so daß der Ventilschieber 35 zwischen diesen Teilen eine öffnende oder schließende Stellung einnehmen kann. Der Elektromagnet 37 steht mit einem Kraftstoffsteuerhebel od. dgl. von einer Einspritzpumpe zur Erfassung des Belastungszustandes in Verbindung. Eine Erfassungsvorrichtung 39 kann einen in F i g. 1 gezeigten Schalter 40 schließen und damit den Elektromagneten 37 erregen, so daß der Ventilschieber 35 in die öffnende Richtung bewegt wird.

Arbeitsweise der Abgas-Rückführanordnung: Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und vier Zylindern Nr. I —4. Die Zündfolge ist 1,3, 4 und 2. Bei einer solchen Viertakt-Brennkraftmaschine wird, wenn sich z. B. der Kolben im Zylinder Nr. 3 nahe dem Ende seines Expansionshubes befindet, ein Teil des verbleibenden Abgases in der zugehörigen Zusatz- -to brennkammer in den Abgasexpansionsverteiler 11 über den Auslaß 12 ausgestoßen, da das Ventil 13 gegen die Kraft der Rückstellfeder 14 durch die anhebende Bewegung des Nockens 18 und des Stößelmechanismus 15 nach oben bewegt wird Die öffnung des Ventils 13 erfolgt im Bereich von 90 - 50° Kurbelwinkel, bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht Das in den Abgasexpansionsverteiler 11 eingeleitete Abgas wird durch die Expansion, df?s in dem Wassermantel umlaufende Wasser und durch die Außenluft auf eine geeignete Temperatur abgekühlt und gleichzeitig wird, wenn sich ein weiterer Kolben, z. B. der Kolben im Zylinder Nr. 2, in der unteren Hälfte seines Ansaughubes befindet, das Ventil IS durch die anhebende Bewegung des Nockens 17 und Stößelmechanismus 15 geöffnet, so daß das Abgas im Abgasexpansionsverteiler 11 in die Zusatzbrennkammer des Zylinders Nr. 2 über den Auslaß 12 gelangt Die Öffnung des Ventils 13 im Zylinder Nr, 2 erfolgt im Bereich von 60-20° Kurbelwinkel, bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht

Bei der beschriebenen Ausführungsform erfolgt bei einer Zündfolge von 1, 3, 4 und 2 die Abgas-Rückführung wiederholt in nachstehender Reihenfolge

Abgas von Zylinder Nr. 1 in Zylinder Nr. 4,
Abgas von Zylinder Nr.3 in Zylinder Nr. 2,
Abgas von Zylinder Nr. 4 in Zylinder Nr. 1 und
Abgas von Zylinder Nr. 2 in Zylinder Nr. 3.

Die Rückführanordnung ist so ausgelegt daß die Abgasrückführung von der Zusatzbrennkammer eines Zylinders in die des anderen Zylinders erfolgt Wenn sich das Ventil 13 schließt wird das Abgas in der Zusatzbrennkammer 7 durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens. 3 eingeschlossen. Daher wird ein verbesserter Abgas-Rückführeffekt engten, so daß die Abgas-Rückführungsgröße in bezug auf dis Volumen der Zusatzbrennkammer 7 extrem hoch ist

Wenn weiter die Brennkraftmaschinen-Belastung einen Wert von mehr als ³A der Höchstlast erreicht schließt die Erfassungsvorrichtung 39 den Schalter 40, um den Elektromagneten 37 zu erregen und damit den Ventilschieber 35 nach oben zu ziehen. Dadurch entsteht eine Verbindung zwischen dem Rohr 32 und dem Rohr 38 und, da das öl in der Kammer 22 nunmehr frei durch die Auslaßleitung 34, das Rohr 32, die Arbeitskammer 36 und das Rohr 38 in dem ölauffangsumpf abfließen kann, kann die Schubstange 21 nicht mehr das Ventil 13 gegen die Kraft der Rückstellfeder 14 anheben, obwohl auf die Schubstange 21 die anhebende Bewegung der Nocken 17 und 18 weiterhin wirkt, so daß das Ventil 13 im geschlossenen Zustand bleibt

Aus der Beschreibung wird deutlich, daß die Abgas-Rückführung bei einem Betrieb von mehr als Va der Höchstlast wirksam so gesteuert wird, daß eine Herabsetzung der Ausgangsleistung sowie Zunahme der Rauchentwicklung verhindert werden. Obwohl bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel die Erfassung der Belastung am Kraftstoffsteuerhebel der Einspritzpumpe erfolgt, ist es nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Es kann z. B. der Schalter 40 entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine anstelle der Belastung betätigt werden. Obwohl ferner das die Abgas-Rückführung steuernde Ventil 13 mit dem Steuerventil 33 bei Hochlastbetrieb geschlossen wird, um eine Abgas-Rückführung vollständig zu verhindern, kann auch ein nach Art einer Drossel arbeitender Betätigungsmechanismus vorgesehen werden, der selbst bei Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine eine geringe Abgas-Rückführung erlaubt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgas-Rückführanordnung für e;ne mehrzylindrige Viertakt-Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und Zusatzbrennkammern, in die der Kraftstoff in zeittaktmäßiger Folge eingespritzt wird, mit einem Abgasexpansionsverteiler, der über getrennte Auslässe mit jeder Zusatzbrennkammer verbunden ist, mehreren nockenbetätigten Ventilen, von denen je eines jedem Auslaß zugeordnet ist, und die von einer gemeinsamen Nockenwelle so gesteuert sind, daß sie sich jeweils beim Expansionshub und beim Ansaughub der betreffenden Zylinder öffnen, gekennzeichnet durch eine hydraulische Steuereinrichtung (20 bis 37), die ein öffnen der Ventile (13) bei Hochlastbetrieb verhindert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil (13) durch einen Hydraulikstößel (19) beaufschlagt wird und die hydraulische Steuereinrichtung (20 bis 37) ein Steuerventil (33) zur Freigabe eines Hydraulikweges (30,31,32,38) umfaßt, um das dem Stößel zugeführte OI in einen ÖlaufFangsumpf zurückzuführen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuereinrichtung einen Elektromagneten (37) zur Betätigung des Steuerventils (33) aufweist