DE2836870C2

DE2836870C2 - Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit Abgas-Turboaufladung

Info

Publication number: DE2836870C2
Application number: DE2836870A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Yokohama Tokyo Kakimoto; Masaru Kodaira Tokyo Kodaira
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE2836870A1; FR2401313A1; FR2401313B1; US4227372A; JPS5610452B2; GB2003228B; JPS5435516A; GB2003228A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 25 49 934 bekannten Brennkraftmaschine weist die Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Umgehungseinlaß- und Umgehungsauslaßleitung jeweils in ihre Schließrichtung federbeaufschlagte Abblaseventile auf, wobei das in der Umgehungseinlaßleitung angeordnete Ladeluft-Abblaseventil vom Ansaugunterdruck stromab der Drosselklappe betätigt wird, während das in der Umgehungsauslaßleitung angeordnete Abgas-Abblaseven til vom Ladedruck des Turboladers betätigt- wird. Steigt daher der so Ladedruck des Turboladers bei einer zu großen Drehzahl der Brennkraftmaschine über einen bestimmten. Grenzwert hinaus an, öffnet das zugeordnete Abblaseventil die Umgehungsauslaßleitung, so daß das Turbinenrad des Turboladers nur noch mit einem verminderten Abgasdruck beaufschlagt wird. Steigt dagegen im Leerlauf oder im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine der Ansaugunterdruck bei im wesentlichen geschlossener Drosselklappe über einen bestimmten Grenzwert an, so öffnet das zugeordnete Abblaseventil die Umgehungseinlaßleitung, um die Drehzahl des Turboladers zum Zwecke einer schnellen Beschleunigung auf einem bestimmten Wert halten zu können.

Mit einer solchen bekannten Brennkraftmaschine ist daher aufgrund der Abgas-Turboaufladung nur eine bestimmte maximale Ausgangsleistung zu erreichen, da beim Überschreiten dieser bestimmten Ausgangsleistung der vom Turbolader abgegebene Ladedruck so groß wird, daß das in der Umgehungsauslaßleitung vorgesehene Abblaseventil öffnet wodurch damit die durch die Turboaufladung erreichte Leistungssteigerung zum großen Teil wieder rückgängig gemacht wird.

Andererseits sind mit derartigen Brennkraftmaschinen ausgerüstete Fahrzeuge mil Drehzahlbegrenzern ausgerüstet die beim Oberschreiten einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine die Zufuhr von Kraftstoff oder aber die Speisung der Zündanlage unterbrechen. Da eine solche Unterbrechung plötzlich einsetzt fällt auch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine plötzlich auf Null ab, so daß ein Fahrzeug dadurch in gefährliche Verkehrssituationen geraten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die Höchstgeschwindigkeit eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeuges zu begrenzen ist ohne daß dabei jedoch ein plötzlicher Leistungsabfall der Brennkraftmaschine auf den Wert Null stattfindet.

Bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennkraftmaschine sieht vor, daß bei Überschreiten eines bestimmten Gesdiwindigkeitswertes des mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeuges die Umgehungseinlaß- bzw. Umgehungsauslaßleitung für den Turbolader geöffnet werden, so daß damit die durch die Turboaufladung erreichte Leistungssteigerung wieder rückgängig gemacht wird, andererseits aber weiterhin eine ausreichende Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, um die erreichte Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht plötzlich, sondern nur allmählich zu verringern. Dadurch wird ein für die Fahrzeuginsassen vom Fahrgefühl her angenehmeres und in bestimmten Verkehrssituationen, wie ζ. B. beim Überholen ander*'¹; Fahrzeuge, sicheres Fahrverhalten erreicht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.

Eine Brennkraftmaschine 10 weist einen Motorblock 12 mit vier Brennkammern Ci bis G auf, die über vier Zweigleitungen einer Einlaßleitung 14 zum Ansaugen von Luft mit der Umgebungsluft verbunden sind. Die Einlaßleitung 14 weist an einem Ende einen Luftfilter 16 auf. Mit 18a bis 18t/sind Brennstoffeinspritzeinrichtungen bezeichnet, die in den Zweigleitungen der Einlaßleitung 14 vorgesehen sind. Die Brennstoffeinspritzeinrichtungen 18a bis 18c/ sind Teil einer elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzanlage. Die Ansaugluftmenge wird über einen Durchflußmesser 20 gemessen, der mit der Einlaßleitung 14 verbunden ist. Die Einlaßleitung 14 umfaßt eine Drosselklappe 22, die die den Brennkammern Ci bis Q über die Einlaßleitung 14 zugeleitete Ansaugluftmenge reguliert.

Die Brennkraftmaschine 10 ist mit einem Turbolader 24 versehen, der ein Verdichterrad 26 besitzt, das über eine Welle 28 fest mit einem Turbinenrad 30 verbunden ist. Das Verdichterrad 26 ist in der Ansaugleitung 14 zwischen dem Durchflußmesser 20 und der Drosselklappe 22 drehbar angeordnet. Das Turbinenrad 30 ist in einer Abgasleitung 32 drehbar angeordnet, die mit den Brennkammern verbunden ist. Die Abgase aus den

Brennkammern Ci bis G werden, nachdem sie in einer Abgasreinigungseinrichtung 34 gereinigt worden sind, an die Abgasleitung 32 gegeben.

Die vom Turbolader 24 verdichtete Luft wird den Brennkammern G bis G zugeführt. Dann wird der zugemessene Brennstoff über die Brennstoffeinspritzeinrichtung in den unter Druck stehenden Luftstrom eingespritzt, der durch die Zweigleitungen der Einlaßleitung 14 hindurchgeht.

Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinrichtung 36 auf, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges auf eine Höchstgeschwindigkeit begrenzt. Diese insgesamt mit 36 bezeichnete Geschwindigkeitsbegrenzjngseinrichtung umfaßt eine Umgehungsleitung 38 mit einem ersten Ende E\ und einem zweiten Ende E>. Das erste Ende Ei der Umgehungsleitung 38 ist mit der Einlaßleitung 14 stromabwärts des Luftdurchmessers 20 und stromaufwärts von dem Verdichterrad 26 verbunden. Das zweite Ende Ez der Umgehungsleitung -38 ist mit der Einlaßlertung 14 stromabwärts des Verdichterrades 26 und stromaufwärts von der Drosselklappe 2'f verbunden.

Ein als Magnetventil 40 ausgebildetes Ladefuft-Abblaseventil ist in der Umgehungsleitung 38 angeordnet und arbeitet so, daß die Umgehungsleitung 38 geöffnet oder geschlossen werden kann. Das Abblaseventil 40 besitzt einen beweglichen Ventilkopf 42, der derart vorbelastet ist, daß er durch eine Feder 44 bei der Entregung der Magnetspule 46 die Umgehungsleitung 38 sperrt. Der Ventilkopf 42 öffnet jedoch die Umgehungsleitung 3S, wenn die Magnetspule 46 erregt wird. Die durch die Einlaßleitung stromaufwärts des Verdichterrades 26 strömende Ansaugluft strömt über die Umgehungsleitung 38 in die Einlaßleitung 14 stromaufwärts des Verdichterrades 26 zurück, wenn die Umgehungsleitung 38 offen ist, wobei diese Strömungsrichtung in der Zeichnung mit einem nicht ausgefüllten Pfeil dargestellt ist.

Die Magnetspule 46 des Abblaseventiles 40 ist mit Arbeitkontakten 48a eines Relaisschalters 48 verbunden. Die Arbeitskontakte 48a sind geschlossen, wenn eine Spule 486 erregt ist, so daß dann auch die Magnetspule 46 erregt wird. Ein auf die Fahrgeschwindigkeit ansprechender Sensor 52 ist in einem Tachometer 54 angeordnet. Der Sensor 52 ist zwischen eine Batterie 56 und die Spule 486 des Relaisschalters 48 geschaltet. Der Sensor 52 ist so ausgelegt, daß er die Spule 48/j mit der Batterie 56 verbindet, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert, wie z..p. 190 km/h erreicht. Der Sensor 52 entregt daher die Spule 486, wenn die Fahrgeschwindigkeit unterhalb dieses bestimmten Wertes liegt. Die Schaltung zur Steuerung der Erregung der Magnetspule 46 des Magnetventiles 40 kann auch so ausgelegt sein, daß der Sensor 52 direkt mit der Magnetspule 46 und der Batterie 50 verbunden ist.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit 190 km/h überschreitet, schließt der als Schalter wirkende Sensor 52 um die Spule 486 zu erregen. Demzufolge schließen die Afbcitsköntaklc 48a. um die Magnetspule 46 des Magnetventiles 40 zu erregen. Der Ventilkopf 42 wird dann gegen die Kraft der Feder 44 von der Magnetspule 46 angezogen, um die Umgehungsleitung 38 zu öffnen.

Daher strömt ein Teil der durch die Einlaßleitung 14 stromabwärts des Verdichterrades 26 strömenden Ansaugluft durch die Umgehungsleitung 38 in die Einlaßleitung 14 stromaufwärts des Verdichterrades 26

zurück. Dadurch wird der Druck der Ansaugluft unmittelbar stromaufwärts der Brennkammern vermindert, wodurch die Aufladeleistung der Brennkraftmaschine abnimmt Somit wird die Steigerung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine gedrosselt,

ίο um eine weitere Zunahme der Fahrgeschwindigkeit zu verhindern. Um zu verhindern, daß die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine abrupt vermindert wird, ist zweckmäßigerweise der Abschnitt der Einlaßleitung 14 schmaler ausgelegt an der der Ventilkopf 42 liegt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Sensor 52 durch einen Schalter ersetzbar ist, der die Drehzahl einer Abriebswelle der Brennkraftmaschine ermittelt, und nach Maßgabe dieser ermittelten Größe das Magnetventil 40 betätigt.

Obgleich die Geschwindigkeitsbeprenzungseinrichtung 36 für eine Fahrzeughöchstgtschwindigkeit in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine mit einer elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzeinrichtüng gezeigt und erläutert worden ist, kann diese auch in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine verwendet werden, üie einen Vergaser aufweist. Bei einer derartig ausgelegten Brennkraftmaschine kann das erste Ende E₁ der Umgehungsleitung 38 zur Umgebung hin offen sein, um Ansaugluft von dem zweiten Ende E> der Umgehungsleitung 38 zur Umgebung hin abzuleiten^ was jedoch nicht dargestellt ist.

Obgleich die Umgehungsleitung 38, die einen Teil der Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzungseinrichtung 36 bildet, in der Zeichnung so dargestellt und zuvor in Verbindung mit dieser derart beschrieben ist, daß die Umgehungsleitung mit der Einlaßleitung 14 verbunden ist. kann die Umgehungsleitung 38 auch durch eine Umgehungsleitung 58 ersetzt werden,die mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Diese Umgehungsleitung 58 ist mit einem Magnetventil 60 versehen, das im wesentlichen denselben Aufbau wie das Magnetventil 40 besitzt. Bei dieser Ausführungsform kann das Magnetventil 60 elektrisch mit den Kontakten 48a des Relaisschalters 48 verbunden werden. Wie gezeigt ist, weist die Umgehungsleitung48ein erstes Ende Ei'und ein zweites Ende Ει auf. Das erste Ende E\ ist mit der Abgasleitung 32 stromaufwärts des Turbinenrades 30 des Turboladers 24 verbunden. Das zweite Ende E-> ist mit der Abgasleitung 32 stromabwärts des Turbinenrades 30 und stromauf-

■"'" wärts der Abgasreinigungseinrichtung 34 verbunden.

Bei einer derartigen Umgehungsleitung 58 und einem derartigen Magnetventil 60 wird die Umgehungsleitung 58 geöffnet, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, so daß durch die Abgasleitung 32 stromaufwärts des Turbinenrades 30 strömende Abgase in die Abgasleitung 32 stromabwärts des Turbinenrades 30 eingeleitet werden, was mit gestrichelten Pfeilen dargestellt ist. Hierdurch wird der Druck zum Antreiben des Turbinenrades 30 vermindert _uncj demzufolge nimmt das Drehmoment des Verdichterrades 26 ab. Hieraus folgt, daß die Aufladeleistung der Brennkraftmaschine vermindert wird, so daß eine weitere Zunahme der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit Abgas-Turboaufladung mit einer die Brennkammern der Brennkraftmaschine mit der Umgebungsluft verbindenden Einlaßleitung, in der das Verdichterrad des Turboladers angeordnet ist, mit einer Abgasleitung, in der das Turbinenrad des Turboladers vorgesehen ist, das mit dem Verdichterrad über eine gemeinsame Welle verbunden ist, und mit einer Vorrichtung zum Begrenzen des Ladeluftdrucks, die ein Ladeluft-Abblaseventil oder ein Abgas-Abbtaseventil aufweist dadurch gekennzeichnet, daß ein auf eine vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit ansprechender Sensor (52) vorgesehen ist, der über eine Umsetzerstufe (48) das Abblaseventil (40,60) öffnet

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Umsetzerstufe (48) eine Schalteinrichtung ist die bei der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit einen elektrischen Stromkreis schließt

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet daß in dem Stromkreis das als Magnetventil ausgebildete Abblaseventil (40, 60) liegt.

4. Brennkaftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Schalteinrichtung direkt von dem Tachometer (54) oder von der das Antriebsdrehmoment übertragenden Welle betätigt wird.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (48) ein vom Sensor (52) gesteuertes Relais ist.