DE2841264A1

DE2841264A1 - Brennkraftmaschine mit einer in der abgasleitung angeordneten klappe

Info

Publication number: DE2841264A1
Application number: DE19782841264
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Dr Techn Moser
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2841264C2

Description

Brennkraftmaschine mit einer in der Abgasleitung
angeordneten Klappe Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Vergasermotoren, vor allem Motoren mit nur einem Vergaser und mehreren Zylindern, ist in der Warmlaufphase die Verteilung des vom Vergaser gelieferten Kraftstoff-Luftgemisches auf die einzelnen Zylinder unterschiedlich. Die Warmlaufanreicherung des Gemisches erfolgt daher meist so, daß der magerste Zylinder noch nicht aussetzt bzw. einen ausreichenden Sicherheitsabstand von der Aussetzergrenze, z. B. beim Beschleunigen hat.
Dies führt jedoch dazu, daß die restlichen Zylinder unnötig mit relativ fettem Gemisch betrieben werden, woraus überhöhte Schadstoffemissionen, insbesondere an Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, sowie ein erhöhter Kraftstoffverbrauch resultieren.
Zur Verbesserung der Gemischaufbereitung und -verteilung kann beispielsweise das Saugrohr beheizt werden. Eine Möglichkeit hierfür ist, während der Warmlaufphase zumindest einen Teil der Abgase aus der Abgasleitung abzuzweigen und einem an einen Bereich des Saugrohrs angrenzenden Wärmetauscher zuzuführen (DE-OS 24 04 112).
Obwohl durch die Abgasbeheizung des Saugrohrs eine beschleunigte Temperatursteigerung möglich ist, verbleibt unmittelbar nach dem Start noch ein gewisser Zeitraum, währenddessen die Saugrohrbeheizung kaum wirksam ist und während der die Gemischaufbereitung und -verteilung daher-nicht zufriedenstellend ist.
Aus der DE-OS 15 76 750 ist bekannt, bei einem V-8-Motor zwischen den beiden Zylinderreihen Verbindungsleitungen der Auslaßkanäle vorzusehen und einen Bereich des Saugrohrs unmittelbar an diese Verbindungsleitung angrenzen zu lassen, so daß dieser Bereich des Saugrohrs aufgeheizt wird. In dem aufgeheizten Bereich des Saugrohrs befindet sich eine Verbindungsöffnung, durch die Abgas unmittelbar in das Saugrohr geführt werden kann. Innerhalb eines in das Saugrohr einragenden Gehäuses ist eine mit der Vergaserdrosselklappenwelle gekoppelte Klappe angeordnet und so gesteuert, daß die Verbindungsöffnung im Teillastbetrieb geöffnet und im Leerlaufsowie Vollastbetrieb geschlossen ist. Eine Eigenart der Brennkraftmaschine gemäß der DE-OS 15 76 750 liegt darin, dM das Saugrohr ständig beheizt wird, was bei betriebswarmer Maschine nachteilig ist, weil die erhöhte Temperatur des frischen Gemisches die Füllung der Zylinder herabsetzt. Desweiteren stört das in das Saugrohr einragende Klappengehäuse die Strömung im Saugrohr, wodurch die Gemischaufbereitung und -verteilung beeinträchtigt ist. Das Gehäuse, in dem die Klappe angeordnet ist, ist von der durch das Saugrohr strömenden kalten Frischluft umspült, wodurch die aus dem Gehäuse in das Saugrohr austretenden Abgase abgekühlt werden und die im Abgas enthaltene Wärme nicht optimal zur Gemischaufbereitung genutzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine derart weiterzuentwickeln, daß r.ach dem Anlassen der Brennkraftmaschine innerhalb mpglichst kurzer Zeit eine gute Gemischaufbereitung erfolgt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die Strömung im Saugrohr durch das Ventil in keiner Weise beeinträchtigt, wodurch eine günstige Gemischaufbereitung und -verteilung erzielt wird. Desweiteren strömen die Abgase unmittelbar durch die Verbindungsöffnung in das Saugrohr, wodurch sie nicht zusätzlich durch noch kühle Teile der Brennkraftmaschine, wie im Falle der DE-OS 15 76 750 das Gehäuse der Klappe, abgekühlt werden, was für eine gute Gemischaufbereitung vorteilhaft ist.
Die Ausbildung des Ventils als Elektromagnetventil gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die Tätigkeit des Ventils weitgehend an die jeweiligen Erfordernisse anpaßbar ist und verschiedene Motorbetriebsparameter, u. a. auch die Zusammensetzung der Abgase bei der Menge des jeweils in das Saugrohr rückgeführten Abgases berücksichtigt werden kann.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird erreicht, daß unmittelbar während des Anlassens auch bei voll geöffneter Drosselklappe kein Abgas rückgeführt wird, was die Zündwilligkeit des Gemisches, die in der Anlaßphase besonders kritisch ist, unterstützt. Auch das Ansaugen von Luft von der Abgasleitung her, was zu einer bis zur Zündgrenze weichenden Abmagerung des Kraftstoff-Lufgemisches führen würde, wird dadurch unterbunden.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird die thermische Belastung des Ventils vnrmindert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar: Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Saugrohr, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 durch das Saugrohr gemäß Fig. 1 und Fig. 3 eiae vergrößerte Teilansicht der Fig. 2.
Fig. 1 zeigt den Ansaugkrümmer 4 einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit vier unmittelbar in die Einlaßkanäle mündenden Saugleitungen 6, die vom Krümmer des Saugrohrs 8 (Fig. 2) ausgehen, an welchem ein Flansch zum Anflanschen beispielsweise eines Vergasers dder einer Luftmengenmeßeinrichtung, falls die Maschine mit Einspritzung arbeitet, vorgesehen ist.
Der Boden 12 des Saugrohrs 8 ist in dem Bereich, in dem die gemäß Fig. 2 senkrechte Strömung auf ihn trifft, doppelwandig ausgeführt, so daß ein Wärmetauscher 14 mit zwei Kammern 16 und 18 gebildet ist, welche jeweils einen Abgaseinlaß 20 bzw.
22 und einen Abgasauslaß 24 bzw. 26 aufweisen (Fig. 1).
Die Abgaseinlässe 20, 22 sind mit einer von der nicht dargestellten Abgasleitung ausgehenden Umgehungsleitung verbunden, welche sich nach den Abgasauslässen 24, 26 fortsetzt und in die Abgasleitung mündet. Zwischen der Abzweigung der Umgehungsleitung von der Abgasleitung und deren Mündung in die Abgasleitung ist in der Abgasleitung eine Klappe angeordnet, die während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine zumindest teilweise geschlossen wird, so daß sich der freie Durchströmquerschnitt der Abgasleitung verringert und zumindest ein Teil des Abgases durch die Umgehungsleitung strömt.
Gemäß Fig. 2 ist die Kammer 18 durch eine Verbindungsöffnung 28 mit dem Innern des Saugrohrs 8 verbunden In den Boden 30 der Kammer 18 ist ein Ventil eingesetzt, welches anhand Fig. 3 näher erläutert wird: Das Ventil 32 weist einen mit dem Boden 30 verschraubten Grundkörper 34 auf, der in einer Düse 36 endet. Der Grundkörper 34 weist eine axiale Durchgangsbohrung 38 auf, die in der mit der Verbindungsöffnung 28 fluchtenden Düsenöffnung 40 endet. Durch Löcherfächer 42 ist das Innere der Durchgangsbohrung 38 mit der Kammer 18 verbunden. Die Düse 36 weist eine scharfkantige Stirnseite 44 auf, die dichtend am Boden 12 des Saugrohrs anliegt.
Mit dem Grundkörper 34 ist eine Solenoideinheit 44 verbunden1 deren in der Durchgangsbohrung 38 arbeitender Schaft 46 einen Plunger 48 trägt, welcher bei aktivierter Magnetspule die Düsenöffnung 40 freigibt und bei entregter Magnetspule die Düsenöffnung 40 und damit die Verbindungsöffnung 28 verschließt.
Sm Grundkörper ist ein Kanal 49 ausgebildet, der an das Kühlwassersystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Die Magnetspule der Solenoideinheit 44 ist mit einem Steuergerät 50 verbunden, welches über eine Leitung 52 mit einem Drehzahlfühler der Brennkraftmaschine und über eine Leitung 54 mit einem Temperaturfühler verbunden ist.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Beim Anlassen der Brennkraftmaschine liefert das Steuergerät 50 keinen Strom an die Solenoideinheit 44, so daß die Verbindungsöffnung 28 geschlossen ist. Sobald die Maschine angesprungen ist, wird Abgas durch die Kammern 16 und 18 geleitet, so daß der Boden 12 des Saugrohrs 8 aufgeheizt wird. Die Verbindungsöffnung 28 ist beim Anlaßvorgang selbst geschlossen, da sonst infolge der offenen Verbindung zwischen Auspuffsystem und Saugrohr sich einerseits kein genügend großer Unterdruck zur Förderung der Startmenge des Kraftstoffes einstellen kann und andererseits über die Verbindungsöffnung 28 Luft angesaugt wird, wodurch eine so starke Abmagerung des Kraftstoff-Luftgemisches verursacht ware, daß die Maschine nicht an springen würde.
Sobald die Drehzahl der Brennkraftmaschine etwa 2000 min 1 erreicht hat, liefert das Steuergerät 50 Strom an die Magnetspule, wodurch die Verbindungsöffnung 28 geöffnet wird und Abgas ruckgeführt wird. Durch diese Anordnung ist es möglich, nahezu sämtliche Wärmeverluste des rückgeführten Abgases zu vermeiden und die Abgaswärme weitgehend für die Gemischaufbereitung zu nutzen. Infolge dieser günstigen Ausnutzung der Abgastemperatur kann auch bei sehr geringen Abgasrückführraten von z. B 5 96 bereits ein deutlicher positiver Einfluß auf die Gemischaufbereitung und -verteilung beobachtet werden. Infolge der gEringen Abgasrückführrate ist es daher möglich, bereits kurz nach dem Start die Warmlaufanreicherung stark zu reduzieren, so daß trotz mageren Gemisches die Abgasrückführung zu keiner nennenswerten Erhöhung der Laufunruhe des Motors kurz nach dem Start führt.
Durch die Abgasrückführung zusammen mit der Saugrohrbeheizung während der Warmlaufphase kann die Warmlaufanreicherung des Gemisches innerhalb kurzer Zeit vermindert werden9 so daß eine beträchtliche Verringerung des Ausstoßes an Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen und eine Absenkung des Kraftstoffverbrauches erzielt wird.
Sobald der Motor die Betriebstemperatur erreicht hat, schaltet das Steuergerät 50 den Strom Sür die Magnetspule ab, so daß die Verbindungsöffnung 28 wieder geschlossen wird. Auch die Aufheizung des Saugrohrs 8 wird dann beendet, weil sich die oben genannte Klappe in der Abgasleitung voll öffnet.
Da die Abgasrückführrate relativ niedrig gehalten werden, kann auf eine temperatur- und last- bzw. drehzahlabhängige Regelung der Abgasrückführung verzichtet werden. Infolge des kurz nach dem Start rasch abgemagerten Gemisches würde die NO-Emission an sich steigen. Dies kann jedoch mit Hilfe der Abgasrückführung verhindert werden. Neben dem Vorteil der Absenkung der CO-und HC-Konzentration.-:im Abgas sowie des verminderten Kraftstoffverbrauches ergibt die beschriebene Abgasrückführung auch den an sich bekannten Vorteil der Verringerung der Stickoxide, die, wenn im Warmlauf bereits mit magerem Gemisch gefahren wird, nicht vernachlässigbar ist.

Claims

Brennkraftmaschine mit einer in der Abgasleitung angeordneten Klappe Patentansprüche Brennkra£tmaschine mit einer in der Abgasleitung angeordneten Klappe zur Verringerung des Ausströmquerschnitts der Abgasleitung zumindest während der Warmlaufphase, welche Abgasleitung stromoberhalb der Klappe mit einem an einen Abschnitt des Saugrohrs angrenzenden Wärmetauscher in Verbindung steht, und mit einer Verbindungsöffnung zwischen Wärmetauscher und Saugrohr, die mittels eines Ventils in Abhängigkeit wenigstens einer Motorbetriebsgröße verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) von außen in den Wärmetauscher (14) eingesetzt ist und ein die Verbindungsöffnung (28) von der Seite des Wärmetauschers her verschließendes Bauteil (Plunger 48) aufweist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) ein Elektromagnetventil ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die iagnetspule (Solenoideinheit 44) des Magnetventils außerhalb des Wärmetauschers (14) angeordnet ist und ein von der Eiagnetspule betätigter Plunger (48) des Wärmetauscher durchdringt und in geschlossenem Zustand des Ventils die Verbindungsöffnung (28) verschließt.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) während des Anlassens der Brennkraftmaschine die Verbindungsöffnung (28) verschließt und erst bei Uberschreiten einer bestimmten Motordrehzahl öffnet.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit Wasserkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (32) einen an den Wasserkreislauf der Brennkraftma'schine angeschlossenen Kanal (49) aufweist.