DE2853455A1

DE2853455A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2853455A1
Application number: DE19782853455
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Etoh; Haruhiko Iizuka; Junichiro Matsumoto; Fukashi Sugasawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1979-06-21
Also published as: GB2010395B; US4192278A; JPS5637071Y2; GB2010395A; JPS5495618U

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Nissan

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. 5

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Brennkraftmaschine mit entsprechend dem Betriebszustand veränderlichem Zylinderbetrieb.

Zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs im Stadtbereich ist bei Kraftfahrzeugen bereits vorgeschlagen worden, die Zufuhr von Brennstoff und Luft zu einigen Zylindern zu unterbrechen, so daß die Maschine mit der Leistung läuft, die die übrigen Zylinder erzeugen, sofern die Maschine verzögert wird oder mit geringer Last betrieben wird. Die Anzahl der nicht in Betrieb befindlichen Zylinder wird üblicherweise bei einer Maschine mit 6 Zylindern unter dem Gesichtspunkt eines gleichmäßigen Laufes auf 3 Zylinder festgelegt. Durch diese Unterbrechung der Zufuhr von Luft und Brennstoff zu einigen Zylindern entsteht jedoch ein hoher Unterdruck in diesen Zylindern, der zu sogenannten Pumpverlusten und einer Bremswirkung der Maschine führt. Dadurch ergibt sich ein Widerstand gegenüber der Arbeit der übrigen Zylinder, die mit Luft und Brennstoff versorgt werden, so daß die Maschinenleistung abnimmt.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, diejenigen . Zylinder, die jeweils nicht in Betrieb sind, mit frischer Luft oder Auspuffgas zu beschicken, damit diese Pumpverluste abnehmen. Jedoch besteht auch bei derartigen Maschinen insofern ein Problem, als.die Maschine nicht bremst, wenn eine Bremswirkung zur Verzögerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erwünscht ist.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die zuvor erwähnten Probleme zu überwinden. Insbesondere soll die Möglich-

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keit bestehen, die Bremswirkung des Motors in einzelnen Fällen auszunutzen.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, einerseits die Pumpwirkung und damit die Bremswirkung der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Zylinder bei normalem Betrieb mit geringer Last zu verringern, deren Bremswirkung jedoch bei gewünschter Verzögerung des Fahrzeugs auszunutzen.

Erfindungsgemäß werden bei geringer Maschinenlast die nicht in Betrieb befindlichen Zylinder mit Auspuffgas oder Frischluft anstelle des Luft-Brennstoff-Gemisches beschickt, jedoch wird diese Zufuhr von Auspuffgas oder Frischluft für die nicht in Betrieb befindlichen Zylinder unterbrochen, wenn das Bremspedal niedergetreten ist und das Fahrzeug verzögert werden soll.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur der Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine zur Erläuterung der Erfindung.

Eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 10 umfaßt ein Motorgehäuse 12, in dem 6 Zylinder C₁ - C_fi in Reihe angeordnet sind. Die Zylinder C₁ - C_ sollen als erste Gruppe, die Zylinder C. - C, als zweite Gruppe der Zylinder bezeichnet werden. Das Motorgehäuse 12 ist mit einem Ansaugkrümmer 14 verbunden, der sechs nicht näher bezeichnete Zweigleitungen aufweist, die mit den Zylindern

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C₁ - Cg verbunden sind. Der Ansaugkrümmer 14 ist ein Teil einer Ansaugleitung 16, die eine Verbindung zwischen den Zylindern und der Umgebüngsluft herstellt. In Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 14 steht ein Vergaser 18, der eine Brennstoffdüse 20 aufweist, durch die Brennstoff aus einer Schwimmerkammer 22 in einen Lufttrichter 24 abgegeben wird. Eine Drosselklappe 26 ist drehbar in der Ansaugleitung stromabwärts des Lufttrichters 24 angeordnet.

Eine Trennwand 28 befindet sich im Inneren des Ansaugkrümmers 14 und bildet eine stromaufwärtige Kammer 14a und eine stromabwärtige Kammer 14b. Die Trennwand 28 ist mit einem Ventil 30 versehen, das es ermöglicht, die Verbindung zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Kammer 14a,14b zu schließen. Das Ventil 30 gehört zu einer nicht näher bezeichneten Einrichtung zur Steuerung der in Betrieb befindlichen Zylinder, die den Betrieb der zweiten Zylindergruppe C. - C_g unterbricht, indem die Zufuhr von Luft und Brennstoff in der Form eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu der zweiten Zylindergruppe unterbrochen wird. Das Ventil 30 ist verbunden mit einer Betätigungseinrichtung 32 zum öffnen und Schließen dieses Ventils entsprechend einem elektrischen Signal, das von einer Steuerschaltung 34 zugeführt wird. Die Betätigungseinrichtung 32 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 34 verbunden.

Die Steuerschaltung 34 ist ihrerseits elektrisch mit einem Drehzahlsensor 36 zur Abtastung der Maschinendrehzahl und einem Ansaugluftsensor 38 zum Abtasten des Durchsatzes der Ansaugluft in der Ansaugleitung 16 verbunden. Die Steuerschaltung 34 erzeugt und überträgt ein erstes Steuersignal an die Betätigungseinrichtung 32, wenn die beiden Sensoren 36 und 38 einen Betrieb der Maschine mit geringer Last abtasten, bei dem Ansaugluftmenge im Verhältnis zu der Maschinendrehzahl niedriger als ein vorgegebener Wert

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wie etwa 0,2 1 pro Umdrehung {0,21/r.p.m.) für eine Maschine mit einem Hubraum von 2,8 1 beträgt. Ein zweites Steuersignal wird erzeugt, wenn die Sensoren 36 und 38 einen anderen als diesen Maschinenbetrieb mit geringer Last abtasten. Das erste Steuersignal bewirkt, daß die Betätigungseinrichtung 32 das Ventil 30 schließt, und das zweite Signal führt dazu, daß die Betätigungseinrichtung 32 das Ventil 30 öffnet.

Eine Auspuffgas-Rückleitung 40 (EGR) ist an einer Seite mit der stromabwärtigen Kammer 14b des Ansaugkrümmers und am anderen Ende mit einem Auspuffkrümmer 42 verbunden« Der Auspuffkrümmer 42 steht mit den 6 Zylindern C₁-Cg in Verbindung und dient zum Abführen der Auspuffgase der Zylinder. Die Rückleitung 40 gehört zu einem Auspuffgas-Rückleitungssystem (EGR), durch das ein Teil der Maschinenauspuffgase zu den Maschinenzylindern zurückgeführt wird.

Mit 44 ist ein EGR-Steuerventil bezeichnet, das die zurückgeführte Auspuffgasmenge steuert. Das Steuerventil 44 umfaßt einen. Ventilkopf 44a, der eine nicht näher bezeichnete öffnung öffnet oder schließt, die in einer Trennwand 40a der Rückleitung 40 ausgebildet ist. Der Ventilkopf 44a ist an einer Membran 44b befestigt, die eine Unterdruck-Betätigungskammer 44c begrenzt.

Ein Dreiwege-Magnetventil 46 umfaßt ein bewegliches Ventilglied 48, das in einer Unterdruck-Betätigungskammer 50 angeordnet ist, die sich innerhalb eines Gehäuses 52 befindet. Das Ventilglied 48 ist normalerweise durch eine Feder 54 gegen einen Unterdruck-Einlaß 56 vorgespannt, welche jedOGh gegen einen Unterdruck-Einlaß 58 entgegen der Kraft der Feder 54 verschoben, wenn ein Magnet 60 erregt wird. Die Betätigungskammer 50 steht über einen Unterdruck-Auslaß 62 mit der Betätigungskammer 44c des EGR-Steuerventils 44 in Verbindung. Der Unterdruck-Einlaß 56 ist über eine Leitung 64 mit der Ansaugleitung

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16 stromabwärts der Drosselklappe 26 verbunden. In der Leitung 64 befindet sich ein Rückschlagventil 66. Ein Unterdruckbehälter 68 ist mit der Leitung 64 zwischen dem Einlaß 56 und dem Rückschlagventil 66 verbunden. Der Un-.terdruck-Einlaß 58 ist mit einer gesteuerten Unterdruckquelle 59 verbunden, durch deren Unterdruck das EGR-Steuerventil 44 betätigt wird, wenn das Ventilglied 48 den Einlaß 56 schließt.

Der Magnet 60 des Magnetventils 46 steht in elektrischer Verbindung mit einem Verstärker 70 und einer UND-Schaltung 72. Die UND-Schaltung 72 ist ihrerseits elektrisch mit der Steuerschaltung 34 und einem Inverter 74 verbunden. Die Steuerschaltung 34 ist so ausgeführt, daß sie ein Signal "1" an die UND-Schaltung 72 bei Betrieb mit geringer Maschinenlast liefert, bei dem das erste Steuersignal an die Betätigungseinrichtung 32 gelangt, und ein Signal "0" an die UND-Schaltung abgibt, wenn sich die Maschine in einem anderen als dem gering belasteten Zustand befindet. Der Inverter 74 steht elektrisch in Verbindung mit einem Bremsschalter 76, der mit einem Bremspedal 78 verbunden ist. Der Bremsschalter 76 wird geschlossen und überträgt eine positive Spannung +V an den Inverter 74, wenn das Bremspedal 78 zur Verzögerung des Fahrzeugs niedergetreten wird, und der Schalter wird geöffnet und liefert eine Spannung 0 an den Inverter, wenn das Bremspedal 78 nicht niedergetreten wird. Der Inverter 74 kehrt das elektrische Signal des Bremsschalters 76 um und erzeugt ein Signal "0", wenn die positive Spannung geliefert wird oder der Bremsschalter geschlossen ist, und ein Signal "1", wenn die Spannung 0 zugeführt wird und der Bremsschalter offen ist. Mit 80 ist ein Bremslicht bezeichnet, das aufleuchtet, wenn der Bremsschalter 76 geschlossen ist.

Anschließend soll die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine 10 der vorliegenden Erfindung erläutert werden.

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Wenn der Drehzahlsensor 36 und der Ansaugluftsensor 38 einen Maschinenbetrieb mit geringer Last ermitteln, überträgt die Steuerschaltung 34 das erste Steuersignal an die Betätigungseinrichtung 32, so daß das Ventil 30 geschlossen wird und die Zufuhr des Luft-Brennstoff-Gemisches zu der zweiten Zylindergruppe C. - C_fi unterbricht. Gleichzeitig überträgt die Steuerschaltung 34 das Signal "1" an die UND-Schaltung 72.

Wenn unter diesen Bedingungen das Bremspedal 78 nicht niedergetreten wird, bleibt der Bremsschalter 76 offen, so daß der UND-Schaltung 72 das Signal "1" zugeführt wird. Folglich wird ein bestimmtes elektrisches Signal in der UND-Schaltung erzeugt und an den Verstärker 70 übertragen und dort verstärkt. Das verstärkte elektrische Signal gelangt an den Magneten 60 des Dreiwege-Magnetventils und erregt den Magneten. Daher wird das Ventilglied 48 verschoben und schließt den Unterdruck-Einlaß 58, so daß der Einlaß 56 und der Auslaß 62 miteinander über die Betätigungskammer 50 verbunden werden. Folglich gelangt ein hoher Unterdruck aus dem Unterdruckbehälter 68 in die Betatigungskammer 44c des EGR-Steuerventils 44, so daß der Ventilkopf 44a die öffnung in der Trennwand 40a öffnet. Sodann wird eine relativ große Auspuffgasmenge durch die stromabwärtige Kammer 14b in die zweite Zylindergruppe C. - C_g eingeleitet, so daß die Pumpverluste dieser Zylinder C. - C_fi verringert werden. Dadurch nimmt der Widerstand ab, der den Betrieb der Zylinder C₁ - C₃ entgegengesetzt wird.

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Wenn das Bremspedal 78 durch den Fahrer zur Verzögerung des Fahrzeugs niedergetreten wird, wird der Bremsschalter 76 geschlossen, so daß ein Signal "0" an die UND-Schaltung 72 gelangt. Folglich erzeugt die UND-Schaltung 72 kein elektrisches Signal, so daß der Magnet 60 des Magnetventils 46 abgeschaltet wird. Das Ventilglied 48 wird sodann verschoben und verschließt den Einlaß 56

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aufgrund der Wirkung der Feder 54, so daß die Betätigungskammer 44c des EGR-Steuerventils 44 mit einem Unterdruck aus der Unterdruckquelle 59 beaufschlagt wird. Der Unterdruck der Unterdruckquelle 59 wird sehr gering öder in der Nähe des Atmosphärendrucks -gehalten, so daß das Ventilglied 44a in einer Position verbleibt, in der es die öffnung der Trennwand 40a während einer Verzögerung der Maschine verschließt, so daß bei der Brennkraftmaschine 10 die Auspuffgas-Rückleitung zu den Maschinenzylindern während der Verzögerung nahezu unterbrochen wird. Diese Art der Auspuffgas-Rückführung wird üblicherweise verwendet und ist nicht auf eine Maschine der vorliegenden Erfindung beschränkt. Daher wird die Auspuffgas-Rückleitung zu der zweiten Zylindergruppe C. - Cg unterbrochen, so daß die Pumpverluste der zweiten Zylindergrüppe C₄ - C_g steigen. Dadurch ergibt sich eine Bremswirkung des Motors, durch den das Fahrzeug wirksam gebremst wird.

Wie oben ausgeführt wurde, ist die Bremskraftmaschine 10 in diesem Falle so ausgeführt, daß ein Teil der Auspuffgase in den Ansaugkrümmer 14 gelangen und damit die Pumpverluste während des Maschinenbetriebs außerhalb eines Betriebs mit geringer Last verringert. Dies hat die folgenden Vorteile. Ein bekanntes EGR-Systern kann für diesen Zweck verwendet werden, so daß die Produktionskosten gering sind. Da weiterhin die Abnahme der Auspuffgastemperatur verringert wird, kann verhindert werden, daß eine ggf. verwendete Auspuffgas-Nachbehandlungseinrichtung einen Temperaturabfall erleidet. Wenn die Nachbehandlungseinrichtung nicht notwendig ist, kann das Auspuffgas, das in den Ansaugkrümmer 14 gelangt, durch Luft ersetzt werden. In diesem Falle kann ein Teil der EGR-Rückleitung 40 stromaufwärts des Steuerventils 44 gegenüber der Umgebungsluft geöffnet sein. Außerdem kann der Einlaß 58 des Dreiwege-Magnetventils 46 gegenüber der Umgebungsluft offen sein.

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Obgleich in der vorstehenden Beschreibung eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Vergaser 18 erläutert wird, läßt sich das erfindungsgemäße Prinzip auch auf Maschinen mit Brennstoffeinspritzung verwenden. Selbstverständlich kann auch der geringe Lastzustand der Maschine auf andere Weise als über die Maschinendrehzahl und die Ansaugluftmenge abgetastet werden, beispielsweise mit Hilfe von .Betriebsparametern, wie etwa dem Lufttrichter-Unterdruck und der Drosselklappenstellung. 10

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Claims

PATENTANWÄLTE

TCRMEER - MÜLLER -

D-OOOO München 22 Ό-AüOO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

PG23-78082
St/ri

1378

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD.

No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku,

Yokohama City, Japan

BRENNKRAFTMASCHINE

PRIORITÄT: 19. Dezember 1977, Japan, No. 52-170813

PATENTANSPRÜCHE

(Iy Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten und einer zweiten Gruppe von Zylindern, einer Einrichtung zur Unterbrechung der Zufuhr von Brennstoff und Luft zu der zweiten Gruppe der Zylinder ' während eines vorgegebenen Betriebszustandes der Maschine und einer Zufuhreinrichtung zum Zuführen von Gas zu der zweiten Gruppe der Zylinder während dieses Betriebszustandes, gekennzeichnet durch eine . Einrichtung (40,70,72,74,76) zur Unterbrechung der Gaszufuhr zu der zweiten Gruppe der Zylinder (C. - Cg), wenn die Zufuhr von Brennstoff und Luft zu diesen Zylindern unterbrochen und ein Bremspedal (78) zur Verzögerung

ORIGINAL INSPECTED

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des Fahrzeugs niedergetreten ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einer Ansaugleitung, durch die die Maschinenzylinder mit der ümgebungsluft zu verbinden sind, und einer Brennstoffzuführeinrichtung zum Zuführen von Brennstoff zu den Maschinenzylindern durch die Ansaugleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführeinrichtung (18) bei Unterbrechung des Betriebs der zweiten Zylindergruppe (C. - C_fi) nur der ersten Zylindergruppe (C₁ - C-J Brennstoff zuführt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein verschließbares Ventil (28,30) in der Ansaugleitung (16) zur Unterbrechung der Zufuhr von Luft und Brennstoff zu der zweiten Zylindergruppe (C. Cg) bei geringer Maschinenlast.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung von Gas eine mit der Ansaugleitung (16) verbundene Leitung (40) umfaßt, die eine Verbindung zwischen der zweiten Zylindergruppe (C. - C,) und einer Gasquelle (42) herstellt, und daß ein Steuerventil (44) in dieser Leitung

(40) vorgesehen ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung (46) für das Steuerventil (44) und eine.* Steuereinrichtung (70,72,74,76) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung, die das Steuerventil (44) schließt, wenn das Bremspedal (78) niedergetreten ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung (32) zum Schließen des Ventils (28,30) in der Saugleitung (16), Abtasteinrichtungen (36,38) zum Abtasten des Be-

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triebszustandes der Maschine und eine Steuerschaltung (34) in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung (32) und den Abtasteinrichtungen, die das Ventil (28,30) schließt, wenn die Abtasteinrichtungen einen Maschinenbetrieb mit geringer Last ermitteln.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch g e -

k e η η ζ e i c h η e t, daß die Ansaugleitung (16) einen mit den Zylindern (C₁ - C_fi) verbundenen Ansaugkrümmer (14) einschließt.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch g e kenn ze i c h η et, daß das Ventil (28,30) in der Ansaugleitung (16) ein beweglich in einer Trennwand

"15 (28) angeordnetes Ventilglied umfaßt, und daß das Ventil (28,30) das Innere des Ansaugkrümmers (14) in eine stromaufwärtige Kammer (14a) in Verbindung mit der ersten Zylindergruppe (C₁ - C_) und eine stromabwärtige Kammer (14b) in Verbindung mit der zweiten Zylindergruppe (C₁ - C,) unterteilt.
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9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t, daß die Brennstoffzuführeinrichtung ein Vergaser (18) ist, der nur mit der stromaufwärtigen Kammer (14a) in Verbindung steht, wenn das Ventil (28,30) geschlossen ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ze i ch net, daß die Leitung für die Gaszufuhr eine EGR-Rückleitung (40) ist, die die stromabwärtige Kammer (14b) des Ansaugkrümmers (14) mit dem Auspuffgassystem der Maschine verbindet.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß die EGR-Rückl6itung (40) mit einem Auspuffkrümmer (42) verbunden ist.

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12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (44) der Gaszufuhr-Einrichtung ein unterdruck -betätigtes EGR-Steuerventil ist, das eine Unterdruck-Betätigungskammer (44c) aufweist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch g ekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (46) des Steuerventils (44) ein Dreiwege-Magnetventil

(46) einschließt, das in seiner ersten Stellung die Unterdruck-Betätigungskammer (44c) des Steuerventils (44) mit einer Quelle (16,68) hohen Unterdrucks und einer zweiten Stellung die Betätigungskammer (44c) des Steuerventils (44) mit einer Druckquelle (59) verbindet, deren Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks liegt.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung des Magnetventils (46) einen Bremsschalter (76) einschließt, der bei Niedertreten des Bremspedals (78) ein elektrisches Signal erzeugt, daß eine Steuerschaltung (34) ein elektrisches Signal erzeugt, wenn das Ventil (28,30) in der Ansaugleitung geschlossen ist, und daß eine Einrichtung (72,74) ein elektrisches Signal zur Erregung des Magneten des Magnetventils (46) erzeugt, wenn beide elektrischen Signale des Bremsschalters und der Steuerschaltung (34) vorliegen.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch g e kennzeichnet, daß die Quelle hohen Unterdrucks durch die Ansaugleitung (16) stromabwärts des Vergasers (18) gebildet ist.

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