DE2900616A1 - Verbrennungsmotor mit zweifachem ansaugsystem - Google Patents

Verbrennungsmotor mit zweifachem ansaugsystem

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DE2900616A1
DE2900616A1 DE19792900616 DE2900616A DE2900616A1 DE 2900616 A1 DE2900616 A1 DE 2900616A1 DE 19792900616 DE19792900616 DE 19792900616 DE 2900616 A DE2900616 A DE 2900616A DE 2900616 A1 DE2900616 A1 DE 2900616A1
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valve
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Yukihiro Etoh
Toshiaki Tanaka
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Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER
□RING ■ A-EtCAUECH
K. SCHUMANN
P. M. JAKOB
OfL-ING
G. BEZOLO
8 MÜNCHEN 22
MAXlMlLfAlMSTRASSE 43
P 13 281
Verbrennungsmotor mit zweifachem Ansaugsystem
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem zweifachen Ansaugsystem, wobei das primäre Ansaugsystem eine erste Fluidladung in einen Zylinder bei sämtlichen Motorbetriebsbedingungen so einleitet, dass darin eine Verwirbelung stattfindet, während das sekundäre Ansaugsystem eine zweite Fluidladung in den Zylinder in einer solchen Richtung einleitet, dass die Wirbelbewegung der ersten von dem primären Ansaugsystem abgegebenen Fluidladung unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen beeinträchtigt und verringert wird, so dass der volumetrische Wirkungsgrad des Motors auf
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TELEFON (OSB) 32 2862 TELEX OS-SB 38Ο TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
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einem ausreichend hohen Niveau verbleibt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Abgasrückführsystem für einen Verbrennungsmotor vorbeschriebener Art.
Zur besseren Verdampfung der Treibstofftropfen und zur Erhöhung der Flammenausbreitung wird bekanntlich das Lufttreib— stoffgemisch um die Zylinderachse in Verwirbelung gebracht. Hierdurch lässt sich eine stabilere Verbrennung bei geringen und mittleren Belastungen erzielen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Arten der Treibstoffgemischzuführung vorgeschlagen, damit die Verwirbelung des Gemisches um die Zylinderachse vorliegt, z.B. wurde dies durch komplizierte Gestaltung der Einlassleitung oder durch Vorsehen ummantelter Einlassventile erzielt. Bei Verwendung einer solchen komplizierten Ansauganordnung fällt der volumetrische Wirkungsgrad des Motors, bei hohen Belastungen ab und sinkt daher bei Voll- oder Hochlastbetrieb die Motorabtriebsleistung.
Um ein Abfallen des volumetrischen Motorwirkungsgrades zu verringern, hat man schon einen Verbrennungsmotor mit zweifachem Ansaugsystem vorgeschlagen. Beim Betrieb des Motors unter geringer und mittlerer Belastung wird ein Lufttreibstoffgemisch nur von dem primären
Ansaugsystem in den Zylinder zur Verwirkelung um die Zylinderachse eingeführt, während bei hohen Belastungen das sekundäre Ansaugsystem zum Einsatz kommt, um ein Lufttreibstoffgemisch oder Luft in den Zylinder dergestalt einzuleiten, dass die Wirbelbewegung der von dem primären Ansaugsystem stammenden Mischung gehemmt und herabgesetzt wird, so dass der volumetrische Wirkungsgrad des Motors bei einem ausreichend hohen Niveau bleibt.
Bekannt ist weiter, den vorbeschriebenen Motor mit einer Abgasrückführung zu betreiben, um die NOx-Emission zu verringern. Die Abgasrückführung kann über das primäre Ansaug-
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system erfolgen, das mit einer Einlassanordnung zur Schaffung der Verwirbelung versehen ist. Da bei dem Abgas rückführsy stern hinsichtlich der Übertragung einer Änderung des Ansaugunterdruckes wegen des Vorsehens der die Verwirbelung schaffenden. Anordnung eine Zeitverzögerung vorliegt, ergibt sich während des Beschleunigens ein träges Ansprechen auf den Abgasrück— führbedarf. Da weiter während der Beschleunigung das sekundäre Drosselventil des sekundären Ansaugsystems sich voll öffnet, bevor das primäre Drosselventil des primären Ansaugsystems voll geöffnet hat, bildet sich im primären Ansaugsystem kein ausreichend hoher Unterdruck aus, um in den Zylinder eine ausreichend hohe Abgasmenge einzuführen, die dem Abgasrück— führbedarf bei Beschleunigung entspricht.
Wenn die Abgasrückführung durch das sekundäre Ansaugsystem vorgenommen wird, mischt sich das rückgeführte Abgas während des Motorbetriebes unter geringer und mittlerer Belastung nicht zufriedenstellend mit dem vom primären Ansaugsystem angesaugten Lufttreibstoffgemisch, da unter diesen Betriebszuständen das rückgeführte Abgas von dem sekundären. Ansaugsystem und das Lufttreibstoffgemisch vom primären Ansaugsystem einander nicht treffen oder miteinander vermischen, bis sie in den Zylinder hineingelangen. Daher findet während des Motorbetriebs bei niedrigen und mittleren Belastungen eine grobe Verbrennung statt.
Ein Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Beseitigung der vorgenannten Schwierigkeiten durch Vornahme der Abgasrückführung durch das sekundäre Ansaugsystem während der Motorbeschleunigung, um das Ansprechverhalten der Abgasrückführung zu verbessern.
Bezüglich der Lösung dieses Ziels wird auf die Patentansprüche verwiesen.
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Zusammengefasst wird durch die Erfindung ein Otto-Verbrennungsmotor mit zweifachem Ansaugsystem und einem. Abgasrückführsystem geschaffen, bei dem unter Motorbetriebsbedingungen, bei denen sich nur ein primäres Drosselventil öffnet, eine Pluidladung von einem primären Ansaugsystem zur Verwirbelung um die Zylinderachse gebracht wird, während unter Motorbe— triebsbedingungen, bei denen sowohl das primäre als auch sekundäre Drosselventil geöffnet sind, eine Fluidladung von einem sekundären Ansaugsystem die Wirbelbewegung der Fluidladung vom primären Ansaugsystem - hemmt und herabsetzt.
Bei dem Abgasrückführsystem erfolgt die Rückführung des Abgases über das primäre Ansaugsystem beim Motorbetrieb unter niedrigen und mittleren Belastungen. Bei Hochlast erfolgt die Rückführung des. Abgases nicht nur durch das primäre Ansaugsystem, sondern auch durch das sekundäre Ansaugsystem. Hierfür weist das Abgasrückführsystem ein auf die Belastung ansprechendes Ventil auf, welches bei entsprechender Motorbelastung das Abgas in das sekundäre Ansaugsystem an einer Stelle abstromseitig vom sekundären Drosselventil einführt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert« Es zeigen:
Fig. 1 eine schema tische Draufsicht auf einen erfindungsgemäss aufgebauten Verbrennungsmotor,
Fig. 2 eine vergrösserte Teilansicht des in Fig. 1 gezeigten Motors, und
Fig. 3 eine längsgeschnittene Ansicht längs der Schnittlinie III-III in Fig. 1.
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In Fig. 1 betrifft das Bezugszeichen 1 einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor mit zweifachem Ansaugsystem, das Bezugs— zeichen 2 einen Ansaugverteiler und das Bezugszeichen 3 einen Auslassverteiler.
Nach Fig. 2 ist jeder Zylinder 4 mit einem primären Einlassventil 5, einem sekundären Einlassventil 6 und einem Auslassventil 7 versehen.
Das Bezugszeichen 8 betrifft eine primäre Einlassleitung, die so gekrümmt ist, dass sie das Lufttreibstoffgemxsch in den Zylinder 4 derart einleitet, dass dieses um die Zylinderachse herumwirbelt. Das Bezugszeichen 9 betrifft eine sekundäre Einlassleitung, die ein Lufttreibstoffgemxsch oder Luft in den Zylinder 4 so einführt, dass die Wirbelbewegung des Gemisches aus der primären Leitung 8 während des Hochlastbetriebes des Motors gebremst und verringert wird.
Ein Vergaser 10 mit zwei Lufttrichtern weist gemäss Fig. 3 eine primäre Ansaugpassage 11 und eine sekundäre Ansaugpassage 12 auf, wobei sich bei öffnung von einem primären mit dem nicht gezeigten Gaspedal wirkungsmässig verbundenen Drosselventil 11a über eine bestimmte Öffnungsstellung hinaus das sekundäre Drosselventil 12a zu öffnen beginnt.
Die sekundäre Einlasspassage 12 wird durch das sekundäre Drosselventil 12a bei Motorbetrieb unter geringen und mittleren Belastungen geschlossen, so dass ein Lufttreibstoffgemisch aus der sekundären Einlassleitung nur bei Motorbetrieb unter hohen Belastungen austritt. Die primäre Einlassleitung 8 erhält dagegen während sämtlicher Betriebszustände des Motors ein Lufttreibstoffgemxsch.
Zur Rückführung von einem Teil des Abgases erstreckt sich eine Abgasrückf uhr leitung 15 von dem Äuslassverteiler 3 zu
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einem primären Einlassverteiler 13. Zur Steuerung des durch die Abgasrückführleitung 15 strömenden Abgases ist ein Steuerventil 16 in der Abgasrückführleitung 15 angeordnet.
Von der Abgasrückführleitung 15 zweigt an einer Stelle abstromseitig von dem Steuerventil 16 eine Abzweigrückführ— leitung 18 ab. Die Leitung 18 steht in Verbindung mit einem sekundären Einlassverteiler 14.
Ein auf die Belastung ansprechendes Unterbrecherventil 20 ist in der Abzweigleitung 18 angeordnet und öffnet die Leitung für einen Durchfluss des Abgases bei Motorbetrieb unter hohen Belastungen,z.B. bei dem Motorbetrieb, wie er beim Beschleunigen vorliegt.
Das Unterbrecherventil 20 verwendet eine Membraneinrichtung 21 mit einer Membran 22, die eine Unterdruckkammer 23 von einer Atmosphärendruckkammer trennt. Die Unterdruckkammer 23 steht über eine Unterdruckleitung 24 mit der primären Einlassleitung 13 in Verbindung, so dass sie den Ansaugunterdruck in der primären Einlassleitung 13 erhält. Eine Rückzugfeder 25 ist in der Unterdruckkammer 23 angeordnet. Das Unterbrecherventil 20 ist geschlossen,wenn der Motor unter geringer Belastung arbeitet.
Das Steuerventil 16 für die Abgasrückführung hat einen herkömmlichen Aufbau und spricht auf den Motorbetriebszustand an.
Wenn der Motor bei geringer und mittlerer Belastung läuft, öffnet sich das primäre Drosselventil 11a des Vergasers 10, so dass das Lufttreibstoffgemisch durch die primäre Einlassleitung 8 gelangt und die Mischung im Zylinder 4 um die Zylinderachse herumwirbelt.
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Unter diesen Umständen liegt in der Unterdruckkammer 23 ein Unterdruck an, der ausreichend hoch ist, um die Membran dergestalt zu beaufschlagen, dass das Ventil 20 in seine Schiiessteilung, wie dargestellt, gedrückt wird, so dass das rückgeführte Abgas zum primären Verteiler 13 strömt.
Wegen der Verwirbelung im Zylinder 4 vermischen sich die Abgase und das Lufttreibstoffgemisch von der primären Einlassleitung 8 ausreichend miteinander»
Da bei niedrigen und mittleren Belastungen kein Fluid von der sekundären Einlassleitung 9 in den Zylinder 4 eingeführt wird, findet keine Behinderung der Wirbelbewegung im Zylinder 4 statt.
Wenn der Motor unter Belastungen zu arbeiten beginnt, bei denen die NOx-Emission rasch zunimmt, wie dies z.B. beim Beschleunigen der Fall ist, fällt der Unterdruck int primären Einlassverteiler 13 ab, so dass die Rückzugfeder 25 das Ventil 20 in eine geöffnete Stellung drückt.
Das Abgas wird dann in die Abzweigleitung 18 und damit in den sekundären Einlassverteiler 14 gelangen, so dass es über die sekundäre Einlassleitung 9 in den Zylinder 4 strömen kann. Da der in dem sekundären Einlassverteiler 14 anliegende Unterdruck im Vergleich zu dem Unterdruck im primären Einlassverteiler 13 ausreichend hoch ist, um das Abgas in den Zylinder 4 zu führen, wird eine geeignete Menge oder Rate an Abgas in den Zylinder 4 ohne nennenswerte Verzögerung eingeleitet, so dass sich während der Beschleunigung die NOx-Emission wirksam reduzieren lässt.
Bei hohen Belastungen wird das Abgas dem Zylinder 4 hauptsächlich über den sekundären Einlassverteiler 14 entsprechend
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der öffnungsweite des Abgasrückführventils 16 zugeführt, was die Grosse der dem Zylinder 4 über die sekundäre Einlassleitung 9 zugegebenen Fluidladung erhöht. Dies ist hinsichtlich des Abschwächens der Verwirbelung im Zylinder 4 vorteilhaft. Wenn die Wirbelgeschwindigkeit unter solchen Hochlastbedingungen übermässig zunehmen würde, ergäbe sich ein übermässiger Anstieg der an die Kühlflüssigkeit abgeführten Wärmemenge, was eine höhere Energie erforderlich macht, um die Kühlkapazität der Maschine zu erhöhen ,und ferner würde die Flammenausbreitung mit zu hoher Geschwindigkeit erfolgen. Diese ansonsten auftretenden Probleme wurden dadurch gelöst, dass das Abgas hauptsächlich durch die sekundäre Luftleitung 9 bei Motorbetriebsbedingungen unter hohen Belastungen zugeführt wird.
Daraus folgt, dass während Motorbetriebsbedingungen ,wie sie z.B. beim Beschleunigen vorliegen, ohne nennenswerte Zeitverzögerung die geeignete Abgasmenge dem Motor zugeführt wird, was das Ansprechverhalten des Abgasrückführsystems verbessert.
Da weiter das Abgas dem Motor hauptsächlich über die sekundäre Einlassleitung unter Hochlastbetriebsbedingungen zugeführt wird, lässt sich die ansonsten vorliegende Verwirbelung in wirksamer Weise reduzieren.
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Leerseite

Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER
    DIPt-ING.
    - " H. KlNKELDEY
    OR-ING.
    2000616 W. STOCKMAIR
    DR-ING AeE(CMJECH)
    K. SCHUMANN
    β DR REa NAT - OPL-PHYS
    P. H. JAKOB
    OiPL-tNCx-
    G. BEZOLD
    OdFERMAT-
    8 MÜNCHEN 22
    MAXlMlLiANSTRASSE 43
    9. Jan. 1979 281
    Nissan Motor Company, limited
    No. 2, Takara-cho, Kanagawa-kut Yokohama City, Japan
    Verbrennungsmotor mit zweifachem Ansaugsystem
    PATENTANSPRÜCHE
    Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock, in. dem ein Zylinder ausgebildet ist, einem im Zylinder auf- und abbewegbar angeordneten Kolben und einem an einem Ende des Zylinders
    angeordneten Zylinderkopf, gekennzeichnet durch ein primäres Ansaugsystem (8) , das bei sämtlichen Motorbetriebsbedingungen eine erste Fluidladung in den Zylinder so einleitet, dass diese darin verwirbelt wird; ein sekundäres Ansaugsystem (9), das eine zweite Fluidladung in den Zylinder so einleitet, dass die Verwirbelung der ersten Fluidladung
    39/085$
    TELEFON (OBS) 2228 83 TELEX O5-20 300 TEtESRAMME MONAPAT TEt-EKOPIERER
    _2_ 29U0616
    bei einer bestimmten Motorbetriebsbedingung gehemmt wird; ein Abgassystem zur Abführung der Abgase aus dem Zylinder; eine AbgasrückführLeitung (15) r die vom Abgassystem zum
    primären Ansaugsystem führt; ein Steuerventil (1$) für die Abgasrückführung, welches das durch die Abgas rückführ leitung strömende Abgas steuert; eine Abzweigleitung (18), die von. der Abgasrückführleitung an einer Stelle abstromseitig des Steuerventils zum sekundären Ansaugsystem führt; und ein
    zweites Ventil (20) zum Verschliessen der Abzweigleitung, wobei das zweite Ventil entsprechend der Motorbelastung die Abzweigleitung öffnet*
    2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1r dadurch gekennzeichnet , dass das zweite Ventil eine
    Membraneinrichtung (21) aufweist, die auf den Ansaugunter— druck im primären Ansaugsystem anspricht, wobei das zweite Ventil die Abzweigleitung (18) öffnet, wenn der Ansaugunterdruck im primären Ansaugsystem unter einer bestimmten. Höhe liegt.
    9 09839/065$
DE19792900616 1978-02-24 1979-01-09 Verbrennungsmotor mit zweifachem ansaugsystem Ceased DE2900616A1 (de)

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