DE2921507C2

DE2921507C2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2921507C2
Application number: DE2921507A
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Yokosuka Kanagawa Jizuka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1982-01-14
Also published as: IT1116600B; IT7949208A0; GB2040356A; FR2448037A1; FR2448037B1; CA1118304A; AU4757379A; AU529679B2; GB2040356B; DE2921507A1; JPS55104541A; US4316438A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art (DE-PS 6 16 204) ist der Vorteil gegeben, daß die beiden Zylindergruppen im Teilbetrieb betrieben werden können, d.h. daß bei niedriger Belastung nur die erste Zylindergruppe arbeitet und die zweite Zylindergruppe stillgesetzt ist, während bei hoher Belastung beide Zylindergruppen gemeinsam arbeiten.

Will man bei einer solchen Brennkraftmaschine mit in Gruppen unterteilten, gesondert betreibbaren Zylindern beispielsweise zur Verminderung der schädlichen Abgase das Prinzip der Abgasrückführung anwenden, so muß generell eine Verbindung von dem Abgasauslaß zu der Einlaßleitung, d. h. dem Ansaugsystem hergestellt werden. Hierbei tritt jedoch etwa in der Mitte einer solchen Verbindungsanordnung ein sogenannter Pumpverlust auf, der auf die Druckunterschiede zwischen der Einlaßleitung und den Abgasauslaß zurückzuführen ist und insbesondere das Leistungsverhalten der Brennkraftmaschine beeinträchtigt, wenn im niedrigen Belastungsbereich die zweite Zylindergruppe außer Betrieb gesetzt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß auch beim Betreiben mit niedrige Belastung bei einer abgeschalteten Zylindergruppe eine Abgasrückführung ohne Beeinträchtigung des Leistungsverhaltens der ersten Zylindergruppe ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildüngen hiervon sind in den Unteransprüchen aufgeführt

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise eine Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung verwirklicht Zwar ist die Abgasrückführung als solche bei Brennkraftmaschinen grundsätzlich bekannt (DE-OS 2628 091 und DE-OS 2353 908), jedoch dient diese hauptsächlich dem Zweck, die schädlichen Emissionsanteile der Abgase zu reduzieren. Darüber hinaus sind bei

is diesen bekannten Brennkraftmaschinen nicht einzelne Zylindergruppen bei Teillastbetrieb abschaltbar, sondern es arbeiten dort immer alle Zylinder unabhängig von der jeweiligen Belastung. Demgegenüber müssen in Verbindung mit der Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung ganz andere Betriebszustände und Umstände berücksichtigt werden als bei einer Brennkraftmaschine ohne Zylinderabschaltung.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist nun nicht nur das Vorsehen einer Abgasrückführungsleitung, die den Abgasauslaß mit derjenigen Zweigleitung verbindet, die von der Einlaßleitung zu der abschaltbaren zweiten Zylindergruppe führt, sondern daß auch in dieser Abgasrückführungsleitung ein Ventil vorgesehen ist das gegenläufig zu demjenigen Absperrventil arbeitet, das zwischen der Einlaßleitung und der zweiten Zweigleitung vorgesehen ist Demnach ist das in der Abgasrückführungsleitung vorgesehene Ventil offen, wenn das Absperrventil der zu der zweiten Zylindergruppe führenden Zweigleitung geschlossen ist, und geschlossen, wenn das Absperrventil offen ist

Hierdurch wird erreicht daß der Unterschied zwischen den Drücken an der Einlaßseite und der Abgasauslaßseite der zweiten Zylindergruppe verringert wird, so daß sich ein geringerer Pumpverlust ergibt, wenn die zweite Zylindergruppe abgeschaltet ist Es läßt sich daher die Abgasrückführung zur zweiten Zylindergruppe durchführen, ohne daß beim Betrieb der Brennkraftmaschine Leistungsverluste aufgrund von Pumpverlusten in Kauf genommen werden müssen, wenn die zweite Zylindergruppe abgeschaltet wird.

Durch die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale wird erreicht, daß die Möglichkeit des Auftretens von

so Fehlzündungen der ersten Zylindergruppe weitgehdnd eingeschränkt wird, da die für die zweite Zylindergruppe vorgesehene Einlaßkammer ein so kleines Volumen hat, daß nahezu die gesamten, in diese Einlaßkammer eingeleiteten und zurückgeführten Abgasmengen von der zweiten Zylindergruppe angesaugt werden, ohne daß sie zur ersten Zylindergruppe strömen können, wenn das Absperrventil wieder geöffnet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt:

ω F i g. 1 schematisch im Schnitt die Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine hiervon abgewandelte Ausführungsform, F i g. 3A vergrößert im Schnitt das Lufteinlaßsystem der ersten Zylindergruppe und

Fig.3B das Lufteinlaßsystem der zweiten Zylindergruppe.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist die dargestellte Brennkraftmaschine 10 einen Zylinderblock 12 auf, der

eine erste Gruppe aus Zylindern Zl, Z 2 und Z3 sowie eine zweite Gruppe aus Zylindern Z 4, ZS und Z 6 besitzt Weiterhin ist eine Lufteinlaßleitung 14 vorgesehen, innerhalb der ein Drosselventil 16 angeordnet und die stromabwärts in bezug auf das Drosselventil 16 durch eine Trennwand 18 unterteilt ist, so daß eine erste Zweigleitung 20 und eine zweite Zweigleitung 22 gebildet sind. Die erste Zweigleitung 20 führt die angesaugte Frischluft über einen ersten Luftmengenteiler 24 zur ersten Zylindergruppe Z1 — Z3, während die zweite Zweigleitung 22 die angesaugte Frischluft über einen zweiten Luftmengenteiler 26 zur zweiten Zylindergruppe Z4—Z6 führt In der zweiten Zweigleitung 22 ist ein Absperrventil 28 vorgesehen, das in geschlossenem Zustand der Zufuhr von Luft zur zweiten is Zylindergruppe ZA-Zh unterbindet

Wenn die Brennkraftmaschine 10 bei niedriger Belastung läuft, wird sie in Teilzylinderarbeitsweise betrieben, bei der das Drosselventil 16 geöffnet und das Absperrventil 28 geschlossen ist, se daß die erste Zylindergruppe Zl-Z3 mit Frischluft versorgt wird und demgemäß arbeitet während die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 nicht mit Frischlul t versorgt und somit außer Betrieb gehalten wird. Wenn andererseits die Brennkraftmaschine 10 unter anderen Lastbedingungen läuft, wird sie in Gesamtzylinderarbeitsweise betrieben, bei der sowohl das Drosselventil 16 als auch das Absperrventil 28 geöffnet sind, so daß die beiden Zylindergruppen Zl-Z3 und Z4—Z6 mit Frischluft versorgt und im Betriebszustand gehalten werden, d. h. jo also beide arbeiten.

Die Brennkraftmaschine 10 weist außerdem einen Abgasauslaß 30 auf, der an seinem stromaufwärts gelegenen Teil durch eine Trennwand 32 unterteilt ist, so daß eine der ersten Zylindergruppe Zl-Z3 zugeordnete erste Abgasleitung 34 und eine der zweiten Zylindergruppe Z4—Z6 zugeordnete zweite Abgasleitung 36 gebildet sind. Weiterhin ist eine Abgasrückführungsleitung 38 vorgesehen, die von der zweiten Abgasleitung 36 zur zweiten Zweigleitung 22 führt, um auf diese Weise die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 nach Art eines Bypaß zu umgehen. Die Abgasrückführungsleitung 38 weist ein Abgasrückführungsventil 40 auf, das bei geringer Belastung der Brennkraftmaschine 10 geöffnet ist, um die Umwälzung bzw. Rückführung der Abgase von der zweiten Abgasleitung 36 zur zweiten Zweigleitung 22 zu ermöglichen. Dies verringert den Unterschied zwischen den Drücken in der zweiten Zweigleitung 22 und der zweiten Abgasleitung 36, so daß dadurch auch der Pumpverlust der außer Betrieb gesetzten zweiten Zylindergruppe Z4—Z6 reduziert wird. Die über die Abgasrückführungsleitung 38 zurückgeleiteten Abgase sind weitgehend, wenn nicht sogar vollständig, von den Abgasen der ersten Zylindergruppe Zi-Z 3 isoliert Dies ermöglicht es, die Temperatur der Abgase auf einem hohen Niveau zu halten, wobei die Abgase dann an einer nicht dargestellten, weiter stromabwärts gelegenen Stelle in einem Katalysator eingeleitet werden, was zur Folge hat, daß sie nur einen äußerst geringen Anteil an eo Schmutzpartikeln enthalten.

Wenn die zweite Zweigleitung 22 ein großes Volumen aufweist und eine große Menge von über die Abgasrückführungsleitung 38 zurückgeleitetem Abgas dann in diese zweite Zweigleitung 22 eindringt, kann unter bestimmten Umständen nicht ausgeschlossen werden, daß einerseits ein Teil der Abgase über das Absperrventil 28 in die ^rste Zylindergruppe Zl-Z3 strömt und dort Fehlzündungen hervorruft und da9 andererseits ein flbergroBer Anteil der Abgase in die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 strömt und dort Fehlzündungen hervorruft wenn die Brennkraftmaschine 10 zum Teilzylinderbetrieb in Gesamtzylinderbetrieb umgeschaltet wird.

Dieses unter Umständen mögliche Auftreten von Fehlzündungen wird bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig.2 verhindert bei der die Trennwand 18 in der Einlaßleitung 14 entfernt und stattdessen das Absperrventil 28 derart in der Einlaßleitung 14 angeordnet ist daß es diese Einlaßleitung 14 in eine gemeinsame Einlaßkammer 42 für beide Zylindergruppen Zl-Z3 sowie Z4—Z6 und in eine kleine Einlaßkammer 44 für lediglich die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 unterteilt die mit dem zweiten Luftmengenteiler 26 in Verbindung steht jedoch bei geschlossenem Absperrventil 28 vom ersten Luftmengenteiler 24 isoliert ist Der Auslaß der Abgasrückführungsleitung 38 ist mit der kleinen Einlaßkammer 44 verbunden. Außerdem ist die Abgasrückführungsleitung 38 stromaufwärts in bezug auf das Abgasrückführungsventil 40 mit einem größeren Rohr-Durchmesser versehen, wodurch eine Sammelkammer 46 gebildet wird. Diese dient zur Pufferung der Strömung der zurückgeführten Abgase, so daß dadurch eine vergrößerte Abgassaugleistung erzielt wird.

Wie aus Fig.3A und 3B ersichtlich, ist das Lufteinlaßsystem für die jeweilige Zylindergruppe Z1—Z3 bzw. Z4—Z6 jeweils aus zwei Blöcken 48, SO gefertigt die an Ort und Stelle miteinander verbunden werden. Der Block 48 bildet in seinem Innern die gemeinsame Einlaßkammer 42, den ersten Luftmengenteiler 24 (F i g. 3A) und den zweiten Luftmengenteiler 26 (Fig.3B). Demgegenüber ist der Block SO in seinem Innern mit einer Verbindungskammer 52, welche in der aus Fig.3A ersichtlichen Weise die gemeinsame Einlaßkammer 42 mit dem ersten Luftmengenteiler 24 verbindet, der Sammelkammer 46, der kleinen Einlaßkammer 44 und einer weiteren Verbindungskammer 54 versehen, welche die gemeinsame Einlaßkammer 42 mit der kleinen Einlaßkammer 44 verbindet, wie aus F i g. 3 B ersichtlich. Das Absperrventil 28 ist in einer Trennwand 56 zwischen der Verbindungskammer 54 und der kleinen Einlaßkammer 44 vorgesehen. Das Abgasrückführungsventil 40 ist oberhalb derjenigen Öffnung angeordnet, welche die Sammelkammer 46 mit der kleinen Einlaßkammer 44 verbindet.

Das Absperrventil 28 steht in Antriebsverbindung mit einer Membran 58, die ein Gehäuse in zwei Kammern 60, 62 unterteilt. Die erste Gehäusekammer 60 ist an eine Unterdruckquelle angeschlossen, während die zweite Gehäusekammer 62 zur Atmosphäre geöffnet ist. Innerhalb der ersten Gehäusekammer 60 ist eine Feder 64 vorgesehen, welche die Membran 58 in Richtung der zweiten Gehäusekammer 62 drückt und dadurch normalerweise das Absperrventil 28 offen hält. Wenn dann die erste Gehäusekammer 60 evakuiert wird, bewegt sich die Membran 58 gegen die Kraft der Feder 64 in Richtung der ersten GehäuseUammer 60, so daß das Absperrventil 28 geschlossen wird.

In gleicher Weise steht das Abgasrückführungsventil 40 in Wirkverbindung mit einer Membran 68, die ein Gehäuse in zwei Kammern 70, 72 unterteilt. Die erste riehäusekammer 70 ist an eine Unterdruckquelle angeschlossen, während die zweite Gehäusekammer 72 zur Atmosphäre geöffnet ist. Innerhalb der ersten Gehäusekammer 70 ist eine Feder 74 vorgesehen,

welche die Membran 68 in Richtung der zweiten Gehäusekammer 72 drückt und dadurch das Abgasrückführungsventil 40 normalerweise geschlossen hält. Wenn dann die erste Gehäusekammer 70 evakuiert wird, wird hierdurch die Membran 68 gegen die Kraft der Feder 74 in Richtung der ersten Gehäusekammer 70 bewegt, so daß das Abgasrückführungsventil 40 geöffnet wird.

Wenn die Brennkraftmaschine 10 mit hoher Belastung betrieben wird, sind das Drosselventil 16 und das Absperrventil 28 geöffnet, während das Abgasrückführungsventil 40 geschlossen ist, so daß die über die Einlaßleitung 14 in die gemeinsame Einlaßkammer 42 angesaugte Frischluft über den ersten Luftmengenteiler 24 in die erste Zyiindergruppe Zi-Z 3 und außerdem !5 auch über die kleine Einlaßkammer 44 und den zweiten Luftmengenteiler 26 in die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 geleitet wird. Außerdem wird auch in sämtliche Zylinder Z1—Z6 von einem nicht dargestellten Brennstoffzufuhrsystem Brennstoff eingeleitet Die Brennkraftmaschine 10 läuft daher im Gesamtzylinderbetrieb, bei dem die beiden Zylindergruppen Zl-Z3 und Z 4—Z 6 arbeiten.

Wenn sich demgegenüber die Brennkraftmaschine 10 im Zustand geringer Belastung befindet, ist das Absperrventil 28 geschlossen, so daß die Luftzufuhr zur zweiten Zylindergruppe Z4—Z6 unterbrochen ist. Demgegenüber ist das Abgasrückführungsventil 40 geöffnet, so daß die Abgase der zweiten Zylindergruppe Z4—ΖΘ über die Abgasrückführungsleitung 38 in die kleine Einlaßkammer 44 zurückgeleitet werden. Außerdem ist selbstverständlich die Zufuhr von Brennstoff in die zweite Zyiindergruppe Z4—Z6 unterbrochen. Es läuft daher die Brennkraftmaschine 10 im Teilzylinderbetrieb, bei dem die erste Zylindergruppe Zl-Z3 arbeitet, während die zweite Zylindergruppe Z4-Z6 außer Betrieb ist.

Wenn dann die Brennkraftmaschine 10 vom Teilzylinderbetrieb in den Gesamtzylinderbetrieb umgeschaltet, d. h. das Absperrventil 28 geöffnet und das Abgasrückführungsventil 40 geschlossen wird, wird Frischluft über die gemeinsame Einlaßkammer 42 und die Verbindungskammer 54 in die kleine Einlaßkammer 44 und von da aus über den zweiten Luftmengenteiler 26 in die zweite Zylindergruppe Z4—Z6 angesaugt, wobei diejenigen Abgase, die sich zuvor noch in der kleinen Einlaßkammer 44 und dem zweiten Luftmengenteiler 26 befunden haben, in keiner Weise durch die gemeinsame Einlaßkammer 42 in die erste Zylindergruppe Zl-Z3 strömen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe, die jeweils wenigstens einen Zylinder hat, einer Einlaßleitung, in der ein Drosselventil vorgesehen ist und die stromab des Drosselventils in eine zu der ersten Zylindergruppe führende erste Zweigleitung und in eine zu der zweiten Zylindergruppe führende zweite Zweigleitung unterteilt ist, einem Abgasauslaß für die beiden Zylindergruppen und einem Absperrventil, das zwischen der Einlaßleitung und der zweiten Zweigleitung vorgesehen und geschlossen ist, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine unter einem vorbestimmten Wert liegt, dagegen bei hoher Belastung geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaß (30) mit der zweiten Zweigleitung (22) über eine Abgasrückführungsleitung (38) verbunden ist, in der ein Abgasrückführungsventil (40) vorgesehen ist, das beim geschlossenen Absperrventil (28) offen und beim geöffneten Absperrventil (28) geschlossen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite Zylindergruppe (ZA, Z5, Z%) von der zweiten Zweigleitung (22), dem Absperrventil (28) und dem Abgasrückführungsventil (40) eine Einlaßkammer (44) gebildet ist, die ein kleines Volumen hat

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführungsleitung (38) stromauf des Abgasrückführungsventils (40) eine Sammelkammer (46) besitzt, die von einem durchmessergrößeren Teil der Abgasrückführungsleitung (38) gebildet ist.