DE2946017A1

DE2946017A1 - Auspuffkanal fuer verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2946017A1
Application number: DE19792946017
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Etoh; Kazuya Kunii; Toshiaki Tanaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1980-06-12
Also published as: FR2443571A1; JPS5585517U; GB2037370A; FR2443571B1; US4257372A; AU5356779A; DE2946017C2; GB2037370B; CA1140413A; AU528010B2; JPS5849373Y2

Description

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- 3 Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor des aufgeteilten Typs und insbesondere einen Auspuffkanalaufbau für einen derartigen Motor.

Verbrennungsmotoren des aufgeteilten Typs sind bereits bekannt, welche mehrere Zylinder umfassen, die in eine erste und zweite Gruppe aufgeteilt sind, eine Einrichtung, die auf Betriebsbedingungen mit niedriger Last ansprechen, um den Treibstoff- und Frischluftstrom zur zweiten Zylindergruppe zu unterbrechen, um sie außer Betrieb zu halten, sowie einen Auspuffkanal, der an seinem stromabwärts gelegenen Ende mit einem Katalysator versehen ist. Um den Pumpverlust in den außer Betrieb befindlichen Zylindern zu verringern, werden Auspuffgase in die außer Betrieb gesetzten Zylinder wiedereingeleitet, während sich der Motor in Betriebsbedingungen mit niedriger Last befindet. Obwohl derartige Motoren- des aufgeteilten Typs hinsichtlich des wirt- ~ schaftlichen TreibstoffVerbrauchs von Vorteil sind, wird, weil die rückgeführte Abgasmenge zunimmt, die Temperatur der Abgase, die durch den Katalysator hindurchströmen, zu niedrig , um optimale Leistung des Katalysators zu erhalten, was zu schlechten Abgasemissionscharakteristiken führt. Diese Schwierigkeit hat ihren Grund hauptsächlich in den geläufigen Konstruktionen des Aufpuffkanals.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Auspuffkanalaufbau zurVerwendung in einem Verbrennungsmotor des aufgeteilten Typs vorzusehen, um den unmittelbaren Strom der Abgase, die von den arbeitenden Zylindern abgegeben werden, zum Katalysator zu ermöglichen, ohne daß sie in die außer Betrieb befindlichen Zylinder wiedereingeführt werden,um die Temperatur der Abgase, die durch den Katalysator hindurch-

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strömen, hinlänglich hoch zu halten, um eine optimale Leistung des Katalysators zu liefern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dieses Ziel sowie weitere Ziele durch einen Verbrennungsmotor

erreicht, der mehrere Zylinder umfaßt, die in eine J

erste und eine zweite Gruppe aufgeteilt sind, eine Ein- j

richtung, die auf den Motorbetriebszustand mit niedriger ι Last anspricht, um den Treibstoff- und Frischluftstrom j

zur zweiten Zylindergruppe zu unterbrechen, einen i

Auspuffkanal, der an seinem stromabwärts gelegenen Ende I

mit einem Katalysator versehen ist, eine Unterteilung, J

die sich durch den Auspuffkanal bis zur Nähe des Kata- '

lysators erstreckt, um den Auspuffkanal in zwei Kanäle ;

aufzuteilen, von welchen der eine mit der ersten Zylindergruppe und der andere mit der zweiten Zylindergruppe verbunden ist, einen Abgasrückführungskanal, der die zweite Zylindergruppe zur Abgasrückführung überbrückt,, sowie ein Abgasrückführungsventil, das im Abgasrückführungskanal vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, den Abgasrückführungskanal in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen mit niedriger Motorlast zu öffnen.

Es ist gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ein Verbrennungsmotor geoffenbart, der mehrere Zylinder umfaßt, die in eine erste und zweite Gruppe aufgeteilt sind, eine Einrichtung,die auf Motorbetriebsbedingungen mit niedriger Last anspricht, um den Treibstoff- und Frischluftstrom zur zweiten Zylindergruppe hin zu unterbrechen, einen Auspuffkanal,der am stromabwärts gelegenen Ende mit einem Katalysator versehen ist, eine Unterteilung, die sich durch den Auspuffkanal bis zur Nähe des Katalysators erstreckt, um den Auspuffkanal in zwei Kanäle aufzuteilen, von welchen der eine mit der ersten Zylindergruppe und der andere mit der zweiten Zylindergruppe in Verbindung steht, einen Abgasrückführungskanal, der die zweite Zylindergruppe zur Abgasrückführung überbrückt, und ein Abgasrückführungsventil, das im Abgasrückführungskanal vorge-

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sehen ist und dazu eingerichtet ist, diesen in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen mit niedriger Last zu öffnen.

Andere Ziele, Mittel und Vorzüge der Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich .

Die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist bei deren Verständnis behilflich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gebracht wird, darf aber nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise herangezogen werden, sondern ist lediglich zum Zweck der Erläuterung ausgeführt. In den Zeichnungen sind gleiche Teile in den verschiedenen Figuren durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet; es ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Längsschnitts, der einen herkömmlichen Verbrennungsmotor des aufgeteilten Typs zeigt,

Fig. 2 ein Diagramm, in welchem die Temperatur der Auspuffgase beim Eintritt des Katalysators gezeigt ist, aufgetragen gegenüber der Menge der rückgeführten Auspuffgase,

Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Abgastemperatur, die am Katalysatoreingang auftritt, hinsichtlich vorgegebener Abstände £ aufgetragen ist, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Längsschnitts der einen Verbrennungsmotor des aufgeteilten Typs zeigt, welcher einen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführten Auspuffkanalaufbau zeigt.

Vor der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbotspiclc der vorliegenden Erfindung soll kurz der Verbrennungsmotor in Fig. 1 des aufgeteilten Typs aus dem Stand der

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Technik beschrieben werden, um speziell die hieran auftretenden Schwierigkeiten aufzuzeigen.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; der herkömmliche Motor des aufgeteilten Typs umfaßt einen Zylinderblock 10, einen Ansaugkanal 12 und einen Auspuffkanal 14. Der Zylinderblock 10 ist mit einer ersten Gruppe von Zylindern Nr. 1 bis Nr. 3 ausgebildet, sowie einer zweiten Gruppe von Zylindern Nr. 4 bis Nr. 6. Der Ansaugkanal 12 ist in seinem Inneren mit einem Ventil 16 und einer Unterteilung 18 versehen, die sich hierdurch stromabwärts vom Ventil 16 aus erstreckt, um den Kanal in eine erste und eine zweite Zweigleitung 12a und 12b aufzuteilen. Die erste Zweigleitung 12a schließt an die erste Zylindergruppe Nr. 1 bis Nr. 3 an, und die zweite Zweigleitung 12b schließt an die zweite Gruppe von Zylindern Nr. 4 bis Nr. 6 an. Die weite Zweigleitung 12b ist an ihrem Eintritt mit einem Ventil 20 versehen. Der Auspuffkanal 14 ist in eine erste und zweite Zweigleitung 14a und 14b durch eine Trennwand 22 unterteilt, welche sich halbwegs durch den Auspuffkanal 14 erstreckt. Der Auspuffkanal 14 schließt an seinem stromabwärts gelegenen Ende an ein vorderes Rohr 24 an, welches an seinem stromabwärts gelegenen Ende mit einem Katalysator 26 versehen ist.

Wenn sich der Motor in Betriebsbedingungen mit hoher Last befindet, dann öffnen sowohl die Ventile 16 als auch 20, um Frischluft in alle Zylinder Nr. 1 bis Nr. eintreten zu lassen, um sie in Betrieb zu halten. Wenn sich der Motor in Betriebsbedingungen mit niedriger Last befindet, dann öffnet das Ventil 16, um den Eintritt von Frischluft in die erste Zylindergruppe Nr. 1 bis Nr. 3 zu gestatten, um sie in Betrieb zu halten, während das Ventil 20 schließt,, um den Frischluftstrom der zweiten Gruppe von Zylindern Nr. 4 bis Nr. 6 zu unterbrechen, um sie außer Betrieb zu halten.

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Ein Abgasrückführungskanal (EGR-Kanal) 28 ist vorgesehen und öffnet sich mit seinem einen Ende an der Stelle 30 in die zweite Auspuffkanal-Zweigleitung 14b, und das andere Ende öffnet sich an der Stelle 32 in die zweite Ansaugkanalzweigleitung 12b. Der Abgasrückführungskanal 28 ist in seinem Inneren mit einem Abgasrückführungsventil 34 versehen, welches auf Motorbetriebsbedingungen mit hoher Last anspricht, um den Abgasrückführungskanal 28 zu schließen und auf Motorbetriebsbedingungen mit niedriger Last anspricht, um den Abgasrückführungskanal 28 zu öffnen, um das Wiedereinleitung von Auspuffgasen in die zweite Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 zu gestatten und hierbei den Druckunterschied zu verringern, der an der Einlaß- und Auslaßseite der zweiten Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 auftritt, um den Pumpverlust in den außer Betrieb gesetzten Zylindern Nr. 4 bis Nr. 6 zu verringern. Die erste Gruppe von Zylindern Nr. 1 bis Nr. 3 wird durch einen anderen Abgasrückführungskanal (nicht gezeigt) überbrückt, um die Abgase hier hinein zurückzuführen.

In einen derartigen herkömmlichen Motor des aufgeteilten Typs ist die Unterteilung 22 derart ausgelegt, daß sie eine derartige Länge aufweist, daß der Abstand £> zwischen dem Punkt P des Schnitts der Mittellinien der zweiten Auspuffkanal-Zweigleitung 14b und des Abgasrückführungskanals 28 und der Mitte des Auslasses der zweiten Auspuff kanalzweigleitung 14b einen Wert -C 1 aufweist, der geringfügig größer ist als 25 mm. Somit werden die Auspuffgase, die von der ersten und zweiten Zylindergruppe abgegenen werden, im Auspuffkanal 14 stromabwärts von der Unterteilung 22 vermischt.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, nimmt, wenn die Menge der in die zweite Zylindergruppe rückgeführter Abgase zunimmt oder Abstand ^ abnimmt, die Abgasmenge, welche aus der ersten Zylindergruppe abgegeben wird

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und unmittelbar in das vordere Rohr 24 strömt, ab, so daß die Temperatur der Abgase, die durch den Katalysator 26 strömen, zu niedrig wird, als daß die optimale Leistung des Katalysators 26 hergestellt würde.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen; dort ist ein Verbrennungsmotor des aufteilten Typs dargestellt, welcher einen Auspuffkanalaufbau aufweist, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Der Auspuffkanal 14 ist in seinem Inneren mit einer Unterteilung 40a versehen, welche sich über seine volle Länge erstreckt und ihn in zwei Kanäle unterteilt, wobei einer an die erste Zylindergruppe Nr. 1 bis Nr. 3 und der andere an die zweite Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 anschließt. Das vordere Rohr 24 ist in seinem Inneren mit einer Unterteilung 40b versehen, welche mit der Unterteilung 40a verbunden ist, um eine Gesamtunterteilung 40 zu bilden, die sich von der Auspuffseite des Zylinderblocks 10 bis zum Katalysator 26 erstreckt, um getrennte Auspuffgasströmungen zu ermöglichen, welche von der ersten und zweiten Zylindergruppe abgegeben werden, und zwar ohne deren Vermischung, bis sie den Katalysator 26 erreichen. Wenn sich der Motor bei Betriebsbedingungen mit niedriger Last befindet, dann schließt das Ventil 20, um die Frischluft zur zweiten Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. abzusperren/ und zusätzlich schließt eine Ventileinrichtung (nicht gezeigt), um den Treibstoffstrom zur zweiten Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 zu unterbinden, so daß die zweite Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 außer Betrieb gehalten wird. Das Abgasrückführungsventil 34 ist dazu eingerichtet, daß es in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen mit niedriger Last öffnet, um das Wiedereinleiten von Auspuffgasen durch den Abgasrückführungskanal 28 in die zweite Zylindergruppe Nr. 4 bis Nr. 6 zu ermöglichen. Die Auspuffgase, die in die zweite Zylinder-

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gruppe zurückgeführt wurden, sind lediglich jene, welche aus der zweiten Zylindergruppe abgegeben waren. Die Auspuffgase,die von der ersten Zylindergruppe Nr. 1 bis Nr. 3 abgegeben werden, strömen unmittelbar zum Katalysator 26, ohne in den Abgasrückführungskanal 8 zu fließen. Somit werden die Auspuffgase, die durch den Katalysator 26 hindurchströmen, bei einer Temperatur gehalten, die hinlänglich hoch ist, um die optimale Leistung des Katalysators 26 zu erzielen. Obwohl die Unterteilung 4 0 sich bis zum Katalysator 26 hin erstreckt und nur die Auspuffgase, die von den außer Betrieb gestellten Zylindern abgegeben werden, in diese eingeführt werden, besteht keine Möglichkeit, daß man die gegen den Pumpverlust gerichtete Wirkung bzw. Leistungsfähigkeit verliert.

Obwohl die Unterteilung 40 gemäß der Darstellung und Beschreibung sich bei diesem Ausführungsbeispiel bis zum Katalysator 26 erstreckt, wird vermerkt, daß sie auch mit ihrem stromabwärts gelegenen Ende um einen Abstand vom Katalysator 26 entfernt sein kann, solange der Abstand £ hinlänglich größer ist als der Wert /1. D. h., die Menge der Abgase, die von der ersten Zylindergrupee abgegeben werden und in den Abgasrückführungskanal 28 strömen, nimmt ab, und die Abgase, die durch den Katalysator 26 strömen, wird bei einer höheren Temperatur gehalten, wenn der Abstand £ zunimmt.

Es ist deshalb ersichtlich, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Auspuffkanalaufbau für einen Verbrennungsmotor des aufgeteilten Typs vorgesehen wurde, um es zu gestatten, daß die Temperatur der Auspuffgase, die durch einen Katalysator hindurchströmen, hochgehalten wird, um eine optimale Leistung des Katalysators zu liefern, welche dem oben ausgeführten Ziel und Vorteil Genüge leistet.

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ORIGINAL IiMSPECTED

Claims

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P. H. JAKOB
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8 MÜNCHEN
MAXIMILIANSTRASSE «3
14. Nov. 1979

P 14- 439

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED

2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Auspuffkanal für Verbrennungsmotor

Anspruch

Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) mehrere Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 6) , die in eine
erste (Nr. 1 bis Nr. 3) und zweite Gruppe (Nr. 4 bis Nr. 6) aufgeteilt sind,

b) eine Einrichtung, die auf Motorbetriebsbedingungen

mit niedriger Last anspricht, um Treibstoff und Frischluft zur zweiten Zylindergruppe hin abzusperren,

c) ein Auspuffkanal (14, 24), der mit einem Katalysator (26) versehen ist,

d) eine Unterteilung (40 bzw. 40a, 40b), die sich durch den Auspuffkanal bis zur Nähe des Katalysators hin erstreckt, um den Auspuffkanal in zwei Kanäle (14a, 14b) aufzuteilen, von welchen einer an die erste

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ORIGINAL INSPECTED

Zylindergrupee und der andere an die zweite Zylindergruppe anschließt,

e) ein Abgasrückführungskanal (28) , der die zweite Zylindergruppe zur Abgasrückführung überbrückt, und

f) ein Abgasrückführungsventil (34), das im Abgasrückführungskanal vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, den Abgasrückführungskanal in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen mit niedriger Last zu öffnen-

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