DE2946018C2

DE2946018C2 - Brennkraftmaschine mit mehreren, in eine erste und zweite Gruppe unterteilten Zylindern

Info

Publication number: DE2946018C2
Application number: DE2946018A
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Yokosuka Kanagawa Iizuka; Fukashi Yokohama Kanagawa Sugasawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-12
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1982-08-19
Also published as: GB2036862B; GB2036862A; DE2946018A1; JPS5581243A; US4308831A; FR2444164B1; JPS5744812B2; FR2444164A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 29 00 953 bekannten Brennkraftmaschine arbeiten die Zylinder der ersten Gruppe dauernd, während die Zylinder der zweiten Gruppe nur dann arbeiten, wenn eine bestimmte Mindestbelastung der Brennkraftmaschine erreicht wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs erhöht, da bei niedriger Belastung der Brennkraftmaschine die von der Brennkraftmaschine zu leistende Arbeit allein von der ersten Gruppe der Zylinder aufgebracht wird, während die zweite Gruppe der Zylinder inaktiv geschaltet ist, wodurch die Zylinder der ersten Gruppe mit einer in bezug auf die Gesamtbelastung der Brennkraftmaschine relativ höheren Belastung arbeiten.

Um Pumpverluste der inaktiven zweiten Gruppe der Zylinder zu vermeiden, wird über die Abgasrückführleitung und das Abgasrückführventil Abgas an die zweite Zweigleitung zurückgeführt, so daß dieses Abgas durch die inaktive zweite Gruppe von Zylindern an die Abgasleitung zurückgeleitet wird. Selbst wenn ein Absperrventil zwischen der Ansaugleitung und der zweiten Zweigleitung vorgesehen ist, um beim inaktiven Betrieb der zweiten Gruppe von Zylindern diesen die Zufuhr von Ansaugluft zu sperren, besteht die Gefahr, daß das über die Abgasrückführleitung in die zweite Zweigleitung zurückgeleitete Abgas durch das geschlossene Absperrventil hindurch in die erste Zweigleitung strömen kann, wo es zu einer instabilen Verbrennung in ίο der ersten Gruppe der Zylinder führt

Aus der GB-PS 3 97 824 ist eine Brennkraftmaschine insbesondere für in größeren Höhen fliegende Flugzeuge bekannt, bei der aufgrund der in großen Flughöhen abnehmenden Luftdichte einige der Zylinder der Brennkraftmaschine inaktiv geschaltet werden und mit den von den anderen Zylindern der Brennkraftmaschine zurückgeführten Abgasen arbeiten. Zu diesem Zweck sind Drei-Wege-Veruile vorgesehen, die eine Abschaltung der Frischluftzufuhr und gleichzeitige Einschaltung einer Abgasrückführung an bestimmte Zylinder ermöglichen.

Aus der DE-PS 6 16 204 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine zweite Gruppe von Zylindern unterhalb einer bestimmten Mindestbelastung der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, indem ein Absperrventil stromab der Drosselklappe in einer zweiten, zu der zweiten Gruppe von Zylindern führenden Zweigleitung geschlossen wird, so daß diese zweite Gruppe von Zylindern kein Luft-Kraftstoff-Gemisch mehr erhält. Eine erste Zweigleitung führt dagegen das Luft-Kraftstoff-Gemisch unverändert der ersten und aktiven Gruppe von Zylindern zu.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß in die zweite Zweigleitung zurückgeführte Abgase über das geschlossene Absperrventil nicht in die erste Zweigleitung gelangen können. Bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine stellt das Rückschlagventil in der zweiten Zweigleitung sicher, daß bei einer Rückführung von Abgasen in diese und damit an die zweite Gruppe der Zylinder keine Abgase an die erste Zweigleitung, die zu der ersten Gruppe von Zylindern führt, gelangen können, da dann das Rückschlagventil unter Wirkung der zurückgeführten Abgase geschlossen ist. Werden andererseits keine Abgase an die zweite Zweigleitung zurückgeführt, soll also auch die zweite Gruppe von Zylindern arbeiten, so wird das Rückschlagventil durch die von der Ansaugleitung her in die zweite Zweigleitung einströmende Ansaugluft geöffnet. Dadurch wird sichergestellt, daß unabhängig vom Vorsehen eines besonderen Absperrventils zwischen der Ansaugleitung und der zweiten Zweigleitung zum Unterbinden der Zufuhr von Ansaugluft an die abgeschaltete zweite Gruppe von Zylindern an diese zurückgeführte Abgase nicht in die erste Zweigleitung und damit zu der ersten Gruppe von Zylindern gelangen können, wo sie zu einer instabilen Verbrennung des Gemisches führen würden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 schematisch einen Schnitt einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung, Fi g. 2 einen vergrößerten Schnitt des maßgeblichen

Abschnitts des Ansaugkanals mit der Absperranordnung,

Fig.3 einen Längsschnitt des Ansaugkanals, der mit einem Rückschlagventil versehen ist,

Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 3, und

Fig.5 einen vergrößerten Schnitt des maßgeblichen Abschnitts des Ansaugkanals, wobei das Absperrventil fortgelassen isL

In Fi g. 1 ist eine Sechs-ZyÜnder-Brennkraftma'chine geteilter Bauart gezeigt, die einen Motorblock 10 mit mehreren Zylindern aufweist, die in eine erste und eine zweite Gruppe aufgeteilt sind, wobei jeder der Zylinder mit einem Kraftstoffeinspritzventil .4, (i = 1 bis 6) ausgerüstet ist, einer Ansaugleitung 12, die in ihrem Inneren mit einer Drosselklappe 14 versehen ist und stromabwärts von dieser in eine erste und eine zweite Zweigleitung 16 und 18 aufgeteilt ist, wobei die erste Zweigleitung 16 zur ersten Gruppe der Zylinder # 1 bis # 3 führt und die zweite Zweigleitung 18 zur zweiten Gruppe der Zylinder # 4 bis 6 führt, und wobei die zweite Zweigleitung 18 an ihrem Eintritt mit einem Absperrventil 20 versehen ist, einer Abgasleitung 22, die an ihrem stromabwärts gelegenen Ende mit einen Katalysator 24. wie etwa einen Drei-Wege-Katalysator, versehen ist, wobei die Abgasleitung 22 stromabwärts vom Katalysator 24 in eine erste und eine zweite Zweigleitung 26 und 28 aufgeteilt ist, von denen die erste Zweigleitung 26 mit der ersten Zylindergruppe und die zweite Zweigleitung 28 mit der zweiten Zylindergruppe in Verbindung steht, einer Abgasrückführungsleitung 30, die an ihrem einen Ende i» die zweite Zweigleitung 28 der Abgasleitung 22 mündet und mit ihrem anderen Ende in die zweite Zweigleitung 18 der Ansaugleitung 12 mündet, und einem Abgasrückführventil 32, das in der Abgasrückführleitung 30 vorgesehen ist.

Wenn die Brennkraftmaschine unter niedriger Last arbeitet, so wird sie in ihre Betriebsart mit Teilzylinderbetrieb geschaltet, d. h. das Absperrventil 20 wird geschlossen, um den Ansaugluftstrom durch die zweite Zweigleitung 18 hindurch zur zweiten Zylindergruppe zu unterbrechen, und die Kraftstoffeinsprit/ventile A 4 bis A 6 werden geschlossen, um das Einspritzen von Kraftstoff in die zweite Zylindergruppe einzustellen. Die zweite Zylindergruppe wird also abgeschaltet. Zusätzlich öffnet das Abgasrückführventil 32, um Abgas durch die Abgasrückführleitung 30 in die zweite Zweigleitung IP der Ansaugleitung 12 zu e/möglichen. in dieser den Unterdruck zu verringern, und die Pumpverluste in der zweiten Zylindergruppe zu verringern.

Eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 34 spricht auf die Ausgangssignale eines Ansaugluftsfromfühlers und eines Drehzahlfühlers 38 an, um die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die über jedes Kraftstoffeinspritzventil A; (i = 1 bis 6) in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wird, und um ein Kraftstoffeinspritzimpulssignal unmittelbar an jedes der Kraftstoffeinspritzventile Λ 1 bis Λ 3 und auch über eine Steuereinrichtung 40 an jedes der Kraftstoffeinspritzventile A 4 bis A 6 zu geben. Die Steuereinrichtung 40-spricht auf Betriebszustände niedriger Last an, um die Zufuhr von Kraftstoffeinspritzimpulssignalen zu den Einspritzventilen A 4 bis A 6 zu unterbrechen, das Absperrventil 20 zu schließen und das Abgasrückführventil 32 zu öffnen. Die Steuereinrichtung 40 kann so ausgelegt sein, daß sie eine niedrige Last in Übereinstimmung mit der Impulsbreite der Einspritzimpulssignalc erfaßt, die von ihr abgegeben werden.

Das Absperr- und Abgasrückführventil 20 und 32 können mit elektromagnetischen Ventilen ausgeführt werden, die auf ein Treibersigna! von der Steuereinrichtung 40 ansprechen, um wahlweise Unterdruck oder Atmosphärendruck in die Servokammer von membranbetätigten Ventilen einzulassen.

In einer solchen Brennkraftmaschine wird während

ίο des Teilzylinderbetriebs im wesentlichen die gesamte Abgasmenge, die von der zweiten Zylindergruppe abgegeben wird, in diese zurückgeführt, ohne daß gekühlte Frischluft durch die Abgasleitung 22 strömt.

Dieses gestattet einen hohen Wirkungsgrad des Katalysators 24 zum Reinigen der Abgase und auch eine genaue Regelung des Luft-Krafistoffverhältnisses mit Hilfe eines Sauerstoffühlers, der in der Abgasleitung 22 vorgesehen ist.

Andererseits hat eine solche Brennkraftmaschine die Neigung, daß Abgase, die in die zweite Zweigleitung 18 der Ansaugleitung 12 zurückgeführt werden, durch das Absperrventil 20 hindurch in dessen erste Zweigleitung 16 strömen und die Verbrennung in der ersten Zylindergruppe erschweren, wenn die Brennkraftmaschine vom Teilzylinderbetrieb in die Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird. Das heißt, während des Teilzylinderbetriebs öffnet das Abgasrückführventil 32, so daß im wesentlichen die gesamte Menge an Abgasen, die von der zweiten Zylindergruppe abgegeben wird, in die zwene Zweigleitung 18 der Ansaugleitung 12 zurückgeführt wird, um in dieser etwa Atmosphärendruck zu bewirken, während ein Unterdruck, der dem Öfinungsgrad der Drosselklappe 14 entspricht, in der ersten Zweigleitung 16 auftritt. Der Druckunterschied zwischen der ersten und zweiten Zweigleitung 16 und 18 verursacht eine Strömung der Abgase durch das Absperrventil 20 hindurch von der zweiten Zweigleitung 18 in die erste Zweigleitung 16. Obwohl das Abgasrückführventil 32 schließt und der Unterdruck auch in der zweiten Zweigleitung 18 auftritt, wenn die Brennkraftmaschine in die Betriebsart mit allen Zylindern geschaltet wird, werden die Abgase, die in die zweite Zweigleitung 18 abgegeben wurden, durch das Absperrventil 20 hindurch in die erste Zweigleitung 16 zu dem Zeitpunkt hindurchströmen, bei dem in die Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird, so daß die Gemische in der ersten Zyiindergruppe ein beträchtliches Übermaß an Abgasen enthalten, was eine schlechte Kraftstoffverbrennung und schlechte Motorleistung verursacht.

Selbst wenn statt Abgas Luft aus der zweiten Zweigleitung 18 in die erste Zweigleitung 16 strömt, wenn die Teilzylinderbetriebsart in eine Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird, gelangt Luft in die erste Zylindergruppe, um dort die Gemische abzumagern, was ebenfalls eine schlechte Kraftstoffverbrennung verursacht. Eine solche Gemischabmagerung verursacht ein fühlbar schlechtes Fahrverhalten in dem Zeitpunkt, bei dem in die Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird, insbesondere dann, wenn das Gaspedal rasch niedergedrückt wird, um ausgehend von niedriger Last eine Beschleunigung vorzunehmen.

Die erste Verbrennung in der zweiten Zylindergruppe unmittelbar nachdem die Kraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzventile A4 bis A6 wieder begonnen wurde, wird mit Gemischen vorgenommen, die eine große Menge an Abgas enthalten, so daß die Kraftstoffverbrennung verhältnismäßig schlecht ist.

Allerdings hat eine solche schlechte Kraflstoffverbrennung in der zweiten Gruppe der Zylinder, die abgeschaltet war, nur eine vernachlässigbare Wirkung auf die Motorleistung, verglichen mit der Verbrennung in der ersten Gruppe der Zylinder.

Obwohl zum Verhindern der Abgasströmung durch das Absperrventil 20 hindurch aus der zweiten Zweigleitung 18 in die erste Zweigleitung 16 auch der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 höher gehalten werden kann, als der in der ersten Zweigleitung 16, so verringert dieses merklich die angestrebte Verringerung der Pumpverluste.

In Fig.2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein Rückschlagventil 42 in der zweiten Zweigleitung 18 der Ansaugleitung 12 stromabwärts vom Absperrventil 20 vorgesehen ist, um Abgase, die in die zweite Zweigleitung 18 abgegeben wurden, daran zu hindern, in die erste Zweigleitung 16 hineinzuströmen, wenn vom Teilzylinderbetrieb in die Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird. Das Rückschlagventil 42 öffnet, wenn Luft von der Ansaugleitung 12 in die ■ zweite Zweigleitung 18 strömt, verhindert aber den Strom von Abgas aus der zweiten Zweigleitung 18 in die Ansaugleitung 12.

In Fig. 3 und 4 ist die zweite Zweigleitung an einer Stelle 44 derart abgesetzt, daß ihr stromabwärts gelegener Abschnitt stromabwärts vom Absperrventil 20 im Durchmesser vergrößert ist. Das Rückschlagventil 42 weist ein scheibenförmiges Ventilelement 46 auf, das an einer Welle schwenkbar angebracht ist, die sich innerhalb des Abschnitts der Zweigleitung 18 mit großem Durchmesser quer erstreckt, und zwar so, daß das Ventilelement 46 seinen Abschnitt mit kleinem Durchmesser öffnet, wenn es von Luft verschoben wird, die aus dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser in den Abschnitt mit großem Durchmesser strömt, aber den Abschnitt mit kleinem Durchmesser verschließt, um zu verhindern, daß Abgas, das in die zweite Zweigleitung 18 eingebracht wird, aus dem Abschnitt mit großem Durchmesser in den Abschnitt mit kleinem Durchmesser strömt.

Bei der Betriebsart mit allen Zylindern öffnet das Rückschlagventil 42, um Luft in die zweite Gruppe von Zylindern eintreten zu lassen. Bei dem Teilzylinderbetrieb schließt das Rückschlagventil 42, um Abgas daran zu hindern, aus der zweiten Zweigleitung 18 in die erste Zweigleitung 16 zu strömen, selbst wenn der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 stromabwärts des Rückschlagventils 42 infolge des Schließens des Absperrventils 20 verhältnismäßig niedrig ist, da der Druck in der zweiten Zweigleitung 18 stromabwärts vom Rückschlagventil 42 sich im wesentlichen auf Atmosphärendruck befindet.

Die Anordnung des Absperrventils 20 und des Rückschlagventils 42 in der zweiten Zweigleitung 18 kann das Austreten von Abgas in die erste Zweigleitung verhindern. Dieses führt zu einer stabileren Kraftstoffverbrennung beim Teilzylinderbetrieb.

Wenn vom Teilzylinderbetrieb in die Betriebsart mit allen Zylindern umgeschaltet wird, d.h., wenn das Absperrventil 20 öffnet und der Unterdruck in der ersten Zweigleitung 18 auch in der zweiten Zweigleitung 18 wirksam wird, wird infolge des Druckunterschieds an den gegenüberliegenden Seiten des Rückschlagventils 42 dieses geschlossen gehalten. Somit kann das Rückschlagventil 42 das Abgas daran hindern, in die erste Zweigleitung 16 in dem Augenblick auszutreten, wenn vom Teiizyiinderbeirieb in die Betriebsari mii allen Zylindern umgeschaltet wird. Gleichzeitig schließt das Abgasrückführventil 32, so daß der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 zunimmt. Wenn der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 im wesentlichen gleich dem in der ersten Zweigleitung 16 wird, öffnet das Rückschlagventil 42, um Luft auch in die zweite Zylindergruppe eintreten zu lassen.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Absperrventil 20 fortgelassen ist Wenn der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 stets kleiner gehalten wird als der Unterdruck in der ersten Zweigleitung 16, und zwar beim Teilzylinderbetrieb, dann liegt ein Druckunterschied an den gegenüberliegenden Seiten des Rückschlagventils 42, der das Rückschlagventil 42 geschlossen hält, um den Luftstrom in die zweite Zweitleitung 18 hinein zu unterbrechen. Dieses macht das Absperrventil 20 entbehrlich. Zu diesem Zweck wird eine große Menge, im wesentlichen die Gesamtmenge, an Abgas, die von der zweiten Zylindergruppe abgegeben wird, in die zweite Zweigleitung 18 zurückgeführt, um den Druck in der zweiten Zweigleitung 18 im wesentlichen auf Atmosphärendruck zu halten. Dabei soll die Abgasrückführleitung 30 und das Abgasrückführventil 32 so ausgelegt sein, daß sie die Rückführung der gesamten Abgasmenge ermöglichen, denn wenn der Unterdruck in der zweiten Zweigleitung 18 höher wird als der Unterdruck in der ersten Zweigleitung 16, dann öffnet das Rückschlagventil 42, so daß Frischluft aus der ersten Zweigleitung 16 in die zweite Zweigleitung 18 strömen würde. Dieses Ausführungsbeispiel gestattet das Fortlassen des Absperrventils 20, das zu einem einfachen Ansaugkanalaufbau führt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit mehreren, in eine erste und zweite Gruppe unterteilten Zylindern, einer mit einer Drosselklappe versehenen Ansaugleitung, die stromab von der Drosselklappe in erste und zweite Zeigleitungen aufgeteilt ist, von denen die erste Zweigleitung zu der ersten Gruppe und die zweite Zweigleitung zu der zweiten Gruppe von Zylindern führen, und einer Abgasrückführleitung mit einem Abgasrückführventil zum Zurückführen von Abgas an die zweite Gruppe von Zylindern, wenn die Brennkraftmaschine unter niedriger Last im Teilzylinderheirieb bei Unterbrechung der Kraftstoff- und Luftzufuhr zur zweiten Zylindergruppe arbeitet, wobei in der zweiten Zweigleitung ein Absperrventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil ein Rückschlagventil (42) -aufweist, das Luft aus der Ansaugleitung in die zweite Zweigleitung hindurchläßt, jedoch eine Abgasströmung von der zweiten Zweigleitung zur Ansaugleitung verhindert.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (42) ein sich nach Maßgabe der über ihm herrschenden Druckdifferenz öffnendes oder schließendes, drehbares Ventilelement (46) in der zweiten Zweigleitung (18) hat.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zweigleitung (18) einen Absatz (44) aufweist, so daß ihr stromabwärts gelegener Abschnitt einen größeren Durchmesser hat, und daß das Ventilelement eine schwenkbar an einer Welle (48) angebrachte Ventilplatte (46) hat, die sich quer innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser der zweiten Zweigleitung erstreckt und im Ruhezustand das stromabwärts gelegene Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser schließt, und öffnet, wenn die Ventilplatte von aus dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser in den Abschnitt mit großem Durchmesser strömender Luft geschwenkt wird.