DE29507349U1

DE29507349U1 - Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren

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Publication number: DE29507349U1
Application number: DE29507349U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-03
Filing date: 1995-05-03
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2005-05-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren sowohl mit Vergaser als auch mit Kraftstoffeinspritzanlage, die insbesondere zur Erhöhung des Wirkungsgrades im Teillastbereich verwendbar ist.

Es ist bekannt, die Menge der dem Motor zugeführten Mischluft und damit auch die Menge des Kraftstoffes durch eine Drosselklappe zu regeln. Die Drosselung hat nachteiligerweise jedoch Leistungsverluste zur Folge, die überwiegend im Teillastbereich wirksam sind; weiterhin ist von Nachteil, daß bei Teillastbetrieb eine Änderung der Ventilerhebungskurve erforderlich ist, wenn das Zurückbleiben von Abgas im Zylinder und eine dadurch verursachte Absenkung des thermischen Wirkungsgrades vermieden werden soll.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch deren Nutzung die oben beschriebenen Leistungsverluste gesenkt und das Verbleiben von Restabgas nach dem Spülen im Zylinder vermieden werden sollen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abschnitt des Saugrohres, der beim Vergasermotor als Zuführtrakt für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und beim Einspritzmotor als Zuführtrakt für die Mischluft dient, in zwei Zuführkanäle aufgezweigt ist. Einer dieser beiden Zuführkanäle ist zur Aufheizung des hindurchströmenden Gases zumindest abschnittweise thermisch mit einem Wärmeübertrager verbunden. An der Stelle, an der die Aufzweigung des Zuführtraktes erfolgt, ist eine Einrichtung zur Beeinflussung der Richtung des hindurchströmenden Gases angeordnet, so daß der Volumenstrom entweder insgesamt oder nur zum Teil in den beheizbaren oder in den nicht beheizbaren Zuführkanal gelenkt werden kann.

Bei Ottomotoren mit Vergaser sollte die Aufzweigung des Saugrohres in Strömungsrichtung gesehen nach Einbringung des Kraftstoffanteiles in die angesaugte Mischluft vorgesehen sein. Bei Ottomotoren mit Kraftstoffeinspritzanlage dagegen sollte das Saugrohr - in Strömungsrichtung gesehen - vor dem Einspritzdüsensitz aufgezweigt sein.

Vorteilhafterweise kann die Primärseite des Wärmeübertragers mit dem Abgaskanal des Motors oder mit einem Zweig des Äbgaskanales verbunden sein, so daß zumindest ein Teil der Abgaswärme auf das durch den beheizbaren Zuführkanal strömende Gas übertragbar ist.

Als Einrichtung zur Beeinflussung der Strömungsrichtung des zuzuführenden Gases kann im einfachen Fall eine bewegliche mechanische Leitklappe vorgesehen sein; alternativ hierzu sind andere technische Lösungen denkbar, z.B. Drehschieber.

Die beiden Zuführkanäle sollten vor dem Verbrennungsraum des Motors wieder vereinigt sein.

Nachfolgend soll die Erfindung am Beispiel eines Ottomotors mit Vergaser näher erläutert werden. Dazu sei angenommen, daß das Saugrohr in Strömungsrichtung gesehen nach Einbringung des Kraftstoffanteiles in die angesaugte Mischluft in einen beheizbaren und einen nicht beheizbaren Zuführkanal aufgezweigt ist und an der Stelle der Verzweigung des Saugrohres eine bewegliche mechanische Leitklappe vorgesehen ist; in den beiden Endstellungen dieser Leitklappe ist jeweils der Zugang zu einem der Zuführkanäle vollständig geschlossen; je nach Position der Leitklappe zwischen ihren Endstellungen ist der Zugang zu dem beheizten Zuführkanal kleiner, gleich groß oder größer als der Zugang zum unbeheizten Zuführkanal, d.h. je größer der Querschnitt des Zuganges zum beheizten Zuführkanal, um so kleiner ist der Querschnitt des Zuganges zum unbeheizten. Der Wärmeübertrager ist in der Nähe des Einlasses zum Verbrennungsraum angeordnet; er kann z.B. bestehen aus einem Doppelmantelrohr mit zwei konzentrischen, unabhängig voneinander zu durchströmenden Hohlräumen und ist in den Zuführkanal für das zu erwärmende Kraftstoff-Luft-Gemisch eingefügt. Das Doppelmantelrohr ist so mit dem Zuführkanal und dem Abgasrohr verbunden, daß es im inneren Hohlraum vom Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches von der Leitklappe in den beheizbaren Zuführkanal gelenkt wird, und in seinem äußeren Hohlraum durch zumindest einen Teil des heißen Abgases durchströmt werden kann.

Die Durchströmung in beiden Hohlräumen sollte im Gegenstrom erfolgen.

Bei Vollastbetrieb wird die Leitklappe so gestellt, daß das gesamte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den unbeheizten Kanal strömen muß. Die so in den Verbrennungsraum gelangende Füllung ist relativ kalt und hat eine große Dichte. Im oberen Teillastbereich dagegen wird ein geringer Anteil des Kraftstoff-Luft-Gemisches über den beheizten Zuführkanal in den Verbrennungsraum geleitet; dieser Anteil wird durch Veränderung der Leitklappenposition um so mehr erhöht, je weiter der Motor im unteren Teillastbereich betrieben wird.

Dabei kommt eine Effektivitätserhöhung im Teillastbereich mit Verdichtungserhöhung durch di'e Volumenvergrößerung bzw. Dichteänderung des erwärmten Kraftstoff-Luft-Gemisches zustande: das Volumen des Kraftstoff-Luft-Gemisches nimmt zufolge der allgemeinen Zustandsgieichung der Gase zu, die Dichte nimmt entsprechend ab; bei entsprechender Erwärmung ist das Volumen des Kraftstoff-Luft-Gemisches verdoppelt, wenn es den Verbrennungsraum erreicht, d.h. unter gleichen Druckverhältnissen beim Ansaugen ist der Energieinhalt im Kraftstoff-Luft-Gemisch halbiert. Die Energiezuführung in Form des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Verbrennungsraum wird also quantitativ über eine Dichteregelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewirkt. Hinzu kommt, daß der Spüldruck über einen großen Leistungsbereich konstant ist, so daß die Spülverluste reduziert und Abgasreste im Verbrennungsraum vermieden werden. Außerdem ist der Zündverzug bei vorgewärmtem Gemisch geringer. Die höhere Verdichtung durch die Vorwärmung des Gemisches und die bessere Ausspülung ergeben einen besseren thermischen Wirkungsgrad.

Die Dichteregelung setzt bei Inbetriebnahme eines kalten Motors zwar verzögert, aber relativ schnell ein. Um der Gefahr der Selbstentzündung des Gemisches zu begegnen, muß die Ansaugtemperatur begrenzt werden, so daß auf eine Drossel- oder Rückschubregelung nicht absolut verzichtet werden kann; trotzdem überwiegen die Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Technik.

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Die Erfindung ist auch nutzbar für Motoren, die anstelle des Vergasers über eine Kraftstoffeinspritzanlage verfügen. Hier ist das Saugrohr in Strömungsrichtung vor dem Einspritzdüsensitz in zwei Kanäle geteilt - in einen nicht beheizbaren und einen mittels Wärmetauscher beheizbaren Kanal; dabei wird ausschließlich die Verbrennungsluft zur Erwärmung vorgesehen und der Kraftstoff wie bekannt eingespritzt.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren mit Vergaser, bei denen für die Zuführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ein Saugrohr vorgesehen ist, und von Ottomotoren mit Kraftstoffeinspritzanlage, bei denen für die Zuführung der Mischluft ein Saugrohr vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Saugrohr in Strömungsrichtung gesehen in zwei Zuführkanäle aufgezweigt ist,

- daß einer dieser beiden Zuführkanäle zwecks Aufheizung des hindurchströmenden Gases thermisch mit einem Wärmeübertrager verbunden ist und

- daß an der Stelle der Aufzweigung des Saugrohres eine Einrichtung zur Beeinflussung'der Strömungsrichtung des hindurchströmenden Gases vorhanden ist, durch welche der Volumenstrome entweder insgesamt oder zum Teil in den einen oder den anderen der beiden Zuführkanäle gelenkt wird.

2. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren mit Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr - in Strömungsrichtung gesehen - nach Einbringung des Kraftstoffanteiles in die angesaugte Mischluft aufgezweigt ist.

3. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren mit Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr - in Strömungsrichtung gesehen - vor dem Einspritzdüsensitz aufgezweigt ist.

4. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Wärmeübertragers mit dem Abgaskanal des Motors so verbunden ist, daß zumindest ein Teil der Abgaswärme auf das durch den beheizbaren Zuführkanal strömende Gas übertragbar ist.

5. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager aus einem Doppelmantelrohr mit zwei konzentrischen, unabhängig voneinander zu durchströmenden Hohlräumen besteht, welches in den

beheizbaren Zuführkanal so eingefügt ist, daß es in seinem inneren Hohlraum von dem zu erwärmenden Gas und in seinem äußeren Hohlraum durch mindestens einen Teil des heißen Abgases durchströmt wird.

6. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Beeinflussung der Strömungsrichtung des Gases eine bewegliche mechanische Leitklappe vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zuführkanäle vor dem Verbrennungsraum des Motors wieder vereinigt sind.

8. Vorrichtung zur Regelung von Ottomotoren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Abgaswärme auf das zu erwärmende Gas mittels Wärmeübertrager das Gegenstromprinzip vorgesehen ist.