DE3017468C2

DE3017468C2 - Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung

Info

Publication number: DE3017468C2
Application number: DE3017468A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Yokohama Kanagawa Etoh; Yoshikatsu Yokosuka Sakamoto; Toshiaki Fujisawa Tanaka; Haruo Yokohama Kanagawa Yonezawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-05-07
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3017468A1; JPS55148936A; US4303053A; JPS5853182B2

Description

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

Bei einer solche, mit der DE-OS 29 00 953 angegebenen Brennkraftmaschine wird die bei niedrigem Lastzustand über die die zweite Ansaugkammer mit der zweiten Abgaskammer verbindende Abgasrückführleitung zurückgeführte Abgasmenge in Abhängigkeit von dem Druckunterschied zwischen der ersten und zweiten Ansaugkammer gesteuert, um diese Druckdifferenz im wesentlichen gleich Null zu machen. Dadurch sollen Schwierigkeiten beim Übergang des Betriebs der Brennkraftmaschine vom Teilzylinderbetrieb auf den Vollzylinderbetrieb vermieden werden, die dadurch bedingt sind, daß die an die zweite Ansaugkammer zurückgeführten Abgase höheren Drucks schlagartig in die erste Ansaugkammer eintreten würden, wenn zur Umschaltung des Betriebs der Brennkraftmaschine das die beiden Ansaugkammern voneinander trennende Sperrventil geöffnet wird.

Aus der JP-OS 53-71728 ist eine Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung bekannt, bei der eine beiden Gruppen von Zylindern gemeinsame Ansaugkammer über eine Abgasrückführleitung mit der allein der zweiten Gruppe von Zylindern in der Zylinderabschaltung stattfindet zugeordneten zweiten Abgaskammer verbunden ist. Diese zweite Abgaskammer vereinigt sich stromab mit einer der ersten Zylindergruppe zugehörigen ersten Abgaskammer. In der Abgasrückführleitung ist ein Steuerventil vorgesehen, das nach Maßgabe der Stellung der in dem Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe betätigt wird.

Aus der DE-Z mot 2/1979, Seiten 36-38 ist eine Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung bekannt, bsi der den ersten und zweiten Gruppen von Zylindern jeweils eine erste und zweite Ansaugkammer zugeordnet sind, die jeweils den ersten und zweiten Zylindergruppen ein Luft/Kraftstotf-Gemisch zuführen. Zwischen den beiden Ansaugkammern ist ein Sperrventil vorgesehen, das bei niedrigem Lastzustand der Brennkraftmaschine die beiden Ansaugkammern voneinander trennt Der ersten und zweiten Zylindergruppe sind jeweils individuell eine erste und zweite Abgaskammer zugeordnet, die voneinander getrennt sind. Bei hohem Lastzustand der Brennkraftmaschine sind beide Zylindergruppen eingeschaltet und beide Ansaugkammern miteinander verbunden, aber es findet keine Abgasrückführung an die Ansaugkammern statt Bei niedrigem Lastzustand der Brennkraftmaschine wird die zweite Zyltndergruppe abgeschaltet und das Sperrventil geschlossen sowie gleichzeitig eine Abgasrückführung von heißen Abgasen aus der ersten Abgaskammer in die zweite Ansaugkammer bewirkt, um die Pumpverluste der Zylinder der zweiten Zylindergmppe so gering wie möglich zu machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art so weiterzubilden, daß mit Hilfe einer möglichst einfachen Konstruktion bei niedrigem Lastzustand der Brennkraftmaschine der dann allein in Betrieb befindlichen ersten Zylindergmppe nur Abgas mit einer niedrigen Temperatur zugeführt wird, um auch bei diesem Betriebszustand die Bildung von Stickoxyden so gering wie möglich zu halten.

Bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, daß die erste Abgasrückführleitung mit der zweiten Abgasrückführleitung über eine Zweigleitung und ein Umschaltventil so verbunden ist, daß bei niedrigem Lastzustand der Brennkraftmaschine der dann allein in Betrieb befindlichen ersten Zylindergmppe über die ihr zugeordnete erste Ansaugkammer ausschließlich kühleres Abgas aus der der zweiten Zylindergmppe zugeordneten zweiten Abgaskammer zugeführt wird, dieses wird in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch erreicht, daß das Umschaltventil bei hohem Lastzustand die Zweigleitung zwischen der ersten und zweiten Abgasrückführleitung schließt, wodurch Abgas allein aus der ersten Abgaskammer an beide dann miteinander verbundene Ansaugkammern zurückgeführt wird, also beiden sich dann im Betrieb befindlichen Zylindergruppen zugeführt wird. Die zweite Abgasrückführleitung ist bei hohem Lastzustand dagegen durch das Absperrventil in bekannter Weise gesperrt. Bei niedrigem Lastzustand öffnet das Umschaltventil dagegen die Zweigleitung und sperrt gleichzeitig den stromauf von der Zweigleitung gelegenen Teil der ersten Abgasrückführleitung, so daß dann ausschließlich Abgas relativ niedriger Temperatur aus der zweiten Abgaskammer in die erste Ansaugkammer gelangen kann. Gleichzeitig gelangt Abgas auch über die zweite Abgasrückführleitung an die zweite Ansaugkammer der zweiten Zylindergmppe, um deren Pumpverluste in bekannter Weise zu verringern. Durch diese Art der Abgasrückführung beim niedrigen

Lastzustand der Brennkraftmaschine wird sichergestellt, daß die dann mit einer erhöhten Leistung arbeitenden Zylinder der ersten Zylindergruppe durch das an sie zurückgeführte Abgas niedriger Temperatur eine nur möglichst geringe Menge an Stickoxyden bilden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert

Eine Brennkraftmaschine 10 umfaßt einen Zylinderblock 12, ein Ansaugsystem, ein Abgassystem und ein Abgasrückführsystem. Der Zylinderblock 12 weist sechs Zylinder 1 bis 6 auf. Das Ansaugsystem umfaßt ein Ansaugrohr 14, einen Ansaugkrümmer 16 mit sechs Rohren, die jeweils mit den sechs Zylindern 1 bis 6 verbunden sind, ein Drosselventil 18, das an einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des Ansaugkrümmers 16 angeordnet ist, sowie ein Sperrventil 20, das an einem mittleren Abschnitt des Ansaugkrümmers 16 angeordnet ist Das Sperrventil 20 unterteilt den Ansaugkrümmer 16 in eine erste und zweite Ansaugkammer !6a und 166, wobei die erste Ansaugkammer 16a mit den eine erste Zylindergruppe bildenden Zylindern 1 bis 3 und die zweite Ansaugkammer 166 mit den eine zweite Zylindergruppe bildenden Zylindern 4 bis 6 verbunden ist Die erste Zylindergruppe befindet sich beim Arbeiten der Brennkraftmaschine immer in Betrieb, während die zweite Zylindergruppe nur dann in Betrieb ist wenn die Brennkraftmaschine in einem hohen Lastzustand arbeitet

Das Sperrventil 20 schließt nur dann und sperrt die Luftzufuhr zu der zweiten Zylindergruppe, wenn die Brennkraftmaschine bei niedrigem Lastzustand arbeitet Das Abgassystem umfaßt eine Abgaskammer 22 und eine Trennwand 24, die die Abgaskammer 22 in eine erste und eine zweite Abgaskammer 22a und 226 unterteilt, die jeweils mit der ersten Zylindergruppe und der zweiten Zylindergruppe verbunden sind. Wie es gezeigt ist, sind die beiden Abgaskammern 22a und 226 an einem stromabwärts gelegenen Abschnitt 26 der Abgaskammer 22 zusammengeführt. Das Abgasrückrohrsystem umfaßt eine erste Abgasrückführleitung 28, die eine Verbindung zwischen der ersten Abgaskammer 22a und der ersten Ansaugkammer )6a des Ansaugkrümmers 16 herstellt, sowie eine zweite Abgasrückführleitung 32, die eine Verbindung zwischen der zweiten Abgaskammer 226 und der zweiten Ansaugkammer 166 herstellen kann. Die erste Abgasrückführleitung 28 umfaßt eine Strömungssteuereinrichtung 30, die ein unterdruckbetätigtes Ventil aufweist, das den Strömungsdurchsatz des zurückgeführten Abgases proportional zum Strömungsdurchsatz der Frischluft verändert, die durch das Ansaugrohr 14 strömt. Die Strömungssteuereinrichtung 30 kann derart aufgebaut sein, daß die zurückgeführte Menge an Abgas so eingestellt wird, daß sie die Bildung von Sthkoxiden (NO_x) unterdrückt wena alle Zylinder 1 bis 6 bei hohem Lastzustand arbeiten. Dia zweite Abgasrückführleitung 32 umfaßt ein Absperrventil 34, das bei einem niedrigen Lastzustand voll geöffnet ist und bei hohem Lastzustand geschlossen ist Mit dem Bezugszeichen 36 ist eine öffnung bezeichnet die in Strömungsverbindung mit nicht gezeigten Betätigungseinrichtungen des Sperr- und Absperrventils 20 und 34 steht um diese in Obereinstimmung mit der Größe eines Unterdrucks zu betätigen, der in der Nähe des Drosselventils 18 herrscht

Eine Zweigleitung 38 verbindet die erste und zweite Abgasrückführleitung 28 und 32 an Abschnitten stromauf von der Strömungssteuereinrichtung 30 und dem Absperrventil 34. An der Mündung der Zweigleitung 38 in die erste Abgasrückführleitung 28 ist ein Umschaltventil 40 angeordnet, das bei hohem Lastzustand eine erste, gestrichelt gezeigte, Stellung einnimmt, bei der es eine Verbindung zwischen dem stromauf gelegenen Teil der ersten Abgasrückführleitung 28 und zwischen deren stromab gelegenem Teil herstellt, und bei niedrigem Lastzustand eine zweite, mit ausgezogenen Linien gezeigte, Stellung einnimmt bei der es eine Verbindung zwischen dem stromab gelegenen Teil der ersten Abgasrückführleitung 28 und der zweiten Abgasrückführleitung 32 herstellt

Wenn die Brennkraftmaschine 10 bei hohem Lastzustand arbeitet, öffnet das Sperrventil 20, das Absperrventil 34 schließt und das Umschaltventil 40 nimmt seine erste Stellung ein. Bei diesem Betriebszustand wird Abgas aus der ersten Abgaskammer 22a über die Strömungssteuereinrichtung 30 in die erste und zweite Ansaugkammer 16a und 166 eingeleitet. Das Volumen des rückgeführten Abgases wird dabei in geeigneter Weise durch die Strömungssteuereinrichtung 30 in Übereinstimmung mit dem Strömungsdurchsatz der Ansaugluft gesteuert, die durch das Ansaugrohr 14 hindurchströmt, um die Bildung von NO» im Abgas zu verringern.

Bei einem niedrigen Lastzustand arbeitet die Brennkraftmaschine 10 nur mit der ersten Zylindergruppe, wobei das Sperrventil 20 geschlossen ist, das Absperrventil 34 offen ist und das Umschaltventil 40 seine zweite Stellung einnimmt. Somit wird die Temperatur des Abgases, das den abgeschalteten Zylindern 4 bis 6 zugeführt wird, allmählich abgesenkt. Das Abgas mit niedriger Temperatur wird auch den arbeitende Zylindern 1 bis 3 zur wirksamen Verringerung von NO, im Abgas zugeführt, das von diesen Zylindern abgegeben wird. Die Verringerung von No₁, das im Abgas enthalten ist, das von den arbeitenden Zylindern abgegeben wird, wird also dadurch erreicht, daß Abgas mit niedriger Temperatur, das in den abgeschalteten Zylindern umgepumpt wird, an die arbeitenden Zylinder ebenfalls zurückgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung mit einer ersten und zweiten Gruppe von Zylindern, mk einem Ansaugsystem, das eine erste und zweite Ansaugkammer aufweist, die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Zylindergruppe verbunden sind, mit einem bei hohem Lastzustand der Brennkraftmaschine eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Ansaugkammer herstellenden Sperrventil, das diese Verbindung bei niedrigem Lastzustand sperrt, und mit einem Abgassystem, das eine erste und zweite Abgaskammer aufweist, die jeweils mit der eisten bzw. zweiten Zylindergruppe verbunden sind und sich an einer stromabwärts von den Zyrinderauslässen gelegenen Stelle vereinigen, mit einer Steuerung, die bei hohem Lastzustand beide Zylindergruppen in Betrieb hält, bei niedrigem Lastzustand jedoch nur die erste Zylindergmppe in Betrieb hält, und mit einer ersten, bei jedem Betriebszustand die erste Ansaugkammer mit einer der Abgaskammern verbindenden Abgasrückführleitung sowie einer zweiten die zweite Ansaugkammer mit der zweiten Abgaskammer bei niedrigem Lastzustand verbindenden Abgasrückführleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abgasrückführleitung (28) mit der zweiten Abgasrückführleitung (32) durch eine stromauf von einem in der letzteren vorgesehenen Absperrventil (34) abgehende Zweigleitung (38) verbunden ist und daß ein Umschaltventil (40) bei hohen Lastzustand die Zweigleitung (38) und bei niedrigem Lastzustand den stromauf von der Einmündung der Zweigleitung (38) gelegenen Teil der ersten Abgasrückführleitung (28) schließt