DE3718714A1 - Vorrichtung zur anhebung des verbrennungstemperaturniveaus in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anhebung des Verbrennungstemperaturniveaus in einer Brennkraftmaschine.

Um z. B. bei öffentlichen Liniennahverkehrsbussen sowie im Untertagebetrieb, die immer höher werdenden Anforderungen an die Abgasqualität besonders nach dem Kaltstart und im unteren Leerlauf und bei Teillastbetrieb (vor allem bei Methanol-Diesel-Motoren) besser erfüllen zu können, ist es vorteilhaft, das Verbrennungstemperaturniveau in diesen Betriebsbereichen anzuheben. Dies geschieht einmal, bei luftgekühlten Motoren, durch ein geregeltes Kühlgebläse. Wirksamer und spontaner wirkt hier jedoch eine Abschaltung einzelner Motorzylinder, so, daß die noch feuernden Zylin­ der mit höherer Auslastung betrieben werden und niedrigere Kohlenwasserstoffemissionen aufweisen. Insbesondere wenn der Motor mit einem Oxydationskatalysator ausgerüstet werden soll, ist zum "Anspringen" dieses Katalysators eine bestimmte Abgastemperatur von ca. 250 bis 300°C notwen­ dig. Diese Temperatur wird von luftverdichtenden Motoren ohne Zusatzmaßnahmen im unteren Leerlauf- und Teillastbe­ trieb nicht erreicht.

In der deutschen Patentanmeldung P 36 01 703 ist ein Ver­ fahren zur Abgasreinigung für einen Dieselmotor beschrie­ ben, bei dem bei Bedarf zur Anhebung des Temperaturniveaus des Abgases einzelne Zylinder des Motors abgeschaltet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anhe­ bung des Verbrennungstemperaturniveaus in einer Brenn­ kraftmaschine mit einer Reiheneinspritzpumpe zu schaffen, bei der einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine abschalt­ bar sind.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Ein­ spritzpumpe eine Reiheneinspritzpumpe ist und der Saugraum der Einspritzpumpe in zumindest zwei Teilsaugräume unter­ teilt ist, von denen jeder Teilsaugraum mit einer ab­ schaltbaren Versorgungsleitung verbunden ist und die Teil­ saugräume jeweils verschiedenen Einspritzdüsen bzw. Zylin­ dern zugeordnet sind. Mit dieser Vorrichtung ist die Ab­ gasqualität besonders im unteren Leerlauf und im Teillast­ betrieb erheblich verbessert, da die Zylinderabschaltung eine höhere Auslastung und damit ein höheres Verbrennungs­ temperaturniveau der verbleibenden feuernden Zylinder bedingt.

Desweiteren ist die Benutzung eines Oxydationskatalysators bzw. eines Rußfilters erleichtert, da die Abgastemperatur gerade im Teillastbetrieb erheblich höher gewählt werden kann, je nach dem wie viele Zylinder abgeschaltet werden.

Die abschaltbare Versorgungsleitung führt dazu, daß der mit einer derart geschlossenen Versorgungsleitung verbun­ dene Teilsaugraum der Einspritzpumpe durch Leersaugen langsam ausfällt, so daß kein ruckartiger Drehzahlwechsel des Motors erfolgt. Die restlichen noch feuernden Zylinder übernehmen ebenso langsam die Mehrbelastung und verändern entsprechend der Motorregelung über den veränderten Regel­ weg der Einspritzpumpe die Motordrehzahl, die dann mit dem Gaspedal nachgeregelt werden kann. Es erfolgt demnach beim Abschalten einzelner Zylinder kein ruckartiger Wechsel in der Drehzahl der Kurbelwelle. Außerdem ist diese Vorrich­ tung einfach und kostengünstig auszuführen.

In bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführung ist jeder Teilsaugraum einer Motorzylinderreihe zugeordnet, so daß z. B. ein Achtzylindermotor mit zwei Reihen zu je vier Zylindern in zwei Vierzylindermotoren unterteilt ist.

Vorteilhafterweise sind die Teilsaugräume durch einen Trennstopfen voneinander abgetrennt und weisen nur jeweils einen Zufluß und Abfluß auf. Die Teilsaugräume enthalten somit keine Überströmbohrung.

Zweckmäßigerweise geschieht das Abschalten der Versor­ gungsleitung durch ein in dieser Leitung angeordnetes Ventil. Ein Magnetventil ist hierzu bestens geeignet.

Erfindungsgemäß sind die Ventile über eine Schaltlogik gesteuert. Diese Schaltlogik sorgt z. B. dafür, daß bei Motorstart alle Ventile geöffnet sind und somit alle Zylinder der Brennkraftmaschine in Betrieb sind. Ferner sorgt die Schaltlogik dafür, daß die Ventile abwechselnd betätigt werden, d. h. die Zylinderreihen abwechselnd ab- bzw. zugeschaltet werden. Durch dieses wechselseitige Abschalten je einer Motorhälfte bzw. Motorzylinderreihe ist ein einseitiger Motorverschleiß bzw. Belagbildung sowie ggf. einseitiger Katalysatorverschleiß verhindert. Vorteilhafterweise sind die Ventile einerseits in der Leerlaufstellung des Gaspedals über einen Endschalter, sowie andererseits durch einen Regelwegschalter der Ein­ spritzpumpe schaltbar. Dies bedingt ein Abschalten im Leerlauf sowie ein automatisches Zuschalten bei Beschleu­ nigung des Motors, bei dem ein rascher Drehzahlanstieg erwünscht ist.

Zweckmäßigerweise ist die Förderpumpe elektrisch angetrie­ ben und bringt vorteilhafterweise ein Vordruckniveau von ca. 5 bar. Eine Spülung der Teilsaugräume kann daher ent­ fallen.

Bei Glühkerzenmotoren wird sinnvollerweise mit dem Ab­ schalten einer Motorzylinderreihe die Glühkerzentemperatur jeder Motorzylinderreihe durch je eine Temperaturmeß- und Steuerglühkerze entsprechend der unterschiedlichen Zylin­ derbefeuerung spannungsmäßig nachgeregelt.

In erfindungsgemäßer Ausführung eignet sich diese Vorrich­ tung vorteilhaft für einen Methanol-Dieselmotor.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und der Zeichnung, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt und nachfolgend näher beschrieben ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anhebung des Ver­ brennungstemperaturniveaus in einer Brennkraftmaschine mit abschaltbaren Zylindern ist in der Fig. schematisch darge­ stellt. Mit 2 ist eine Einspritzpumpe z. B. vom Typ Bosch P bezeichnet, welche einen nicht gezeigten Pumpraum mit einem vorgeschalteten Saugraum aufweist. Der Saugraum ist erfindungsgemäß in zwei Teilsaugräume 7 a, b unterteilt, wobei die Teilsaugräume 7 a, b durch einen Trennstopfen 8 voneinander abgetrennt sind. Jeder Teilsaugraum 7 a, b weist einen Zufluß und Abfluß auf, wobei der Zufluß zu jedem Teilsaugraum 7 a, b mit je einer Versorgungsleitung 4 verbunden ist, in der jeweils ein Ventil 9, insbesondere ein Magnetventil angeordnet ist. In Strömungsrichtung vor den Ventilen 9 befindet sich eine Förderpumpe 3, die vor­ teilhafterweise elektrisch angetrieben ist und ein Vor­ druckniveau von ca. 5 bar bringt. Der Abfluß eines Teil­ saugraumes 7 a, b ist mit dem Pumpraum verbunden. Vom Pump­ raum führt eine Förderleitung 5 zu den Einspritzdüsen 6 einer Motorzylinderreihe, so daß erfindungsgemäß jedem Teilsaugraum 7 a, b eine Motorzylinderreihe zugeordnet ist. Eine Leckkraftstoff-Rückführleitung 11 für jede Zylinder­ reihe bzw. Zylindergruppe, die in Strömungsrichtung hinter den Einspritzdüsen 6 angeordnet ist, ist mit dem Zufluß des jeweiligen Teilsaugraumes 7 a, b verbunden. In der Figur ist nur eine Leckkraftstoff-Rückführleitung 11 ein­ gezeichnet.

Gesteuert werden die Ventile 9 über eine Schaltlogik, welche dafür sorgt, daß beim Motorstart alle Ventile 9 geöffnet sind. Desweiteren sind die Ventile 9 in der Leer­ laufstellung des Gaspedals über einen Endschalter 10 schaltbar. Dieser Endschalter 10 kann z. B. über einen Reglerverstellhebel eines Bosch-RSUV-Reglers betätigt werden. Damit nicht nur im Motorleerlauf, sondern auch im unteren Teillastbereich der Motor mit Zylinderabschaltung betrieben werden kann, sind vorteilhafterweise die ent­ sprechenden Motorzylinder ebenfalls über einen Regelweg­ schalter zu- bzw. abschaltbar.

Um einen einseitigen Motorverschleiß bzw. Katalysatorver­ schleiß zu verhindern, werden die Ventile 9 vorteilhafter­ weise abwechselnd betätigt.

Nach dem Abschalten einer Motorzylinderreihe bzw. einer Motorhälfte durch das Schließen des betreffenden Magnet­ ventils für die Kraftstoffniederdruckversorgung eines Teilsaugraumes der Einspritzpumpe, fallen diese Zylinder durch das Leersaugen des verbleibenden Restvolumens lang­ sam aus, so daß kein ruckartiger Drehzahlwechsel des Mo­ tors erfolgt. Die restlichen noch feuernden Zylinder über­ nehmen ebenso langsam die Mehrbelastung und verändern entsprechend der Motorregelung über den veränderten Regel­ weg der Einspritzpumpe die Motordrehzahl, die dann mit dem Gaspedal nachgeregelt werden kann. Da das Zuschalten aller Motorzylinder immer bei Beschleunigung des Motors ge­ schieht, ist ein rascher Drehzahlanstieg erreicht. Die Lastannahme der wieder zugeschalteten Motorzylinder er­ folgt spontan durch den etwas höheren Pumpenvordruck, so daß das Beschleunigungsverhalten des Motors nicht negativ beeinträchtigt wird.

Desweiteren wird durch das Zylinderabschalten die Abgas­ temperatur der noch feuernden Motorzylinder auch im Leer­ lauf soweit angehoben, daß ein nachgeschalteter Oxyda­ tionskatalysator die zum "Anspringen" notwendige Abgastem­ peratur erhält, bzw. ein Rußfilter die für die Regenera­ tion notwendige Temperatur eher erreicht.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Anhebung des Verbrennungstempera­ turniveaus in einer Brennkraftmaschine mit einer einen Saugraum und einen Pumpraum aufweisenden Einspritzpumpe (2), wobei der dem Pumpraum vorgeschaltete Saugraum mit einer von einer Förderpumpe (3) beaufschlagten Versor­ gungsleitung (4) und der Pumpraum über eine Förderleitung (5) mit den Einspritzdüsen (6) der Zylinder in Verbindung steht und einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine ab­ schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (2) eine Reiheneinspritzpumpe ist und der Saugraum der Einspritz­ pumpe in zumindest zwei Teilsaugräume (7 a, b) unterteilt ist, von denen jeder Teilsaugraum (7 a, b) mit einer ab­ schaltbaren Versorgungsleitung (4) verbunden ist und die Teilsaugräume (7 a, b) jeweils verschiedenen Einspritzdüsen (2) bzw. Zylindern zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilsaugraum (7 a, b) einer Motorzylinderreihe zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsaugräume (7 a, b) durch einen Trennstopfen (8) voneinander abgetrennt sind und nur jeweils einen Zufluß und Abfluß aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dädurch gekennzeichnet, daß in jeder Versorgungsleitung (4) ein Ventil (9), inbesondere ein Magnetventil angeord­ net ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9) über eine Schaltlogik gesteuert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Motorstart alle Ventile (9) geöffnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9) in der Leer­ laufstellung des Gaspedals über einen Endschalter (10) schaltbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9) durch einen Regelwegschalter der Einspritzpumpe (2) schaltbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile abwechselnd betä­ tigt werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (3) elektrisch angetrieben ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Glühkerzenmotoren mit dem Abschalten einer Motorzylinderreihe die Glühkerzentempera­ tur jeder Motorzylinderreihe durch je eine Temperatur­ meß- und Steuerglühkerze entsprechend der unterschiedli­ chen Zylinderbefeuerung spannungsmäßig nachgeregelt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Methanol-Diesel-Motor ist.