DE4041628A1 - Gemischverdichtende brennkraftmaschine mit sekundaerlufteinblasung und mit luftmassenmessung im saugrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftma­ schine mit Sekundärlufteinblasung und mit Luftmassenmessung im Saugrohr nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege­ benen Merkmalen.

Brennkraftmaschinen dieser Art, wie sie bereits in Serien­ fahrzeugen der Anmelderin bekannt sind, sind mit Sekundärluft­ leitungen ausgerüstet, durch die in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine von einer Sekundärluftpumpe angesaugte und gefilterte Luft über ein gesteuertes Sekundärluftabschaltventil zur Abgasseite gefördert wird. Auf diese Weise wird ein be­ schleunigtes Ansprechverhalten der Katalysatoren erreicht.

Ferner weist die Brennkraftmaschine eine sequentielle Kraft­ stoffeinspritzung auf, die jedem Zylinder zum optimalen Zeit­ punkt die richtige Kraftstoffmenge zur Verfügung stellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungegemäßen Brennkraftmaschine Maßnahmen vorzusehen, durch die in der Start- und Warmlaufphase weitere Verbesserungen hinsichtlich der Gemischaufbereitung und der Reduzierung schädlicher Abgasbestandteile zu realisieren sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Verwendung eines luftunterstützten Einspritzventiles mit gesteuerter Luftzuführung, wobei die Luft aus der vorhan­ denen Sekundärlufteinblasung sowohl in der Start- als auch in der Warmlaufphase entnommen wird, kann die in diesen Phasen seither unzureichende Luftmasse an den für eine optimale Ge­ mischaufbereitung erforderlichen Luftbedarf des luftunter­ stützten Einspritzventiles angepaßt werden.

Aus der US-PS 45 57 241 ist zwar eine Brennkraftmaschine mit einem luftunterstützten Einspritzventil bekannt, bei dem aber die Luftunterstützung ungesteuert erfolgt.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit ansaug- und abgasseitigem Leitungssystem, wobei für die Sekundärlufteinblasung eine Sekundärluftpumpe Luft direkt aus der Atmosphäre ansaugt, und mit einer zum Einspritzventil führenden Luftleitung, die von der Sekundärluftleitung abzweigt

Fig. 2 die Luftansaugung aus dem Saugrohr

Fig. 3 im Leitungssystem eine die Sekundärluftpumpe um­ gehende Kurzschlußleitung mit Luftabsperrventil

Fig. 4 im Leitungssystem die Anordnung eines Luftspei­ chers

Fig. 5 anstelle einer Sekundärluftpumpe die Anordnung eines Laders

Fig. 6 Sekundärluftleitung und Luftleitung getrennt voneinander liegend mit Lader und

Fig. 7 ein Leitungssystem wie jenes in Fig. 1, jedoch mit einer vom Saugrohr abzweigenden Luftleitung Fig. 8 im Leitungssystem ein Schnarrventil stromauf des Einspritzventiles.

Eine mit einem Katalysator 1 ausgerüstete gemischverdichtende Brennkraftmaschine 2 mit Sekundärlufteinblasung und Luftmas­ senmessung und sequentieller Kraftstoffeinspritzung ist mit einer zu einem Abgasrohr 3 hinführenden und eine Sekundärluft­ pumpe 4 und ein Sekundärluftabschaltventil 5 aufweisenden Se­ kundärluftleitung 6 versehen, von der zwischen Pumpe und Ventil eine Luftleitung 7 abzweigt, die mit einem im Saugrohr 8 nahe eines Einlaßsteuerventiles 9 befestigten Einspritzventiles 10 verbunden ist. In der Luftleitung 7 ist ein Luftabsperrventil 11 vorgesehen. Im Saugrohr 8 ist stromauf einer Drosselklappe 12 ein Luftmassenmesser 13 angeordnet, dessen Signale sowie weitere betriebsparameterabhängige Signale, wie Drehzahl, Last, Temperatur, einem elektronischen Steuergerät 14 eingegeben werden, das nach der Signalverarbeitung das Einspritzventil 10, das Sekundärluftabschaltventil 5 und das Luftabsperrventil 11 entsprechend ansteuert.

Nach Fig. 1 erfolgt die Luftansaugung direkt aus der Atmosphäre über ein Filter 15 in der Sekundärluftleitung 6, während nach Fig. 2 die Luft aus dem Saugrohr 8 entnommen wird. Die Sekun­ därluftleitung 6 führt von einem zwischen dem Luftmassenmesser 13 und der Drosselklappe 12 liegenden Saugrohrabschnitt 8a weg. Mit 16 ist ein Luftfilter im Saugrohr 8 stromauf des Luftmas­ senmessers 13 bezeichnet.

Wirkungsweise beider Ausführungen gemäß Fig. 1 und 2: In der Startphase wird die Sekundärluftpumpe 4 in Betrieb ge­ setzt, das Sekundärluftabschaltventil 5 ist geschlossen und läßt somit zunächst keine Sekundärlufteinblasung zu, das Luft­ absperrventil 11 ist geöffnet und das Einspritzventil 10 be­ reits ab diesem Zeitpunkt luftunterstützt. Nach ca. drei bis fünf Sekunden mit Beginn der Warmlaufphase - bei instationärem Betrieb - öffnet das Sekundärluftabschaltventil 5, das Luftab­ sperrventil 11 bleibt weiterhin geöffnet. Die Abschaltung des Sekundärluftabschaltventiles erfolgt in Abhängigkeit von Dreh­ zahl, Last und Temperatur. Die Luftunterstützung kann nach der Warmlaufphase ebenfalls aufgehoben werden. Die Auslegung der Luftunterstützung und der Lufteinblasung hinsichtlich Luftbe­ darf, überkritischer Druckdifferenz, Schallgeschwindigkeit im engsten Spalt erlaubt eine rechnerische oder kennfeldabhängige Korrektur der Einspritzzeit. Die auf den realen Luftbedarf der Brennkraftmaschine bezogene Abweichung der Korrektur bleibt gering.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 2 durch die zusätzliche Kurzschlußleitung 17, die ein Kurzschlußabsperrventil 18 enthält. Die Kurz­ schlußleitung 17 umgeht die Sekundärluftpumpe 4 und mündet in die Luftleitung 7 zwischen Luftabsperrventil 11 und Einspritz­ ventil 10.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispieles entspricht weitgehend der zuvor beschriebenen Funktion, wobei aber darüber hinaus die vorgesehene Kurzschlußleitung 17 in der Start- und Warmlauf­ phase unwirksam ist. Erst nach Schließen des Sekundärluftabschaltventiles 5 und Luftabsperrventiles 11 bei Beendigung der Warmlaufphase öffnet das Kurzschlußabsperrventil 18 und bleibt auch bei instationärem Betrieb offen. Die Umge­ hungsluft regelt sich je nach Drosselklappenstellung selbsttä­ tig, d. h. bei zunehmender Last ändert sich das Druckgefälle am Einspritzventil in Richtung 0, so daß bei Vollast keine Luft­ unterstützung vorliegt.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführung ist mit derjenigen nach Fig. 2 identisch, mit Ausnahme der Anordnung eines Luftspeichers 19, dessen Leitung 20 mit zwischengeschaltetem Steuerventil 21 von der Sekundärluftleitung 6 zwischen der Sekundärluftpumpe 4 und Sekundärluftabschaltventil 5 abzweigt.

Funktion wie diejenige nach Fig. 2, wobei das Steuerventil 21 für etwa drei Sekunden in der Startphase geschlossen ist und nach dem Start in der Warmlaufphase so lange öffnet, bis ein bestimmter Speicherdruck im Luftspeicher 19 erreicht ist und die Leitung 20 wieder verschließt. Sobald aber in der Warm­ laufphase eine Beschleunigungsanreicherung BA, nämlich eine überhöhte Laständerung pro Zeiteinheit, erkannt wird, ist der Luftspeicher durch das kurzzeitig geöffnete Steuerventil 21 wirksam, um die unzureichende Luftmenge am Einspritzventil 10 bei der BA zu kompensieren.

In Fig. 5 ist eine Ausführung gezeigt, die der Ausführung nach Fig. 2 entspricht, allerdings ist hier die in der Sekundärluftleitung 6 angeordnete Sekundärluftpumpe 5 durch einen Lader 22 ersetzt, der im Saugrohr 8 zwischen dem Luft­ massenmesser 13 und der Abzweigstelle 23 für die Sekundärlufteinblasung eingesetzt ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist die Luftleitung 7 von der Sekundärluftleitung 6 getrennt angeordnet. Die Abzweigung der Luftleitung 7 befindet sich zwischen Luftmassenmesser 13 und Drosselklappe 12, während die Abzweigung der Sekundärluftlei­ tung 6 zwischen Lader 22 und Luftmassenmesser 13 liegt.

In Fig. 8 ist die Luftleitung 7 stromauf des Einspritzventiles 10 mit einem Schnarrventil 24 ausgestattet, das aufgrund der erzeugten Druckpulsation eine bessere Aufbereitung sowie eine Reduzierung des Luftmassenstromes bei gleicher Wirkung auf den Kraftstoffstrahl möglich macht.

Eine vereinfachte Ausführung ist in Fig. 7 gezeigt, die sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die das Luftabsperrventil 11 enthaltende Luftleitung 7 nicht von der Sekundärluftleitung 6, sondern von dem Saugrohr 8 stromauf der Drosselklappe 12 abzweigt. Die Korrektur des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses für die Brennkraftmaschine ist hier nicht erfor­ derlich, da die Luft für die Luftumfassung stromab der Luft­ massenmessung abgezweigt wird.

Das Schnarrventil 24 ist bei allen Ausführungsbeispielen mit Ausnahme der eine Kurzschlußleitung 17 aufweisenden Ausführung gemäß Fig. 3 verwendbar, da Sekundärluftpumpe 4 oder Lader 22 ein Druckgefälle am Schnarrventil 24 erzeugen, so daß eine ge­ gen Federkraft wirkende Membran 25 den zum Einspritzventil 10 führenden Luftleitungsabschnitt 7a öffnet.

Claims (11)

1. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Sekundärlufteinblasung und mit Luftmassenmessung im Saugrohr, mit einem in der Warmlaufphase in geöffneter Stellung befind­ lichen Sekundärluftabschaltventil in einer Sekundärluftleitung sowie mit einem Einspritzventil mit sequentieller Kraftstoff­ einspritzung in das einen Luftmassenmesser und eine Drossel­ klappe aufweisenden Saugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Sekundärluftleitung (6) eine zusätzliche Luft­ leitung (7) mit einem Luftabsperrventil (11) angeordnet ist, die zum Einspritzventil (10) zur Luftumfassung führt und zu­ mindest in der Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine auf Durchlaß geschaltet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einspritzventil (10) führende Luftleitung (7) von der Sekundärluftleitung (6) stromauf des Sekundärluftabschaltventiles (5) abzweigt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einspritzventil (10) führende Leitung (7) von einem zwischen Luftmassenmesser (13) und Drosselklappe (12) liegenden Saugrohrabschnitt abzweigt.

4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftleitung (6) von einem zwischen Luftmassen­ messer (13) und Drosselklappe (12) liegenden Saugrohrabschnitt abzweigt.

5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sekundärluftabschaltventil (5) und dem Luft­ absperrventil (11) eine zu einem Luftspeicher (19) führende Leitung (20) mit einem Steuerventil (21) abzweigt, das nur im instationären Warmlauf der Brennkraftmaschine bei extremer Be­ schleunigungsanreicherung auf Durchgang geschaltet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftleitung (7) zwischen Absperrventil (11) und Einspritzventil (10) ein Schnarrventil (24) eingesetzt ist.

7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 und gegebe­ nenfalls 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftleitung (6) und die Luftleitung (7) so voneinander getrennt angeordnet sind, daß die Sekundärluftlei­ tung (6) stromauf und die Luftleitung (7) stromab des Luftmas­ senmessers (13) abzweigt.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sekundärlufteinblasung und für die Luftumfassung nur eine Sekundärluftpumpe (4) vorgesehen ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen zwischen der stromauf der vom Saugrohr (8) abzweigenden Sekundärluftleitung (6) und dem Luftmassenmesser (13) liegender Lader für die Sekundärlufteinblasung und Luftumfassung vorgesehen ist.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen vorgesehener Lader (22) stromauf der vom Saugrohr (8) abzweigenden Sekundärluft­ leitung (6) liegt.

11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Sekundärluftleitung (6) abzweigende und die Sekundärluftpumpe (4) umgehende und stromab des Luftabschaltventiles (11) einmündende Kurzschlußleitung (17) mit einem Kurzschlußabsperrventil (18) vorgesehen ist, das nur in der Start- und Warmlaufphase in Schließlage ist.