DE2838683A1

DE2838683A1 - Verfahren zur teillast-steuerung von brennkraftmaschinen und brennkraftmaschine zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2838683A1
Application number: DE19782838683
Authority: DE
Inventors: Knut G L Ing Grad Hockel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-05
Publication date: 1980-03-13

Description

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 8000 München 40

Verfahren zur Teillast-Steuerung von Brennkraftmaschinen und Brennkraftmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens

Zusatz zu Patent . . . (Patentanmeldung P 27 40 045.9-13)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Teillast-Steuerung von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art und eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 2 beschriebenen Bauart zur Durchführung dieses Verfahrens.

Häufig wird bei Teillast-Steuerungsverfahren eine Abschaltung einzelner Zylinder oder eine Umsteuerung durch Eingriffe in die Ventiltriebkinemathik bewirkt. Eingriffe in die Ventiltriebkinemathik sind jedoch mit relativ großem Aufwand verbunden, wobei der Abschalt- bzw. Umschaltvorgang nicht nur zeitgerecht sondern auch in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent (der Hauptpätentanmeldung) weiterzubilden und eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 2 beschriebenen Bauart zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei der die Umschaltung in den Nachexpansionsbetrieb auf einfache Weise bewerkstelligt werden kann.

Diese Aufgaben löst die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 2.

Durch die Erfindung ist kein direkter Eingriff in den Ventiltrieb und nur eine geringe Zylinderkopfänderung erforderlich und die Schaltvorgänge sind stark vereinfacht.

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Die Anordnung der abschaltbaren Einspritzdüsen gemäß Patentanspruch 2 schützt die Einspritzdüsen bei den auf Nachexpansion umschaltbaren Zylindern vor den heißen Abgasen beim Nachexpansionsbetrieb. Das Begrenzungsventil gemäß Anspruch 3 sorgt je nach Einstellung für einen Druckausgleich zwischen dem Vorauslaßsammler und der Hauptauslaßleitung. Die Merkmale des Patentanspruches 4 bieten die Möglichkeit, die Abwärme des Vorauslaßabgasstromes zur Frischgas- oder Frischgemischvorwärmung auszunutzen.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine arbeitet je nach Betriebsbereich mit folgenden Betriebsarten: Im obersten Lastbereich werden alle Zylinder normal gefeuert (gezündet). Die Umschaltventile sperren die Vorauslaßleitungeh ab und der durch die Vorauslaßventile der ersten Zylindergruppe abgegebene Abgasstrom wird bei Überschreiten eines oberen Grenzdruckes durch das dadurch geöffnete Begrenzungsventil in die Hauptauslaßleitung abgegeben. Im Teillastbereich wird ein Teil der Zylinder je nach Betriebspunkt durch Kraftstoffabschaltung und Umschaltung von Frischgas auf Vorauslaßabgas durch die Umschaltventile als Nachexpansionszylinder genutzt. Dabei werden einer oder mehrere Zylinder, bis zur Hälfte der Gesamtzylinderzahl abhängig von der Last umgeschaltet. Bei zu geringem Vorauslaßabgasangebot, wie es im unteren Teillastgebiet auftreten könnte, wird ein Absinken des Vorauslaßsammlerdruckes unter den Umgebungsdruck durch Öffnen des Begrenzungsventiles und dadurch mögliches Ansaugen von Abgas aus der Hauptauslaßleitung vermieden.

Der Hauptunterschied der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gegenüber einer herkömmlichen besteht darin, daß eine die Hälfte der Gesamtzylinderzahl umfassende Zylindergruppe mit ständig betätigten Vorauslaßventilen versehen ist und in

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den Einlaßleitungen der die zweite Hälfte der Zylinderzahl umfassenden Zylindergruppe die Umschaltventile angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Otto-Brennkraftmaschine, bei der ein Teil der Zylinder auf Nachexpansion umschaltbar ist und

Fig. 2 ein Umschaltventil für eine Brennkraftmaschine nach Fig. 1.

Sechs Zylinder 1, 2, 3» 4, 5 und 6 sind in einer Otto-Brennkraftmaschine 7 in einer Reihe angeordnet. Die Zylinder 1 bis 6 sind über Einlaßleitungen 8 bzw. 9 an einen Ansaugverteiler 10 angeschlossen. Außerdem sind die Zylinder 1 bis 6 über Auslaßleitungen 11 an eine Hauptauslaßieitung 12 angeschlossen.

Die Zylinder 1 bis 3 sind jeweils mit einer Vorauslaßleitung 13 versehen, die zu einem Vorauslaßsammler 14 führt. In den Einlaßleitungen 9 der Zylinder 4, 5 und 6 sind Umschaltventile 15 angeordnet, die neben einem Frischgas- bzw. Frischlufteintritt 16 und einem Austritt 17 mit einem Abgaseintritt 18 versehen sind. Die Abgaseintritte 18 der Umschaltventile 15 sind jeweils über eine Verbindungsleitung 19 mit dem Vorauslaßsammler 14 verbunden. Der Vorauslaßsammler 14 ist ferner über eine Verbindungsleitung 20 mit der Hauptauslaßleitung 12 verbunden. In diese Verbindungsleitung 20 ist ein Begrenzungsventil 21 eingeschaltet, das druckabhängig eine Verbindung des Vorauslaßsammlers 14 mit der Hauptauslaßleitung 12 steuert. In den Einlaßleitungen 8, 9 sind ab-

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schaltbare Einspritzdüsen 8' und 9* angeordnet, die bei den Einlaßleitungen 9 der Zylinder 4, 5 und 6 stromauf der Umschaltventile 15 münden.

Bei Vollast werden alle Zylinder 1 bis 6 normal gezündet und die Umschaltventile 15 sperren ihre Abgaseintritte 18 ab. Dadurch arbeiten die Zylinder 4 bis 6 normal. Der durch die Vorauslaßleitungen 13 der Zylinder 1 bis 3 abgegebene Abgasstrom wird bei Überschreiten eines oberen Grenzdruckes durch das druckabhängig gesteuerte Begrenzungsventil 21 in die Hauptauslaßleitung 12 abgegeben. Wird die Last verringert, so werden Je nach Betriebspunkt einer, zwei oder alle drei der Zylinder 4 bis 6 einerseits durch Kraftstoffabschaltung und andererseits durch Umschalten der Umschaltventile 15 von Frischgas auf Vorauslaßabgas als Nachexpansionszylinder betrieben, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Im unteren Teillastgebiet könnte dabei ein zu geringes Vorauslaßabgasangebot und damit ein Absinken des Druckes des Vorauslaßsammlers 14 unter den Umgebungsdruck auftreten. Dies wird durch Öffnen des Begrenzungsventiles 21 und dadurch mögliches Ansaugen von Abgas aus der Hauptauslaßleitung 12 vermieden. Es ist zwar möglich, je nach Lastanforderung einen,zwei oder drei Zylinder umzuschalten, jedoch sind bei drei umgeschalteten Zylinden die Torsionsschwingungen am geringsten.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform können der Vorauslaßsammler 14 und der Ansaugverteiler 1.0 zu einer Wärmetauschereinheit vereinigt sein. Dadurch besteht dann die Möglichkeit der Frischgas- odejr Fri schgemi schvorwärmung durch Nutzung der Abwärme des Vorauslaßabgases. Ferner kann auch ein zuschaltbarer Teil des Vorauslaßsammlers als Wärmetauscher für den Ansaugverteiler ausgelegt werden.

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Claims

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 8000 München

Verfahren zur Teillast-Steuerung von Brennkraftmaschinen und Brennkraftmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens

Zusatz zu Patent . . . (Patentanmeldung P 27 40 045.9-13)

Patentansprüche

(iy Verfahren zur Teillast-Steuerung von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung in mehreren Arbeitsräumen, bei dem mit sinkender Last die Anzahl der Arbeitstakte mit innerer Verbrennung je Zeiteinheit verringert wird indem ein zunehmender Teil der Arbeitsräume auf einen Nachexpansionsbetrieb umgesteuert wird, der eine durch zwei teilbare Anzahl von Überschiebe- und Nachexpansionstakten umfaßt, wobei das in den nicht umgesteuerten Arbeitsräumen jeweils in einem Arbeitstakt mit innerer Verbrennung nur unvollständig expandierte Arbeitsgas den umgesteuerten Arbeitsräumen anstelle eines Frischgemisches zugeführt und in ihnen weiter expandiert wird nach Patent (Patentanmeldung P 27 40 045.9-13) dadurch

gekennzeichnet, daß maximal die Hälfte der Arbeitsräume auf den Nachexpansionsbetrieb umgeschaltet wird.

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2. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei Arbeitsräumen in Form von Zylindern, die mit Ein- und Auslaßleitungen versehen sind, wobei einer oder einige der Zylinder zusätzlich mit einer Vorauslaßleitung versehen sind und der andere bzw. die übrigen Zylinder vom gefeuerten Betrieb auf einen Nachexpansionsbetrieb umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Einlaßleitung (9) eines auf Nachexpansion umschaltbaren Zylinders (4, 5, 6) ein Umschaltventil (15) angeordnet ist, das in einer Stellung eine Verbindung mit einem Ansaugverteiler (10) öffnet und eine Verbindung mit der Vorauslaßleitung bzw. den Vorauslaßleitungen (13) sperrt und in einer anderen Stellung die Verbindung mit dem Ansaugverteiler (10) sperrt und die Verbindung mit der Vorauslaßleitung bzw. den Vorauslaßleitungen (13) öffnet.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Einlaßleitung (8, 9) eine abschalfbare Einspritzdüse (8¹, 9') angeordnet ist, die bei den auf Nachexpansion umschaltbaren Zylindern (4, 5, 6) stromauf des Umschaltventiles (15) mündet.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorauslaßleitungen (13) in einen Vorauslaßsammler (14) münden und daß Verbindungsleitungen

(19) vom Vorauslaßsammler (14) zu den Abgaseintritten (18) der Umschaltventile (15) führen.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorauslaßsammler (14) eine durch ein Begrenzungsventil (21) gesteuerte Verbindungsleitung

(20) zur Hauptauslaßleitung (12) aufweist und daß das Begrenzungsventil (21) abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (7) steuerbar ist.

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6. Brennkraftmaschine nach, einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugverteiler (10) und der Vorauslaßsammler (14) eine Wärmetauschereinheit bilden.

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