DE3000374C2 - Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung im Teillastbereich - Google Patents

Description

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsfarm anhand der Zeichnungen näher eingegangen werden wird. Es zeigt

Fig.! eine schematische Darstellung eines 6-Zylindermotors mit Zylinderabschaltung im Teillastbetrieb nach dem Stand der Technik;

Fig.2 eine zu Fig. 1 gleichartige schematische Darstellung eines 6-ZyIindermotors gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig.3 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Perspektivansicht des den zweiten Abgas-Teilkanal absperrenden Ventils.

Die F i g. 1 zeigt einen dem Motor nach der DE-PS 29 00 953 ähnlichen Motor zum Stand der Technik. Dieser Motor hat einen Motorblock 10, der mehrere is Zylinder aufweist, die in eine erste Gruppe (Nr. 1 bis 3) und eine zweite Gruppe (Nr. 4 bis 6) aufgeteilt sind. Ein Luftansaugkanal 12 ist mit einer Drosselklappe 14 versehen und stromab von dieser in einen ersten und zweiten Ansaug-Teilkanal 12a bzw. 126unterteilt, wobei der erste Teilkanal 12a der ersten Gruppe von Zylindern Nr. 1 bis 3 und der zweite Teilkanal 126 der z-veiten Gruppe von Zylindern Nr. 4 bis 6 zugeordnet ist Ein Abgaskanal 16 ist stromauf von dem in ihm befindlichen katalytischen Konverter 22 in einen ersten und zweiten Abgas-Teilkanal 16a bzw. 166 durch eine Trennwand 18 geteilt, wobei der erste Teilkanal 16a der ersten Gruppe von Zylindern Nr. 1 bis 3 und der zweite Teilkanal 166 der zweiten Gruppe von Zylindern Nr. 4 bis 6 zugeordnet ist. Ein Absperrventil 20 ist am Eintritt in jn den zweiten Ansaug-Teilkanal i2b vorgesehen, um eine Luftzufuhr in diesen Teilkanal 126 zuzulassen oder zu unterbinden. Zwischen dem zweiten Abgas-Teilkanal 16b und dem zweiten Ansaug-Teilkanal 12fc ist ein Abgas-Rückführkanal 24 angeordnet, durch den die r> Zylinder Nr. 4 bis 6 im Teillastbetrieb mit Abgas gespült werden können. Ein Abgas-Rückführventil 26 ist im Abgas-Rückführkanal 24 vorgesehen, um diesen zu öffnen bzw. zu schließen.

Die Brennkraftmaschine hat einen Steuerkreis 28 für ao die Brennstoffeinspritzung, dem von einem Ansaug-Luftfühler 30 und einem Motordrehzahlfühler 32 Eingänge zugeführt werden, um synchron mit der Motordrehzahl Einspritzimpulse mit einer Impulsbreite zu liefern, die von der in den Motor eingeführten j> Luftmenge abhängig ift. Das Brennstoffeinspritzsignal wird unmittelbar einer ersten Gruppe von Einspritzventilen A 1 bis A 3 der Zylinder Nr. 1 bis 3 und auch einer Laststeuerung 34 zugeführt, die auf Motorlastzustände anspricht, um den Steuerkreis 28 für die Brennstoffein- so spritzung mit einer zweiten Gruppe von Einspritzventilen A 4 bis A 6 zu verbinden, d'e den Zylindern Nr. 4 bis 6 zugeordnet sind. Bei hoher Last wird Brennstoff in alle Zylinder eingeführt, bei niedriger Last unterbricht die Laststeuerung 34 dit Brennstoffeinspritzung in die Zylinder Nr. 4 bis 6. Die Steuerung 34 liefert auch ein erstes Steuersignal, durch das das Absperrventil 20 geöffnet, das Abgasrückführventil 26 geschlossen werden, wenn ein Betrieb mit hoher Last vorliegt, und ein zweites Steuersignal, durch das bei niedriger Last das Absperrventil 20 geschlossen und das Abgasrückführventil 26 geöffnet werden.

Die Laststeuerung 34 kann so ausgebildet sein, daß sie die Motorlast in Abhängigkeit von der Impulsbreite der Brennstoffeinspritzsignale aus dem Steuerkreis 28 oder fe5 in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Drosselklappe 14 feststellt.

Der in Fig. I gezeigte Motor hat Nachteile insofern, als während des Teillastbetriebs die von der zweiten, abgeschalteten Zylindergruppe Nr, 4 bis 6 umgewälzten Gase allmählich bei ihrer Rückführung abgekühlt und mit den Abgasen vermischt werden, die von der ersten, aktiven Zylindergruppe Nr. 1 bis 3 abgegeben werden. Dadurch wird die Temperatur der Abgase, die durch den 3-Wege-Katalysator 22 strömen, herabgesetzt, so daß dessen Leistung in bezug auf die Gasreinigung verschlechtert wird, wobei aber auch bei Vorhandensein eines Sauerstoffühlers die Genauigkeit der Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses herabgesetzt wird.

Die in F i g. 2 gezeigte Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei zu F i g. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, weist ein Absperrventil 40 auf, das in dem zweiten Teilkanal 166 des Abgaskanals 16 stromab von der Mündung des Abgas-Rückführkanals 24, jedoch stromauf vom Ende der Trennwand 18 im zweiten Abgas-Teilkanal 166 angeordnet ist, um diesen Teilkanal 166 zu öffnen bzw. zu schließen. Das Absperrventil 40 wird durch ein Betätigungsorgan 42 betrieben, das eint -iin Gehäuse in zwei Kammern unterteilende Membran, e.,ne Betätigungsstange 42a, die mit ihrem einen Ende an der Membran befestigt und mit dem anderen Ende antriebsseitig mit Absperrventil 40 verbunden ist, sowie eine Fedei aufweist, die innerhalb der einen Kammer des Gehäuses untergebracht ist und auf die Membran einen Druck in der Öffnungsrichtung des Absperrventils 40 ausübt Die Betätigungsstange 42a ist über einen Hebelarm 44 mit der Welle 40a des Absperrventils 40 verbunden, wie F i g. 3 zeigt.

Die die Feder aufnehmende Kammer des Betätigungsorgans 42 ist mit der dritten Öffnung eines als 3-Wege-Magnetventil ausgebildeten Stellglieds 46 verbunden, welches eine zweite Öffnung, die an eine Unterdruckquelle VP angeschlossen ist sowie eine erste Öffnung, die zur Atmosphäre APoffen ist, aufweist. Das Stellglied (Magnetventil) 46 spricht auf das erste Signal (hohe Motorlast) von der Laststeuerung 34 an, um seine erste und dritte öffnung zu verbinden, so daß Atmosphärendruck auf die Membran des Betätigungsorgans 42 aufgebracht wird, wodurch das Absperrventil 40 den zweiten Abgas-Teilkanal 166 öffnet. Fehlt dieses Signal, was eine niedrige Motorlast kennzeichnet, so verbindet das Stellglied 46 seine zweite und dritte Öffnung, so daß ein Unterdruck auf die Membran des Betätigungsorgans 42 wirkt, wodurch das Absperrventil 40 in die den zweiten Abgas-Teilkar.al 166 verschließende Stellung bewegt wird.

Das Absperrventil 20 im Ansaug-Teilkanal 126 wird von einem Betätigungsergan 48, das zum Betätigungsorgan 42 gleichartig ausgebildet ist, betrieben. Die die auf die Membran wirkende Feder aufnehmende Kammer ist mit eier uri-.ten Öffnung des Stellglieds 46 verbunden. Somit wird die Membran mit Atmosphärendruck beaufschlagt und damit das Absperrventil 20 geöffnet, wenn ein Betrieb mit hoher Last vorliegt, während der bei niedriger Last auf die Membran wirkende Unterdruck zum Schließen des Luftabsperrventils 20 führt.

Das Abgas-Rückführventil 30 wird von einem Betätigungsorgan 50 betrieben, das wieder oine Membran in einem Gehäuse aufweist, die unter Federdruck steht, und die die Feder aufnehmende Kammer ist mit der dritten Öffnung des Stellglieds (Magnetventil) 46 verbunden. Somit herrscht bei hoher Last in der die Feder enthaltenden Kammer Umdrehungsdruck, wodurch das Abgas-Rückführventil 26 den

Abgas-RückfUhrkanal 24 schließt, und es herrscht in dieser Kammer Unterdruck bui niedriger Last, so daß das Abgas-Rückführventil 26 in diesem Fall öffnet und den Abgas-Rückführkanal 24 zum Spülen der inaktiven Zylinder Nr. 4 bis 6 öffnet.

Im Betrieb läßt bei hoher Last die Laststeuerung 34 das Brennstoffeinspritzsignal vom Steuerkreis 28 für die Brennstoffeinspritzung in die zweite Gruppe von Einspritzventilen A 4 bis A 6 durch, so daß alle Zylinder Nr. 1 bis 6 mit Brennstoff gespeist werden. Die Laststeuerung 34 gibt zugleich ein Steuersignal an das Stellglied (Magnetventil) 46. das darauf eine Verbindung zwischen seiner ersten und dritten Öffnung herstellt, so daß auf die Membranen in den Betätigungsorganen 42, 48 und 50 Umgebungsdruck wirkt, womit das Luftabsperrventil 20 geöffnet wird und Frischluft in die zweite Zylindergruppe Nr. 4 bis 6 einströmt. Gleichzeitig werden das Abgas-Rückführventil 26 geschlossen und das Absperrventil 40 geöffiiei, mj JaG einerseits eine Abgasrückführung unterbunden ist, andererseits die Abgase der Zylinder Nr. 1 bis 6 gemeinsam zum katalytischen Konverter 22 strömen.

Bei Umschaltung auf Teilzylinderbetrieb sperrt die Laststeuerung 34 das Brennstoffeinspritzsignal zur zweiten Gruppe A4 bis A 6 der Einspritzventile ab. Damit fehlt auch das Steuersignal am Stellglied 46, das umschaltet und eine Verbindung zwischen seiner zweiten und dritten öffnung herstellt, so daß in den die Federn aufnehmenden Kammern der Betätigungsorgane 42, 48 und 50 Unterdruck herrscht, wodurch das Luftabsperrventil 20 sowie das Absperrventil 40 geschlossen werden, während das Abgasrückführventil 26 geöffnet wird. Bei diesem Teilzylinderbetrieb werden die Zylinder Nr. 4 bis 6 der zweiten Zylindergruppe, um den Pumpverlust /ί unterdrücken, mit Gasen gespült. Da das Absperrventil 40 geschlossen ist. wird der katalytische Konverter 22 nur von Abgasen, die eine hohe Temperatur haben, durchströmt, so daß er auf dem hohen Tcinpcraturniveau gehalten wird, das für sein optimales Arbeiten erforderlich ist. Auch tritt keine Änderung in der Sauerstoffkonzentration der Abgase 3üf die Ober

unrhiinrtpnpn

Sauerstoffühler strömen, was zu einer genaueren Regelung bzw. Rückkopplungssteuerung für das Luft/ Brennstoffgemisch führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung im Teillastbetrieb, mit einer ersten sowie zweiten, jeweils wenigstens einen Zylinder enthaltenden Zylindergruppe, mit einem eine Drosselklappe enthaltenden Ansaugkanal, der stromab von der Drosselklappe in einen ersten sowie zweiten, mit der ersten bzw. zweiten Zylindergruppe verbundenen Ansaug-Teilkanal unterteilt ist, wobei im zweiten m Ansaug-Teilkanal ein Absperrventil aufgenommen ist, mit einem einen katalytischen (Converter enthaltenden Abgaskanal, der stromauf vom Konverter in einen ersten, von der ersten Zylindergruppe ausgehenden sowie einen zweiten, von der i·, zweiten Zylindergruppe ausgehenden Abgas-Teilkanal unterteilt ist, mit einem Abgas-Rückführkanal, dessen eines Ende im zweiten Abgas-Teilkanal, dessen anderes Ende im zweiten Ansaug-Teilkanal mündet und der mit einem Abgas-Rückführventil versehen «t, und mit einer auf die Motorlast ansprechenden Steuerung, die bei einer unter einem vorbestimmten Wert liegenden Motorlast die zweite Zylindergruppe abschaltet, das Absperrventil im zweiten Ansaug-Teilkanal schließt und das Abgasrückführventil öffnet sowie ein Steuersignal liefert, gekennzeichnet durch ein in dem zweiten Abgas-Teilkanal (166^ an einer Stelle stromab von der Mündung des Abgas-Rückführkanals (24) an- 29 00 953.

Bekanntlich ergibt sich bei Brennkraftmaschinen mit zunehmender Belastung eine bessere Verbrennung und damit eine bessere Ausnutzung des Brennstoffs. In Anbetracht dieses Umstandes wurden Brennkraftmaschinen für Automobile, die häufigen Laständerungen unterworfen sind, geschaffen, die im Teillastbereich mit Zylinderabschaltung arbeiten. Derartige Motoren weisen aktive Zylinder auf, die sich stets in Betrieb befinden, und inaktive Zylinder, die außer Betrieb gesetzt werden, wenn die Motorlast unter einem bestimmten Wert liegt Bei Niedriglastbetrieb wird der Zufluß von Brennstoff und Luft zu den inaktiven Zylindern abgestellt, so daß der Motor nur mit den aktiven Zylindern arbeitet und damit deren Belastung entsprechend erhöht wird, was zu einer wirtschaftlicheren Brennstoffausnutzung führt

Da bei einem solchen Motor im Teillastbetrieb die inaktiven Zylinder gegen den Ansaugrohrunterdruck ansaugen müssen, treten Pumpverluste an den inaktiven Zylindern auf, weshalb man dazu übergegangen ist, die inaktiven Zylinder mit Abgas zu spülen, wodurch sie nicht nur auf Betriebstemperatur gehalten werden, sondern auch ein Anstieg der Reibleistung und des Verschleißes verhindert wird.

Ein Nachteil liegt bei derartigen Motoren nun darin, daß im Teillastbetrieb die von den inaktiven Zylindern umgewälzten Gase mit von den aktiven Zylindern ausgestoßenen Gasen vermischt werden, wodurch sich

geordnetes Absperrventil (40) und durch ein in 30 die Temperatur der durch die Auspuffanlage abeeführ-

Abhängigkeit von dem Steuersignal der auf die Motorlast absprechenden Steuerung (34) betätigtes, letzteres Absperrventil (40) -fließendes Stellglied (46).

2. Brennkraftmaschine iiach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (40) im zweiten Abgas-Teilkanal (166^ ein druckmittelbetätigtes Ventil ist, das im Ansprechen auf Atmosphärendruck öffnet und im Ansprechen auf einen ten Gase vermindert Weist der Motor in seiner Auspuffanlage einen katalytischen Konverter für die Reinigung der Abgase auf, so wird dessen Leistung verschlechtert, da ein solcher Konverter zu seinem optimalen Betrieb von Gasen hoher Temperatur durchströmt werden soll, wie sie bei einem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis vorliegen. Zur Regelung dieses stöchiometrischen Verhältnisses kann zusätzlich ein Fühler stromauf von dem Konverter

Unterdruck schließt, und daß das Stellglied (46) ein 40 vorgesehen sein, der den Sauerstoffgehalt im Abgas

Dreiwege-Magnetventil ist, das eine erste, mit der ' "" ' ' . . - _

Atmosphäre verbundene öffnung, eine zweite, mit

einer Unterdruckquelle verbundene Öffnung sowii eine dritte, mit dem Absperrventil (40) im zweiten

Abgas-Teilkanal verbundene öffnung hat und bei

Fehlen des Steuersignals die erste sowie dritte

Öffnung miteinander verbindet und bei Vorliegen

des Steuersignals die zweite sowie dritte öffnung miteinander verbindet.

erfaßt und eine Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bewirkt. Ein Motor, der die obengenannten Nachteile aufweist, ist Gegenstand der DE-OS 29 00 953.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine der angegebenen Gattung ein Auskühlen des Konverters, der im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist, bei einem Betrieb mit Zylinder-Teilab-

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, 50 schaltung zu verhüten.

dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (20) Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die

im zweiten Ans?ug-Teilkanal (\2b) ein druckmittel- ' betätigtes Ventil ist, das im Ansprechen auf

Atmosphärendruck öffnet und im Ansprechen auf

im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Durch das in dem zweiten Abgas-Teilkanal, der den inaktiven Zylindern zugeord-

einen Unterdruck schließt, daß das Abgas-Rückführ- 55 net ist, angeordnete Absperrventil kann dieser TeÜkanal ventil (26) ein druckmittelbetätigtes Ventil ist, das im gegen die von den aktiven Zylindern ausgestoßenen Ansprechen auf einen Unterdruck öffnet sowie im Abgase abgesperrt werden, so daß das von den Ansprechen auf Atmosphärendruck schließt und daß inaktiven Zylindern umgewälzte Gas keine temperaturdie dritte Öffnung des Stellglieds (46) mit dem absenkende Wirkung ausüben kann. Um ein Absperren Absperrventil (20) im zweiten Ansaug-Teilkanal eo des zweiten Teilkanals bei Abschaltung der zweiten sowie dem Abgas-RüGkführventil (26) verbunden ist. Zylindergruppe, d.h. bei Motor-Teillast, sofort zu

bewirken, ist dem Absperrventil ein Stellglied zugeord-

net, das von der auf die Motorlast ansprechenden

Steuerung, die die Luft- und Brennstoffzufuhr zu den inaktiven Zylindern unterbricht, betätigt wird.

Die Patentansprüche 2 und 3 haben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes zum Inhalt, worauf im Zusammenhang mit der folgenden

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung im Teillastbereich der im Patentanspruch I angegebenen Gattung, gemäß DE-OS