DE10215914A1 - Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einem Auslasskanal, der von einem Brennraum ausgeht und in den in Strömungsrichtung der Abgase hinter einem Auslassventil ein Sekundärluftkanal mündet. Es wird vorgeschlagen, dass der Auslasskanal kurz hinter einem Ventilsitzring des Auslassventils einen Vorsprung aufweist, der in Strömungsrichtung der Abgase weist, wobei er mit einer Kanalwand eine zum Auslasskanal hin offene Tasche bildet, in die der Sekundärluftkanal mündet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Um die Emission von Schadstoffen bei Brennkraftmaschinen zu verringern, ist es bekannt, dem Abgassystem Sekundärluft zuzuführen, um Bestanteile der Abgase an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in einem thermischen Reaktor oder Katalysator zu verbrennen. Aus der US 4 103 488 ist eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine bekannt, bei der durch eine Düse Sekundärluft kurz hinter einem Auslassventil in einen Abgaskanal zugeführt wird. In der Luftleitung ist ein Steuerventil vorgesehen, das schließt, wenn der Abgasdruck höher ist als der Druck in der Luftleitung und das öffnet, wenn der Druck im Abgaskanal abfällt. Dadurch kann die Luft aus der Sekundärluftdüse im Wesentlichen nur dann ausströmen, wenn das Auslassventil geschlossen ist. Das verringert deutlich die Wirksamkeit der Sekundärlüfteinblasung.
• Aus der DE OS 20 33 794 A ist ein Verfahren zur Abgasentgiftung an Ottomotoren durch Nachverbrennung der Abgase außerhalb des Motors bekannt. Die Abgase werden in einem Drallerzeuger mit anschließendem Diffusor entspannt und die Verbrennungsluft wird durch den dabei entstehenden Unterdruck angesaugt, worauf in dem Diffusor, in dem der Druck wieder ansteigt, die Nachverbrennung stattfindet. Ein solches Verfahren ist nur mit einem erhöhten Bauaufwand durchzuführen.
• Aus der DE 295 15 054 U1 ist ein Abgasentgiftungssystem für Brennkraftmaschinen nach dem Otto-Prinzip auf der Basis katalytischer Nachverbrennung bekannt, bei der eine Venturidüse derart angeordnet ist, dass der bei einer Abgasströmung entstehende Unterdruck in der Venturidüse dazu genutzt wird, um Luft in den Abgasstrom einzubringen. Ferner wird vorgeschlagen, in die Luftzufuhrleitung ein oder mehrere Rückschlagventile zu integrieren. Auch hierfür ist ein erhöhter Bauaufwand erforderlich.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Zufuhr von Sekundärluft in den Auslasskanal mit einfachen Mitteln zu verbessern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nach der Erfindung weist der Auslasskanal der Brennkraftmaschine kurz hinter einem Ventilsitzring des Auslassventils einen Vorsprung auf, der in Strömungsrichtung der Abgase weist, wobei der Vorsprung mit einer Kanalwand eine zum Auslasskanal hin offene Tasche bildet, in die der Sekundärluftkanal mündet. Die Abgase strömen mit großer Geschwindigkeit an der Öffnung der Tasche vorbei und reißen dabei die Sekundärluft mit in den Abgasstrom, wo sie sich mit den Abgasen intensiv mischt. So entstehen bereits auf dem Weg zu einem Abgaskatalysator Nachverbrennungsreaktionen, die schließlich im Abgaskatalysator abgeschlossen werden.
• Die Tasche ist vorzugsweise trichterförmig gestaltet, indem sich die Tasche zum Auslasskanal hin trichterförmig unter einem spitzen Winkel α in einer Ebene in Richtung des Sekundärluftkanals erweitert. Ferner ist es vorteilhaft, dass sich die Tasche von der Mündung des Sekundärluftkanals zum Auslasskanal hin trichterförmig unter einem spitzen Winkel β quer zum Sekundärluftkanal erweitert. Dadurch erhöht sich der Druck der Sekundärluft zum Auslasskanal hin, wodurch die Sekundärluft leichter in die Abgase eingemischt werden kann.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
• Es zeigt:
• Fig. 1 einen schematischen Teillängsschnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entsprechend der Linie I-I in Fig. 2 und
• Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch einen Auslasskanal entsprechend der Linie II-II in Fig. 1.
• Ein Zylinderkopf 10 schließt einen Brennraum 11 einer nicht näher dargestellten Hubkolbenbrennkraftmaschine nach oben ab. Er besitzt vier Gaswechselventile, die nicht näher dargestellt sind und in Ventilführungen 14 geführt werden. Jeweils zwei von ihnen steuern Einlasskanäle 22 und Auslasskanäle 13. Die den Ventilen zugeordneten beiden Auslasskanäle 13 vereinigen sich zu einem gemeinsamen Auslasssammelkanal 23. An der Mündung der Auslasskanäle 13 zum Brennraum 11 ist in den Zylinderkopf 10 jeweils ein Ventilsitzring 20 eingelassen, an dem ein Ventilteller eines nicht näher dargestellten Gaswechselventils im geschlossenen Zustand anliegt. Die Gaswechselkanäle 13, 22 werden von Kühlmittelräumen 12 umgeben.
• Ist das Ventil geöffnet, strömen die Abgase aus dem Brennraum 11 in den Auslasskanal 13 und von dort in den Auslasssammelkanal 23. Die Abgasströmung ist mit 15 gekennzeichnet. In Strömungsrichtung kurz hinter dem Ventilsitzring 20 ist auf der Seite zum Abgassammelkanal 23 hin ein Vorsprung 19 vorgesehen, der in die Richtung der Abgasströmung 15 weist und mit einer Kanalwand 21 eine Tasche 18 bildet.
• Am Grund der Tasche 18 mündet ein Sekundärluftkanal 16. Die Sekundärluftströmung ist durch Pfeile mit der Kennziffer 17 bezeichnet.
• Die Tasche 18 erweitert sich trichterfömig zum Auslasskanal 13 hin, und zwar in einer Ebene in Längsrichtung des Sekundärluftkanals 16 unter einem spitzen Winkel α und in einer Ebene quer dazu unter einem spitzen Winkel β. Die Sekundärluftströmung 17 wird von der Abgasströmung 15 an dem Übergang zwischen der Tasche 18 und dem Auslasskanal 13 mitgerissen und vermischt sich mit den Abgasen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auch während der Öffnungszeit des Auslassventils Sekundärluft in den Auslasskanal 13 eingeleitet werden. Auf Grund der größeren Menge an Sekundärluft und des besseren Durchmischens der Abgase mit Sekundärluft wird die thermische Nachverbrennung deutlich verbessert und die Schadstoffemission entsprechend verringert.

Claims (3)

1. Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einem Auslasskanal, der von einem Brennraum ausgeht und in den in Strömungsrichtung der Abgase hinter einem Auslassventil ein Sekundärluftkanal mündet, dadurch gekennzeichnet, der Auslasskanal (13) kurz hinter einem Ventilsitzring (20) des Auslassventils einen Vorsprung (19) aufweist, der in Strömungsrichtung der Abgase weist, wobei er mit einer Kanalwand (21) eine zum Auslasskanal hin offene Tasche (18) bildet, in die der Sekundärluftkanal (16) mündet.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tasche (18) zum Auslasskanal (13) hin in einer Ebene quer zum Sekundärluftkanal (16) unter einem spitzen Winkel (α) erweitert.

3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tasche (18) von der Mündung des Sekundärluftkanals (16) zum Auslasskanal (13) hin in einer Ebene in Richtung des Sekundärluftkanals (16) unter einem spitzen Winkel (β) trichterförmig erweitert.