DE10332208A1 - Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE10332208A1
DE10332208A1 DE10332208A DE10332208A DE10332208A1 DE 10332208 A1 DE10332208 A1 DE 10332208A1 DE 10332208 A DE10332208 A DE 10332208A DE 10332208 A DE10332208 A DE 10332208A DE 10332208 A1 DE10332208 A1 DE 10332208A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
line
internal combustion
combustion engine
sub
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10332208A
Other languages
English (en)
Inventor
Harald Marquardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10332208A priority Critical patent/DE10332208A1/de
Publication of DE10332208A1 publication Critical patent/DE10332208A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/06Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air
    • F02M31/08Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air the gases being exhaust gases
    • F02M31/083Temperature-responsive control of the amount of exhaust gas or combustion air directed to the heat exchange surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D33/00Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
    • F02D33/02Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for of combustion-air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/042Combustion air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • F02B31/085Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0279Throttle valve control for intake system with two parallel air flow paths, each controlled by a throttle, e.g. a resilient flap disposed on a throttle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414Air temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/16Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system with EGR valves located at or near the connection to the exhaust system
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine (1), welche mit einer Ansauganlage (3) und mit einer Abgasanlage (4) verbunden ist, weist die Ansauganlage (3) eine erste Teilleitung (5), die der Brennkraftmaschine (1) Frischluft zuführt, und eine zweite Teilleitung (6) auf, welche durch einen von dem Abgas der Abgasanlage (4) durchströmten Abgaswärmetauscher (7) geführt ist, um die in der zweiten Teilleitung (6) enthaltene Frischluft zu erwärmen. In der ersten Teilleitung (5) und in der zweiten Teilleitung (6) sind jeweils separate Luftmengenzuteileinrichtungen (8, 9) angeordnet, welche in der Lage sind, die der Brennkraftmaschine (1) über die erste Teilleitung (5) und über die zweite Teilleitung (6) zugeführte Luftmenge unabhängig voneinander zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert zu verändern. Die zweite Teilleitung (6) ist zu dem Abgaswärmetauscher (7) der Abgasanlage (4) und von dort zu der Brennkraftmaschine (1) geführt, und die zweite Teilleitung (6) weist einen kleineren Querschnitt auf als die erste Teilleitung (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine, welche mit einer Ansauganlage und mit einer Abgasanlage verbunden ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 41 04 011 C1 bekannt. Dabei zweigt von der Ansaugleitung eine Teilleitung ab, die in einem Abgaswärmetauscher von dem Abgas aus der Abgasanlage Wärme aufnimmt und nach dem Abgaswärmetauscher wieder in die Ansaugleitung mündet. Die Verstellung zwischen der Hauptansaugleitung und der Teilleitung wird mittels einer verstellbaren Klappe durchgeführt, deren Stellung abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer Lastvorgabe gesteuert wird. Dadurch ist es möglich, die Ansaugtemperatur der Brennkraftmaschine zu erhöhen und eine Laststeuerung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Ansaugtemperatur durchzuführen.
  • Die beschriebene Leistungsregelung der Brennkraftmaschine durch die Regelung der Einlasstemperatur führt aufgrund der Dichteänderung der Ansaugluft zu Füllmengenänderungen, was eine Entdrosselung und damit eine Verbrauchsreduzierung der Brennkraftmaschine zur Folge hat. Des weiteren wird die Brennkraftmaschine bei höheren Temperaturen und einem höheren Druck und somit näher an ihrem optimalen Betriebspunkt be trieben und es findet insbesondere bei niedriger Teillast eine bessere Verbrennung statt.
  • Die bekannte Vorrichtung weist jedoch mehrere Nachteile auf, die eine Umsetzung dieser Vorrichtung in die Praxis bislang verhindert haben. Ein großes Problem besteht darin, dass die Abgasleitungen durch den gesamten Motorraum geführt werden müssen, um die Ansaugluft in der Teilleitung erwärmen zu können. Dadurch wird der gesamte Motorraum erheblich aufgeheizt, insbesondere weil zum Erreichen der gewünschten Wirkung sehr hohe Temperaturunterschiede erforderlich sind. Bei der beschriebenen Vorrichtung wäre aus diesem Grund ein derart hoher Isolieraufwand notwendig, dass sich dieser nicht mit dem Platzangebot im Motorraum einer Brennkraftmaschine vereinbaren ließe. Aufgrund der hohen Masse der Rohrleitungen entstehen hohe Wärmekapazitäten, die wiederum zu hohen Wärmeverlusten und einem trägen Ansprechverhalten führen.
  • Bereits in der MTZ 27/7, Seiten 283–290 ist die Erwärmung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ansaugluft beschrieben. Dort sind außerdem die diesem Vorgang zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge angegeben.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile vermeidet und eine in der Praxis realisierbare Lösung anbietet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist jede der beiden Teilleitungen eine eigene Luftmengenzuteileinrichtung auf, wodurch das Umschalten zwischen den beiden Leitungen entfällt und vorteilhafterweise sehr viel geringere Strömungsverluste entstehen. Hierbei können die Luftmengenzuteileinrichtungen unabhängig voneinander in ihre jeweilige Stellung gebracht werden, um auf diese Weise die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge über jede Teilleitung unabhängig von der jeweils anderen Teilleitung zu steuern und somit eine Mischung zwischen den Luftströmen in den beiden Teilleitungen in einem beliebigen Verhältnis zu erreichen. Dadurch kann der Brennkraftmaschine, insbesondere bei niedrigen Lasten sowie beim Kaltstart, über die Ansauganlage erwärmte Luft zugeführt werden, was bei geringer Teillast zu einer besseren Verbrennung der Brennkraftmaschine führt und beim Kaltstart derselben für eine schnellere Aufheizung eines in der Abgasanlage angeordneten Katalysators sorgt.
  • Erfindungsgemäß ist die zweite Teilleitung, in welcher der Brennkraftmaschine die erwärmte Ansaugluft zugeführt wird, zu der Abgasanlage geführt und nicht wie beim Stand der Technik die Abgasanlage zu dieser Teilleitung, d.h. die Ansaugluft wird am Abgas vorbeigeführt und nicht umgekehrt. Auf diese Weise wird eine Erwärmung des Motorraums durch die erwärmten Abgasleitungen vermieden, wodurch auf eine unrealistisch große Isolierung dieser Abgasleitungen verzichtet werden kann. Vielmehr kann die Abgasanlage trotz der durch sie ermöglichten Erwärmung der Ansaugluft und der daraus entstehenden Vorteile wie bislang üblich ausgeführt werden, so dass die warmen Abgase schnellstmöglich aus dem Motorraum abgeführt werden können.
  • Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Tatsache zuzuschreiben, dass die zweite Teilleitung, welche der Brennkraftmaschine die erwärmte Ansaugluft zuführt, einen kleinere Querschnitt aufweist als die erste Teilleitung. Dadurch kann vorteilhafterweise die erste Teilleitung, die der Brennkraftmaschine kalte Frischluft zuführt, so groß ausgeführt werden, wie es für ein gutes Volllastverhalten der Brennkraftmaschine, also ein hohes Drehmoment und eine damit verbundene hohe Leistung, erforderlich ist. Die zweite Teilleitung, also das heiße System, kann hingegen so klein ausge führt werden, dass sich nur eine geringe Oberfläche und eine geringe Masse der Leitung sowie eine geringe in der Leitung sich befindliche Luftmasse ergibt, wodurch eine niedrige Wärmeabstrahlung in den Motorraum erzielt wird. Hierbei ist zu beachten, dass sich durch die kleinen Querschnitte eventuell ergebende Druckverluste nicht auf das Volllastverhalten der Brennkraftmaschine auswirken, da in der Volllast die zweite Teilleitung im wesentlichen geschlossen ist und der Brennkraftmaschine nur kalte Luft über die erste Teilleitung zugeführt wird. Des weiteren sind im Teillastbereich eventuelle Druckverluste innerhalb der Ansauganlage nicht von Bedeutung, insbesondere da die Druckverluste mit zunehmender Lufttemperatur bei gleichbleibendem Volumenstrom abnehmen. Die geringer Masse der Leitungen führt aufgrund der geringen Erhitzung derselben wiederum zu geringen Wärmeverlusten, was ein schnelleres Ansprechverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und somit auch der Brennkraftmaschine ermöglicht.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also die, Nutzung der Vorteile einer temperaturabhängigen Laststeuerung, wie zum Beispiel Entdrosselung der Brennkraftmaschine, bessere Gemischaufbereitung, Verbesserung der Zündwilligkeit und größere Zylinderinnenströmungsbewegung, ohne dass die Nachteile bekannter Lösungen in Kauf genommen werden müssen.
  • In der Praxis hat sich ein Querschnittsverhältnis der zweiten Teilleitung zu der ersten Teilleitung von 0,01 bis 0,5 als sehr vorteilhaft herausgestellt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Teilleitung zu jedem einzelnen Zylinder führende Einlasskanäle aufweist, wobei jedem Einlasskanal eine Verschlussklappe angeordnet ist. Alternativ oder auch zusätzlich ist es des weiteren möglich, dass die zweite Teilleitung zu jedem einzelnen Zylinder führende Einlasskanäle aufweist, wobei in jedem Einlasskanal eine Verschlussklappe angeordnet ist.
  • Durch beide Ausführungen wird erreicht, dass die erste Teilleitung von der zweiten Teilleitung getrennt werden kann, was ein Übersprechen zwischen den Zylindern bei Volllast verhindert und eine Wärmeausbreitung von der zweiten Teilleitung in die erste Teilleitung verringert.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 5 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 6 eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine;
  • 7 eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine; und
  • 8 eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, von welcher im vorliegenden Fall zwei einer beliebigen Anzahl von Zylindern 2 dargestellt sind. Die Brennkraftmaschine 1 ist hierbei in Reihenbauweise ausgeführt, es könnte sich jedoch auch um eine Brennkraftmaschine 1 in V- oder jeder anderen Bauweise handeln.
  • Zu der Brennkraftmaschine 1 führt eine mit derselben verbundene Ansauganlage 3, die der Brennkraftmaschine 1 Frischluft zuführt. Das bei der Verbrennung in den Zylindern 2 entstehende Abgas wird durch eine mit der Brennkraftmaschine 1 verbundene Abgasanlage 4 aus einem nicht dargestellten Motorraum, in dem sich die Brennkraftmaschine 1 befindet, abgeführt. Die Ansauganlage 3 weist eine erste Teilleitung 5 auf, die auch als "kalte" Leitung bezeichnet werden kann, da sie der Brennkraftmaschine 1 nicht erwärmte bzw. kalte Frischluft zuführt. Des weiteren weist die Ansauganlage 3 eine zweite Teilleitung 6 auf, welche, wie nachfolgend beschrieben, der Brennkraftmaschine 1 erwärmte Frischluft zuführt. An die erste Teilleitung 5 und an die zweite Teilleitung 6 schließen sich jeweils Zuleitungen 5a und 6a an, die die Verbindung zu den Zylindern 2 herstellen. Die Zuleitungen 5a der ersten Teilleitung 5 werden aufgrund ihrer Funktion im folgenden als Schwingrohre 5a bezeichnet. Hierbei erfolgt vor dem Eintritt in die Zylinder 2 eine Vermischung der kalten Luft aus der ersten Teilleitung 5 mit der erwärmten Luft aus der zweiten Teilleitung 6, so dass die Ansaugluft mit einer bestimmten Temperatur in die Zylinder 2 eintritt.
  • Zum Zweck der Erwärmung der in der ersten Teilleitung enthaltenen bzw. diese durchströmenden Luft ist ein Abgaswärmetauscher 7 vorgesehen, welcher einerseits von dem Abgas der Abgasanlage 4 und andererseits von der die zweite Teilleitung 6 durchströmenden Frischluftmenge durchströmt wird. Die in der zweiten Teilleitung 6 sich befindliche Frischluftmenge nimmt also in dem Abgaswärmetauscher 7 thermische Energie aus dem Abgas auf und erwärmt sich auf diese Weise. Dadurch kann den Zylindern 2 über die zweite Teilleitung 6 und die sich der zweiten Teilleitung 6 anschließenden Zuleitungen 6a erwärmte Luft zugeführt werden, was insbesondere beim Kaltstart und im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 zu einer schnelleren Aufheizung eines in 1 nicht dargestellten Katalysators bzw. zu einer besseren Verbrennung in den Zylindern 2 und einer Entdrosselung führt.
  • Zur Steuerung der der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Luftmenge und insbesondere der Temperatur dieser Luftmenge, die sich aus dem Verhältnis des Massenstroms in der ersten Teilleitung 5 zu dem Massenstrom in der zweiten Teilleitung 6 ergibt, ist in der ersten Teilleitung 5 eine erste Luftmengenzuteileinrichtung 8 und in der zweiten Teilleitung 6 eine zweite Luftmengenzuteileinrichtung 9 angeordnet. Beide Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 sind im vorliegenden Fall als Drosselklappen ausgebildet und sind zwischen jeweils nicht dargestellten Offen- und Geschlossenstellungen verstellbar, wodurch sie in der Lage sind, die der Brennkraftmaschine 1 über die erste Teilleitung 5 zugeführte Luftmenge unabhängig von der der Brennkraftmaschine 1 über die zweite Teilleitung 6 zugeführten Luftmenge zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert zu verändern. Der Minimalwert der zugeführten Luftmenge ist dabei jeweils Null, also keine zugeführte Luftmenge, und ergibt sich aus der Geschlossenstellung der Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9. Dagegen ergibt sich der Maximalwert, wenn sich die Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 in ihrer Offenstellung befinden, wodurch dieser hauptsächlich von dem Querschnitt der beiden Teilleitungen 5 und 6 sowie der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit hängt.
  • Bei Volllast der Brennkraftmaschine 1 ist allerdings nur die Luftmengenzuteileinrichtung 8 geöffnet, um der Brennkraftmaschine 1 möglichst kalte Frischluft zuzuführen, d.h. die Luftmengenzuteileinrichtung 9 in der zweiten Teilleitung 6 ist geschlossen. Bei Teillast der Brennkraftmaschine 1 ist eine Mischregelung zwischen der Temperaturregelung und der konventionellen Drosselregelung möglich, wobei die Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 als „gewöhnliche" Drosselklappen fungieren.
  • Statt als Drosselklappen könnten die Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 und hierbei insbesondere die Luftmengenzuteileinrichtung 9 auch anders ausgeführt sein, z.B. als Stellventil, beispielsweise in Form eines Teller- oder Drehschieberventils.
  • Um der Brennkraftmaschine 1 bei Volllast eine möglichst große Luftmenge zur Verfügung stellen zu können, weisen die erste Teilleitung 5 sowie die Schwingrohre 5a größere Querschnitte auf als die zweite Teilleitung 6 und die Zuleitungen 6a. Der Durchmesser D5 der ersten Teilleitung 5 kann relativ zu dem Durchmesser D6 der zweiten Teilleitung 6 so ausgewählt sein, dass das Querschnittsverhältnis der zweiten Teilleitung 6 zu der ersten Teilleitung 5 0,01 bis 0,5 beträgt. Durch den geringeren Querschnitt der zweiten Teilleitung 6 strahlt die erwärmte Luftmenge weniger Wärme in einen nicht dargestellten Motorraum ab, indem sich die Brennkraftmaschine 1 befindet. Dadurch ist eine geringere bzw. eventuell gar keine Isolierung der zweiten Teilleitung 6 erforderlich. Auch das Verhältnis des Durchmessers D5a der Schwingrohre 5a zu dem Durchmesser D6a der Zuleitungen 6a kann ähnlich ausgewählt sein. Um einen Effekt zu erreichen, der ähnlich dem eines Schwingsaugrohrs ist, sind auch die Längen L5a der Schwing rohre 5a größer als die Längen L6a der Zuleitungen 6a, da bekanntermaßen bei hohen Drehzahlen und einer damit verbundenen höheren Leistungsanforderung eine größere Saugrohrlänge erforderlich bzw. sinnvoll ist. Dennoch kann zusätzlich auch ein Schaltsaugrohr vorgesehen sein.
  • Im Gegensatz zur Ansauganlage 3 kann die Abgasanlage 4 gegenüber gewöhnlichen Brennkraftmaschinen 1 unverändert bleiben, da die zweite Teilleitung 6 zu der Abgasanlage 4 bzw. dem darin angeordneten Abgaswärmetauscher 7 geführt wird. Dies ermöglicht eine schnelle Abführung der Abgase aus dem Motorraum, sodass derselbe nur geringfügig erhitzt wird.
  • Bei der Ausführungsform der Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung der Brennkraftmaschine 1 gemäß 2 sind im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 in den Zuleitungen 6a der zweiten Teilleitung 6 jeweilige Verschlussklappen 10 angeordnet, die im vorliegenden Fall über eine gemeinsame Welle 11 mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar sind. Durch das Schließen der Verschlussklappen 10 kann im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ein Übersprechen zwischen den beiden Teilleitungen 5 und 6 verhindert werden. Des weiteren ist es möglich, die Verschlussklappen 10 als Luftmengenzuteileinrichtung 9 für die zweite Teilleitung 6 zu verwenden und somit auf die als Drosselklappe ausgeführte Luftmengenzuteileinrichtung 9 zu verzichten.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 3 befinden sich innerhalb der Schwingrohre 5a der ersten Teilleitung 5 ähnlich den Verschlussklappen 10 gemäß 2. ausgeführte Verschlussklappen 12. Auch die Verschlussklappen 12 sind über eine gemeinsame Welle 13 von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung gemeinsam zwischen einer Offen- und einer Geschlossenstellung verstellbar. Mittels der Verschlussklappen 12 ist es möglich, eine Wärmeausbreitung in die kalte Teilleitung 5 zu vermei den, wenn den Zylindern 2 lediglich erwärmte Ansaugluft über die zweite Teilleitung 6 zugeführt wird. Des weiteren können auch die Verschlussklappen 12 als Luftmengenzuteileinrichtung 8 verwendet werden, wodurch auf die als Drosselklappe ausgeführte Luftmengenzuteileinrichtung 8 verzichtet werden könnte. Es ist jedoch festzuhalten, dass Drosselklappen als Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 insbesondere hinsichtlich Dosierbarkeit und Dynamikverhalten sehr gut geeignet sind.
  • Statt der Wellen 11 und 13 könnten z.B. auch Gestänge oder dergleichen für die Verschlussklappen 10 und 12 verwendet werden oder es wären jeweils einzelne Antriebe für jede der Verschlussklappen 10 und 12 denkbar.
  • Wie in 4 dargestellt, können sowohl die Verschlussklappen 10 in der zweiten Teilleitung 6 als auch die Verschlussklappen 12 in der ersten Teilleitung 5 vorgesehen sein, wodurch gegebenenfalls auf beide Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 verzichtet werden könnte. Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist des weiteren ein Katalysator bzw. Vorkatalysator 14 vorgesehen, der in der Abgasanlage 4 vor dem Abgaswärmetauscher 7 angeordnet ist. Diese Anordnung trägt zu einem schnelleren Ansprechen des Vorkatalysators 14 beim Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 bei, da dem Abgas die Wärme erst nach dem Vorkatalysator 14 entzogen wird. Da durch die beschriebene Erwärmung der Ansaugluft in der zweiten Teilleitung 6 die Abgase eine höhere Temperatur aufweisen, kann der Katalysator 14 schneller seine optimale Betriebstemperatur erreichen, was zu einer Verringerung der Abgasemissionen führt.
  • Bei der Ausführungsform der Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung der Brennkraftmaschine 1 gemäß 5 ist wiederum der Vorkatalysator bzw. Katalysator 14 vorgesehen, der in diesem Fall jedoch ein gemeinsames Gehäuse 15 mit dem Abgaswärmetauscher 7 aufweist. Auf diese Weise kann sowohl eine Kosten- als auch eine Bauraumreduzierung erreicht wer den. Dabei bleiben die unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Vorteile der Anordnung des Abgaswärmetauschers 7 nach dem Katalysator 14 erhalten.
  • Die Ausführungsform gemäß 6 zeigt den Abgaswärmetauscher 7, der in diesem Fall in einem sich der Brennkraftmaschine 1 unmittelbar anschließenden Abgaskrümmer 4a, der Teil der Abgasanlage 4 ist, angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Abgaswärme maximal ausnutzen. Mit der gestrichelten Linie ist außerdem angedeutet, dass die Luftmengenzuteileinrichtung 9 der zweiten Teilleitung 6 in Strömungsrichtung der Ansaugluft auch nach dem Abgaswärmetauscher 7 angeordnet sein kann. Dadurch ergibt sich ein größerer Volumenstrom, sodass mit dem kleineren einstellbaren Durchströmspalt eine größere Regelgenauigkeit erzielt werden kann. Wenn die Luftmengenzuteileinrichtung 9 vor dem Abgaswärmetauscher 7 angeordnet ist, so ist sie nicht thermisch beansprucht. Gegebenenfalls sind auch an beiden Positionen Luftmengenzuteileinrichtungen möglich.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 7 zweigt von der Abgasanlage 4 eine Abgasrückführleitung 16 an einem Abgasrückführventil 17 ab und mündet in die zweite Teilleitung 6 der Ansauganlage 3 ein. Die mit der Abgasrückführleitung 16 durch führbare Abgasrückführung ist an sich bekannt, kann im vorliegenden Fall jedoch durch den sehr geringen zusätzlichen Aufwand zu einer Kostenreduzierung sowie zu einem größeren Wärmeeintrag in das heiße System, also in die zweite Teilleitung 6, führen. Die über die Abgasrückführleitung 16 rückgeführte Abgasmenge wird durch das in die Abgasanlage 4 integrierte Abgasrückführventil 17, welches von bekannter Bauart sein kann, geregelt. Durch eine solche Abgasrückführung ist eine noch höhere Temperaturleistung bzw. eine noch stärkere Erwärmung der in der zweiten Teilleitung 6 enthaltenen Ansaugluft möglich. Außerdem kann, um die Selbstzündung innerhalb der Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 zu verringern und um eine weitere Entdrosselung zu erreichen, die Abgasrückführrate erhöht und mit Luftüberschuss gefahren werden.
  • Zur Erfassung der Massenströme und Temperaturen sind bei der Ausführungsform der Vorrichtung zur Laststeuerung der Brennkraftmaschine 1 gemäß 8 in den beiden Teilleitungen 5 und 6 jeweils Luftmassenmesser 18 und 19 sowie nicht dargestellte Temperaturfühler integriert. Diese können von einem ebenfalls nicht dargestellten Steuergerät gesteuert werden, welches auch zur Ansteuerung der Luftmengenzuteileinrichtungen 8 und 9 dienen kann.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die erste Teilleitung 5 auch mehrere Fluten aufweisen.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine, welche mit einer Ansauganlage und mit einer Abgasanlage verbunden ist, wobei die Ansauganlage eine erste Teilleitung, die der Brennkraftmaschine Frischluft zuführt, und eine zweite Teilleitung aufweist, welche durch einen von dem Abgas der Abgasanlage durchströmten Abgaswärmetauscher geführt ist, um die in der zweiten Teilleitung enthaltene Frischluft zu erwärmen, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Teilleitung (5) und in der zweiten Teilleitung (6) jeweils separate Luftmengenzuteileinrichtungen (8, 9) angeordnet sind, welche in der Lage sind, die der Brennkraftmaschine (1) über die erste Teilleitung (5) und über die zweite Teilleitung (6) zugeführte Luftmenge unabhängig voneinander zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert zu verändern, wobei die zweite Teilleitung (6) zu dem Abgaswärmetauscher (7) der Abgasanlage (4) und von dort zu der Brennkraftmaschine (1) geführt ist, und wobei die zweite Teilleitung (6) einen kleineren Querschnitt aufweist als die erste Teilleitung (5).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsverhältnis der zweiten Teilleitung (6) zu der ersten Teilleitung (5) 0,01–0,5 beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Laststeuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilleitung (5) zu jedem einzelnen Zylinder (2) führende Schwingrohre (5a) aufweist, wobei in jedem Schwingrohr (5a) eine Verschlussklappe (12) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, zur Laststeuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilleitung (6) zu jedem einzelnen Zylinder (2) führende Zuleitungen (6a) aufweist, wobei in jeder Zuleitung (6a) eine Verschlussklappe (10) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in jedem Schwingrohr (5a) angeordnete Verschlussklappe (12) als Luftmengenzuteileinrichtung (8) für die erste Teilleitung (5) dient.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in jeder Zuleitung (6a) angeordnete Verschlussklappe (10) als Luftmengenzuteileinrichtung (9) für die zweite Teilleitung (6) dient.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Luftmengenzuteileinrichtungen (8, 9) als Drosselklappen ausgebildet sind, welche in der ersten Teilleitung (5) und in der zweiten Teilleitung (6) angeordnet und jeweils zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (7) an einem sich der Brennkraftmaschine (1) unmittelbar anschließenden Abgaskrümmer (4a) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (7) einem in der Abgasanlage (4) angeordneten Katalysator (14) nachgeschaltet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (7) ein gemeinsames Gehäuse (15) mit dem Vorkatalysator (14) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der Abgasanlage (4) eine Abgasrückführleitung (16) zu der Ansauganlage (3) geführt ist.
DE10332208A 2003-07-16 2003-07-16 Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine Withdrawn DE10332208A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10332208A DE10332208A1 (de) 2003-07-16 2003-07-16 Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10332208A DE10332208A1 (de) 2003-07-16 2003-07-16 Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10332208A1 true DE10332208A1 (de) 2005-02-03

Family

ID=33560146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10332208A Withdrawn DE10332208A1 (de) 2003-07-16 2003-07-16 Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10332208A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2893981A1 (fr) * 2005-11-28 2007-06-01 Renault Sas Dispositif de stratification en temperature de la charge d'un cylindre d'un moteur diesel a combustion homogene
FR2896545A1 (fr) * 2006-01-20 2007-07-27 Renault Sas Moteur a combustion interne a injection comportant des moyens d'echange de chaleur entre un circuit d'admission et un circuit d'echappement
CN108343515A (zh) * 2018-03-14 2018-07-31 李涛 控温节气门装置
CN111022197A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 彭永 内燃机分批控制气缸输出功率的装置及节能方法
US11162461B2 (en) 2018-03-14 2021-11-02 Tao Li Temperature control throttle device for an engine
CN117418946A (zh) * 2023-12-18 2024-01-19 潍柴动力股份有限公司 一种egr***及其控制方法、发动机

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2893981A1 (fr) * 2005-11-28 2007-06-01 Renault Sas Dispositif de stratification en temperature de la charge d'un cylindre d'un moteur diesel a combustion homogene
FR2896545A1 (fr) * 2006-01-20 2007-07-27 Renault Sas Moteur a combustion interne a injection comportant des moyens d'echange de chaleur entre un circuit d'admission et un circuit d'echappement
CN108343515A (zh) * 2018-03-14 2018-07-31 李涛 控温节气门装置
US11162461B2 (en) 2018-03-14 2021-11-02 Tao Li Temperature control throttle device for an engine
CN111022197A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 彭永 内燃机分批控制气缸输出功率的装置及节能方法
CN117418946A (zh) * 2023-12-18 2024-01-19 潍柴动力股份有限公司 一种egr***及其控制方法、发动机
CN117418946B (zh) * 2023-12-18 2024-04-16 潍柴动力股份有限公司 一种egr***及其控制方法、发动机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2525074B1 (de) Brennkraftmaschine mit Heizvorrichtung zur Ansauglufterwärmung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP2021612B1 (de) Abgasrückführeinrichtung
DE102009048130B4 (de) Kühler mit drei Betriebsmodi für Abgasrückführung
DE102004032777A1 (de) Vorrichtung zur Zuführung eines Gasgemisches zu Saugstutzen von Zylindern eines Verbrennungsmotors
DE69913149T2 (de) Katalysatorsystem für brennkraftmaschinen mit getrennter abfuhr und zwei katalysatoren
EP1660771A1 (de) Luftansaugkanalsystem für eine verbrennungskraftmaschine
DE102013202834A1 (de) Einlasssystem mit einem integrierten Ladeluftkühler
DE102014202734A1 (de) Ladungsbewegungssteuerventil und einlassrohrsystem
DE102011005671A1 (de) Hybrid-Hochdruck/Niederdruck-AGR-System
DE2534295A1 (de) Maschinenanlage
DE3217064C2 (de)
WO1987006302A1 (en) System and device for metering fuel
EP2336538B1 (de) Einrichtung zur Abgasrückführung sowie Verfahren zur Erwärmung eines Kühlmediums einer Brennkraftmaschine und Verwendung der Einrichtung zur Abgasrückführung
EP1455078B1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einem Abgasrückführsystem
DE102018105023A1 (de) Kühlsystem mit variablen kühlmittelflusswegen für das abgasrückführungssystem
DE69001865T2 (de) Zweitaktmotor mit abgasentgiftungsanlage.
DE102019133796A1 (de) Ein wärmetauscher für ein wassereinspritzsystem, ein system, ein steuersystem, ein verfahren und ein fahrzeug
EP1861603B1 (de) Verfahren zum steuern des im brennraum einer brennkraftmaschine vorhandenen brennfähigen luft-kraftstoffgemisches
DE10332208A1 (de) Vorrichtung zur Laststeuerung und Ansauglufterwärmung einer Brennkraftmaschine
DE102010042674A1 (de) Wärmeübertragungsvorrichtung, thermoelektrische Generatorvorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Wärmeübertragungsvorrichtung
DE2856595A1 (de) Kraftstoff-steuerventil fuer mehrzylinder-dieselmotoren
AT3671U1 (de) Brennkraftmaschine mit innerer verbrennung
EP2171245A1 (de) Vorrichtung zur kühlung von rückgeführtem abgas eines verbrennungsmotors
DE102014202971B4 (de) Saugrohr mit integriertem Ladeluftkühler mit zwei Kreisläufen
EP1857660B1 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee