DE2521826A1 - Temperature control for diesel engine intake air - has swivable control flap in air inlet pipe leading to air filter - Google Patents

Abstract

The air filter (2) is a diesel motor has two air inlet pipes leading to it, one for cold air (3) the other for hot (4). A swivable control flap (5) is located in the pipe work so that it can shut off the supply of hot air when the engine speed is high or the engine is operating under full load or can shut off the supply of cold air when the engine is ticking over. The control flap is operated in relation to the position of the speed adjusting lever (8') of a fuel injection pump (7) for the engine. The control flap can be connected to the pump lever mechanically or electromagnetically. In the latter case an electromagnetic flap operator (13) has a switch in its circuit (15) which is controlled by the position of the pump lever. The control circuit can also incorporate a switch (18) which operates in relation to the external temperature.

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur der Ansaugluft einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine. Device for controlling the temperature of the intake air of an internal combustion engine The invention relates to a device for controlling the temperature of the Intake air of an air-compressing, self-igniting internal combustion engine.

Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraft,uaschinen (Dieselmotoren) weisen im Betrieb und insbesondere bei höheren Lasten im allgemeinen relativ geringe Schadstoffemissionen auf, weshalb sie im Hinblick auf die in neuerer Zeit erheblich verstärkten Abgasvorschriften wieder als ein besonders günstiger Antrieb für Xraftfahrzeuge angesehen werden. Lediglich im Leerlauf ergeben sich noch einige Schwierigkeiten, die sich durch einen höheren Anteil an unverbrannten Brennstoffbestandteilen im Abgas und optisch durch das sogenannte Blaurauchen bemerkbar machen. Auch liegt der Geräuschpegel eines Dieselmotors im Leerlauf noch relati.v hoch.Air-compressing, self-igniting internal combustion engines (diesel engines) generally have relatively low values during operation and especially at higher loads Pollutant emissions on, which is why they are significant in terms of lately Strengthened emissions regulations again as a particularly favorable drive for motor vehicles be considered. Only when idling there are still some difficulties, which are characterized by a higher proportion of unburned fuel components in the Make exhaust gas and visually noticeable through the so-called blue smoke. Also lies the noise level of a diesel engine when idling is still relatively high.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, diese insbesondere im Leerlauf einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine auftretenden Schwierigkeiten durch eine zweckmäßige Steuerung der Temperatur der Ansaugluft nach Möglichkeit zu beseitigen.The object on which the invention is based now consists in this especially when an air-compressing, self-igniting internal combustion engine is idling occurring difficulties through an expedient Control of the Eliminate the temperature of the intake air if possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß im Bereich der Einmündungen einer Kalt- und einer Warmluftleitung in den Luftansaugstutzen eine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigbare, schwenkbar gelagerte Steuerklappe vorgesehen ist, die in einer ersten, der Leerlaufdrehzahl zugeordneten Endstellung die Kaltluftleitung und in einer zweiten, einer höheren Drehzahl oder Vollast zugeordneten Endstellung die Warmluftleitung absperrt. Durch das Ansaugen von Warmluft während des Leerlauf der selbstzündenden Brennkraftmaschine kann das Blaurauchen weitgehend vermindert werden, da durch die wärmere, beispielsweise über einen abgasbeheizten Wärmetauscher geführte Ansaugluft die Verdichtungsendtemperatur im Motor zu we wesentlich erhöht und damit bessere Voraussetzungen für eine saubere Verbrennung in den Arbeitsräumen erzielt werin.Damit kann nun der Förderbeginn der Einspritzpumpe in Richtung auf "später" verstellt werden, wodurch in vorteilhafter Weise eine Geräuschabsenkung der Brennkraftmaschine im Leerlauf erreicht wird. Bei Vollast und höherer Drehzahl wird dagegen die Warmluftleitung abgesperrt, so daß die durch das Ansaugen von zu warmer Luft sich ergebenden Leistungseinbußen des Motors vermieden werden. Im Luftansaugstutzen angeordnete Steuerklappen zur Steuerung einer Kaltluft- und einer Warmluftleitung sind zwar bereits von den gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (Ottomotoren) bekannt. Dort dient die Vorwärmung der Ansaugluft jedoch im wesentlichen dazu, die Gemischbildung und Gemischaufbereitung durch eine bessere Verdampfung der der angesaugten Luft zugeführten Kraftstofftröpfchen zu verbessern. Die Betätigung der von diesen Brennkraftmaschinen her bekannten Steuerklappen erfolgte daher auch thermostatisch, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine, nicht jedoch drehzahlabhängig.To solve this problem it is proposed according to the invention, that in the area of the junctions of a cold and a warm air line in the air intake one which can be actuated and pivoted as a function of the speed of the internal combustion engine mounted control flap is provided, which is in a first, the idle speed associated end position the cold air line and in a second, a higher one The hot air duct is shut off by the end position assigned to the speed or full load. By the intake of warm air while the compression-ignition engine is idling the blue smoke can be largely reduced, as by the warmer, for example Intake air guided through an exhaust-gas heated heat exchanger determines the final compression temperature in the engine to we significantly increased and thus better conditions for a clean Combustion is achieved in the work rooms, so that the start of delivery of the Injection pump can be adjusted in the direction of "later", which makes it more advantageous Way a noise reduction of the internal combustion engine is achieved in idle. at Full load and higher speed, however, the hot air line is shut off so that the loss of performance of the Motor can be avoided. Control flaps arranged in the air intake port for control purposes a cold air and a warm air pipe are already used by the mixture compressing, externally ignited internal combustion engines (Otto engines) known. The preheating is used there the intake air, however, essentially to the mixture formation and mixture preparation through better evaporation of the fuel droplets supplied to the sucked in air to improve. The actuation of the control flaps known from these internal combustion engines was therefore also carried out thermostatically, for example as a function of the temperature of the internal combustion engine, but not as a function of the speed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll die Steuerklappe in Abhängigkeit von der Stellung des Drehzæhl-Verstellhebels einer der selbstzündenden Lrennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoff-Einspritzpumpe betätigbar sein. Die Stellung des mit dem Gaspedal des Kraftfahrzeuges verbundenen Drehzahl-Verstellhebels bestimmt jeweils die Drehzahl der Brennkraftmaschine, so daß durch die Verbindung dieses Verstellhebels mit der Steuerklappe deren drehzahlabhängige Betätigung sichergestellt ist. So kann die Steuerklappe mit dem Drehzahl-Verstellhebel der Kraftstoff-Einspritzpumpe in einfachster Weise mechanisch verbunden sein. Gemäß einer anderen iusführungsform kann zur Betätigung der Steuerklappe auch eine elektromagnetische Vorrichtung vorgesehen sein, in deren gtromkreis ein von der Stellung des Drehzahl-Verstellhebels der Kraftstoff-Einspritzpumpe gesteuerter Schalter angeordnet ist. Bei beiden Varianten ist gewährleistet, daß die Steuerklappe im Leerlauf der Brennkraftmaschine die Kaltluftleitung und bei einer höheren Drehzahl oder bei Vollast die Warmluftleitung absperrt. Während bei der Betätigung der Steuerklappe über den Elektromagneten eine schnelle Au£-Zu-Betätigung der Steuerklappe möglich ist, erfolgt die Betätigung der Steuerklappe über die mechanische Verbindung unter Einschluß von Zwischenstellungen, in denen also eine Mischtemperatur der Ansaugluft in-Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine eingestellt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the control flap depending on the position of the speed adjustment lever one the fuel injection pump assigned to the self-igniting internal combustion engine can be actuated be. The position of the speed adjustment lever connected to the accelerator pedal of the motor vehicle each determines the speed of the internal combustion engine, so that through the connection this adjusting lever with the control flap ensures its speed-dependent actuation is. So can the control flap with the speed adjustment lever of the fuel injection pump be mechanically connected in the simplest possible way. According to another embodiment An electromagnetic device can also be provided for actuating the control flap be, in whose gtromkreis one of the position of the speed adjustment lever of the fuel injection pump controlled switch is arranged. Both variants ensure that the control flap when the internal combustion engine is idling, the cold air line and at blocks the hot air duct at a higher speed or at full load. While at the actuation of the control flap via the electromagnet is a quick Au £ -Zu actuation the control flap is possible, the control flap is actuated via the mechanical one Connection including intermediate positions, in which a mixed temperature the intake air set as a function of the speed of the internal combustion engine can be.

Um die Warmluftzuführung auch abhängig von der Außentemperatur steuern zu können, könnte auch in dem Stromkreis der elektromagnetischen Vorrichtung ein von der Außentemperatur beeinflußter Schalter angeordnet sein.To control the supply of hot air also depending on the outside temperature to be able to, could also be in the electric circuit of the electromagnetic device be arranged by the outside temperature influenced switch.

Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Steuerklappe in der Weise auszubilden, daß sie gewichtsbelastet ist und selbsttätig in Abhängigkeit von dem Luftdurchsatz durch den Ansaugstutzen verstellbar ist.Finally, there is also the option of using the control flap in the Train way that it is weight-loaded and self-dependent is adjustable by the air flow through the intake manifold.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise in Figur 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Ansaugluft-?emperatursteuerung mit einer mechanischen Betätigung der Steuerklappe und Figur 2 eine Ausführung mit einer elektromagnetischen 1 Betätigung der Steuerklappe.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown, which are explained in more detail below. The drawing shows in a schematic representation in FIG. 1 shows an embodiment of the intake air temperature control according to the invention with a mechanical actuation of the control flap and FIG. 2 shows an embodiment with an electromagnetic 1 actuation of the control flap.

In den Figuren der Zeichnung sind jeweils für die gleichen Positionen die gleichen Bezugsziffern verwendet worden, wobei diese Bezugsziffern in der Figur 2 gegebenenfalls mit einem Strich versehen sind.In the figures of the drawing are in each case for the same positions The same reference numbers have been used, these reference numbers being used in the figure 2 are optionally provided with a line.

So ist mit 1 ein Ansaugstutzen einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine bezeichnet, in den vor einem Luftfilter 2 eine Kaltluftleitung 3 und eine Warmluftleitung 4 einmünden. Während die Kaltluftleitung 3 direkt aus der Umgebung angesaugte Luft führt, strömt durch die Warmluftleitung 4 Luft, die beispielsweise in einem hier nicht weiter gezeigten abgasbeheizten Wärmetauscher vorgewärmt ist. Mit 5 ist eine im Drehpunkt 6 schwenkbar gelagerte Steuerklappe bezeichnet, die mit ausgezogenen Linien in ihre einer höheren Drehzahl oder Vollast zugeordneten Endstellung, in der sie die Warmluftleitung 4 versperrt, und mit unterbrochenen Linien in ihrer der Leerlaufdrehzahl zugeordneten Endstellung, in der sie die Kaltluftleitung 3 versperrt, eingetragen ist.So with 1 an intake manifold is an air-compressing, self-igniting Designated internal combustion engine, in front of an air filter 2, a cold air line 3 and a hot air duct 4 open. While the cold air line 3 directly out the surrounding air leads, air flows through the warm air duct 4, which for example in an exhaust-gas-heated heat exchanger, not shown here is preheated. With 5 is a pivot point 6 pivotally mounted control flap denotes that with solid lines in their a higher speed or full load assigned end position in which it blocks the hot air line 4, and with interrupted Lines in their end position assigned to the idle speed, in which they the cold air line 3 is blocked, registered.

Die Betätigung der Steuerklappe 5 erfolgt in beiden in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von der Stellung eines Drehzahl-Verstellhebels 8 einermit 7 bezeichneten Kraftstoff-Einspritzpumpe. Dieser Drehzahl-Verstellhebel 8 wird über einen mit 10 angedeuteten Seilzug von einem hier nicht weiter gezeigten Gaspedal entgegen einer Rückstellfeder 9 betätigt und bestimnt durch seine Stellung die Drehzahl der selbstzündenden BrennkraftmaSchine. In der Figur 1 der Zeichnung ist nun der um einen Schwenkpunkt 12 schwenkbare Drehzahl-Verstellhebel 8 über eine mechanische Verbindung 11 direkt mit einem Hebelarm 5a der Steuerklappe 5 verbunden, wobei diese mechanische Verbindung 11 beispielsweise durch ein Gestänge oder durch einen Seilzug darstellbar ist. Diese mechanische Verbindung 11 ist dabei so eingestellt, daß die Steuerklappe 5 in der Leerlaufstellung des Drehzahl-Verstellhebels 8 in der mit unterbrochenen Linien angedeuteten, die Kaltluftleitung 3 versperrenden Stellung und bei einer passenden höheren Drehzahl oder bei Vollast in der mit ausgezogenen Linien angedeuteten, die Warmluftleitung 4 versperrenden Stellung steht. Die Verstellung der Steuerklappe 5 zwischen diesen beiden Endstellungen erfolgt dabei proportional mit der Verstellung des Drehzahl-Verstellhebels und steuert dabei durch mehr oder weniger große Öffnung der Warmluftleitung 4 eine mittlere Temperatur der Ansaugluft ein.The actuation of the control flap 5 takes place in both in the drawing Embodiments shown depending on the position of a speed adjusting lever 8 of a fuel injection pump labeled 7. This speed control lever 8 is via a cable indicated by 10 from a not shown here Accelerator pedal operated against a return spring 9 and determined by its position the speed of the self-igniting internal combustion engine. In Figure 1 of the drawing is now the pivotable about a pivot point 12 speed adjustment lever 8 via a mechanical connection 11 connected directly to a lever arm 5a of the control flap 5, whereby this mechanical connection 11 for example by a linkage or can be represented by a cable pull. This mechanical connection 11 is included adjusted so that the control flap 5 is in the idle position of the speed adjustment lever 8 in the indicated with broken lines, the cold air line 3 blocking Position and at a suitable higher speed or at full load in the extended position Lines indicated, the hot air line 4 blocking position is. The adjustment the control flap 5 takes place proportionally between these two end positions with the adjustment of the speed adjustment lever and controls by more or less large opening of the warm air duct 4 an average temperature of the intake air a.

Bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Steuerklappe 5 mittels eines Gestänges 14 von einer elektromagnetischen Vorrichtung 13 betätigt, in deren Stromkreis 15 ein von der Stellung des Drehzahl-Verstellhebels 8' der Kraftstoff-Einspritzpumpe 7' beeinflußter Schalter 16 angeordnet ist. So drückt beispielsweise bei der mit unterbrochenen Linien angedeuteten Leerlaufstellung des Drehzahl-Verstellhebels 8' dessen unteres Hebelende 17 auf den Schalter 16 und schließt diesen, so daß die elektromagnetische Vorrichtung 13 die Steuerklappe 5 in die mit unterbrochenen Linien angedeutete Endstellung verstellt, in der der galtluftkanal 3 abgesperrt ist. Jetzt saugt die Brennkraftmaschine über die geöffnete WarmluStleitung 4 die Luft an, die von dem hier nicht gezeigten abgasbeheizten Wärmetauscher vorgewärmt ist. Wird dagegen der Drehzahl-Verstellhebel 8' durch Betätigung des Gaspedals über den Seilzug 10 in Richtung auf eine höhere Drehzahl verstellt, dann öffnet der beispielsweise federbelastete Schalter 16 und die elektromagnetische Vorrichtung 13 verstellt die Steuerklappe 5 in die mit ausgezogenen Linien gezeigte Endstellung, in der die Warmluftleitung 4 verschlossen ist, so daß nur kalte Luft über die Kaltluftleitung 3 angesaugt werden kann. Eine zusätzliche temperaturabhängige Steuerung der Steuerklappe 5 kann durch einen Schalter 18 erreicht werden, der beispielsweise ab von der Außentemperatur beeinflußter Thermoschalter ausgeführt sein kann und den Stromkreis 15 bei Überschreiten einer vorgegebenen Außentemperatur unterbricht.In the embodiment shown in Figure 2, the control flap 5 actuated by means of a linkage 14 from an electromagnetic device 13, in the circuit 15 of the position of the speed adjustment lever 8 'of the fuel injection pump 7 'influenced switch 16 is arranged. For example, presses with broken lines indicated idle position of the speed control lever 8 'the lower end of the lever 17 on the switch 16 and closes it so that the electromagnetic device 13 the control flap 5 in the broken lines Adjusted indicated end position in which the cold air duct 3 is shut off. now the internal combustion engine sucks in the air via the open warm air line 4, which is preheated by the exhaust-gas heated heat exchanger, not shown here. Will against it the speed adjustment lever 8 'by actuating the accelerator pedal via the cable 10 adjusted in the direction of a higher speed, then the spring-loaded, for example, opens Switch 16 and the electromagnetic device 13 adjusts the control flap 5 in the end position shown with solid lines, in which the hot air duct 4 is closed so that only cold air is sucked in via the cold air line 3 can. An additional temperature-dependent control of the control flap 5 can by a switch 18 can be achieved, for example from the outside temperature more influenced Thermal switch can be designed and the circuit 15 interrupts when a specified outside temperature is exceeded.

Bei einer anderen, hier nicht weiter dargestellten Ausführung kann die Steuerklappe so ausgebildet sein, daß sie durch ein Gewicht belastet im Ruhezustand den Kaltluftkanal ab sperrt und den gegenüber diesem kleiner im Querschnitt bemessenen Warmluftkanal öffnet. Bei niedrigen Drehzahlen und entsprechend geringen Luftdurchsätzen genügt dabei der durch den Warmluftkanal tretende Luftstrom, während bei höheren Drehzahlen und entsprechend höherem Luftdurchsatz die Steuerklappe durch den sich einstellenden Unterdruck im Luftansaugstutzen zunehmend zur Öffnung des Kaltluftkanals bzw. zur Schließung des Warmluftkanals verstellt wird. Durch geschickte Gestaltung der Steuerklappe-und deren Gewichtsbelastung sowie durch Abstimmung der Durchtrittsquerschnitte der Kaltluft- und Warmluftleitung läßt sich also damit eine selbsttätige und demzufolge besonders einfache Betätigung der Steuerklappe erreichen.In another version, not shown here, can the control flap be designed so that it is loaded by a weight in the idle state blocks the cold air duct and the smaller compared to this in cross section Warm air duct opens. At low speeds and correspondingly low air flow rates The air flow passing through the warm air duct is sufficient, while at higher temperatures Speeds and a correspondingly higher air flow through the control flap adjusting negative pressure in the air intake increasingly to the opening of the cold air duct or to close the hot air duct. Through clever design the control flap and its weight load as well as by coordinating the passage cross-sections the cold air and hot air duct can thus be an automatic and consequently achieve particularly easy actuation of the control flap.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Ansauglufttemperatur wird ein einfaches und wirkungsvolles Mittel zur Verringerung des Blaurauchens von Dieselmotoren im Leerlauf aufgezeigt. Durch die damit ermöglichte Verstellung der Einspritzpumpe auf einen späteren Einspritzbeginn kann gleichzeitig das Geräusch des Motors im Leerlauf herabgesetzt werden.By the device according to the invention for controlling the intake air temperature becomes a simple and effective means of reducing blue smoke Diesel engines shown at idle. The adjustment of the Injection pump on a later start of injection can at the same time the noise of the engine can be reduced when idling.

Claims (6)

dNSPSftCHE=dNSPSftCHE = 1. Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur der Ansaugluft einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einmündungen einer Ealt-und einer Warmluftleitung (3, 4) in den Luftansaugstutzen (1) eine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigbare, schwenkbar gelagerte Steuerklappe (5) vorgesehen ist, die in einer ersten, der Leerlaufdrehzahl zugeordneten Endstellung die Kaltluftleitung und in einer zweiten, einer höheren Drehzahl oder Vollast zugeordneten Endstellung die Warmluftleitung absperrt.1. Device for controlling the temperature of the intake air of an air-compressing, Self-igniting internal combustion engine, characterized in that in the area of the junctions an Ealt and a warm air line (3, 4) in the air intake port (1) an in Depending on the speed of the internal combustion engine actuatable, pivotably mounted Control flap (5) is provided, which is assigned in a first, the idle speed End position the cold air line and in a second, a higher speed or The end position assigned to full load shuts off the hot air duct. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe (5) in Abhängigkeit von der Stellung des Drehzahl-Verstellhebels (8, 8') einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoff-Einspritzpumpe (7, 7') betätigbar ist.2. Control device according to claim 1, characterized in that the control flap (5) depending on the position of the speed adjustment lever (8, 8 ') of a fuel injection pump (7, 7 ') can be actuated. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe (5) mit dem Drehzahl-Verstellhebel (8) der Kraftstoff-Einspritzpumpe (7) mechanisch verbunden ist.3. Control device according to claim 2, characterized in that the control flap (5) with the speed adjustment lever (8) of the fuel injection pump (7) is mechanically connected. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Steuerklappe (5) eine elektromagnetische Vorrichtung (13) vorgesehen ist, in deren Stromkreis (15) ein von der Stellung des Drehzahl-Verstellhebels (8') der Kraftstoff-Einspritzpumpe (7') gesteuerter Schalter (16) angeordnet ist.4. Control device according to claim 2, characterized in that an electromagnetic device (13) is provided for actuating the control flap (5) is, in the circuit (15) of the position of the speed adjustment lever (8 ') the fuel injection pump (7 ') controlled switch (16) is arranged. 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis (15) der elektromagnetischen Vorrichtung (13) ein von der Außentemperatur beeinflußter Schalter (18) angeordnet ist.5. Control device according to claim 4, characterized in that in the circuit (15) of the electromagnetic device (13) one of the outside temperature influenced switch (18) is arranged. 6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe (5) gewichtsbelastet ist und selbsttätig in Abhängigkeit von dem Luftdurchsatz durch den Ansaugstutzen (1) verstellbar ist Leerseite6. Control device according to claim 1, characterized in that the control flap (5) is weight-loaded and automatically depending on the Air flow through the intake port (1) is adjustable Blank page