DE2651504C2

DE2651504C2 - Abgasrückführvorrichtung

Info

Publication number: DE2651504C2
Application number: DE2651504A
Authority: DE
Inventors: Kyo Toyota Aichi Hattori
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1976-11-11
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS5337232A; DE2651504A1; US4119071A

Description

einer in d<° Innenwand des Ansaugkanals (5) eingepaßten Hülse (20) und einer in der Innenwand ausgebildeten ringförmigen Kut geformt ist, wobei die ringförmig Hülse (20) in den Ansaugkanal (5) ragende Einbuchtungen (22) .. jfweist, die die in Richtung des Kopfes {6a) des Einlaßventils (6) mündenden Abgasaustrittsöffnungen (21) bilden.

zeichnet, daß die ringförmige Kammer (8) zwischen 30 Einlaßventil ist (US-PS 28 84 918), und im anderen Fall

wird durch die Austrittsöffnungen Luft zugeführt, wobei das Ventil ein Auslaßventil ist (US-PS 33 85 053).

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer mit einer Abgasrückführvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ausgerüsteten Brennkraftmaschine,

Fig. 2 die Vergrößerung eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie Vl-VI in F ig. 2.

F i g. 4 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4.

F i g. 6 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 7 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 8 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Brennkraftmaschine ein Zylindergehäuse 1, einen im Zj lindergehäuse hin- und

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführ· vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der US-PS 32 37 615, insbesondere Figuren 1 und 3, ist eine Abgasrückführvorrichtung bekannt, bei der Abgasaustrittsöffnungen in der Innenwand eines einem Ansaugverteiler vorgeschalteten Saugrohres münden. Bis die Frischladung bzw. das Brenngemisch den jeweiligen Zylinder erreicht, sind das Luft-Kraftsiof^f Gemisch und die zurückgeführten Abgase intensi miteinander vermischt, was zur Folge hat, daß dann, wenn der Anteil des zurückgeführten Abgases hoch ist, h d

im Bereich der Zündkerze ein zündunwilliges Gemisch

vorliegt, so daß kein hoher Abgasanteil zurückgeführt 55 herbewegbaren Kolben 2, einen auf dem Zylindergehäu-

werden kann. se i befestigten Zylinderkopf 3, einen von der

Aus der US-PS 32 37 615 ist ferner eine Abgasrück- Innenwand des Zylinderkopfes 3 und der oberen Fläche

rührvorrichtung bekannt (insbesondere Figuren 4 und des Kolbens gebildeten Verbrennungsraum 4, einen im

5), bei der die Abgasrückführleitung in zahlreiche Zylinderkopf 3 ausgebildeten Ansaugkanal 5, ein

Abgasrückführzweigleitung verzweigt ist, die jeweils 60 Einlaßventil 6, ein Auslaßventil (nicht gezeigt) und eine

mit einer Abgasaustrittsöffnung stromauf des Einlaß- Zündkerze 7 mit einer innerhalb des Verbrennungsrau-

Ventils eines jeden Zylinders in den Ansaugkanal mes 4 gelegenen Funkenstrecke, Der Ansaugkanal ist

münden. Auch bei dieser bekannten Ausbildung ist der mit einer die Frischladung bzw. das Brenngemisch

gemeinsame Strömungsweg von zurückgeführtem Ab- bereitstellenden Vorrichtung wie z. B. einem Vergaser

gas und Luft-Kraftstoff-Gemisch noch so lang, daß eine 65 (nicht gezeigt) verbunden. Die F i g. 1 bis 3 zeigen in der

intensive Durchmischüng mit den vorstehend angegebe- Innenwand des Ansaugkanals 5 eine eine Kammer 8

nen Nachteilen erfolgt bildende ringförmige Nut, die nahe der Rückseite des

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kopfes 6a des Einlaßventils 6 liegt und die über einen im

Zylinderkopf 3 ausgebildeten Abgaskanal 9, ein Rohr 10, ein Abgasrückführungsdurchflußsteuerventil 11 und ein Rohr 12 mit einem Abgasansaugrohr (nicht gezeigt) verbunden ist Der Abgaskanal 9, das Rohr 10 und das Rohr 12 bilden eine Abgasrückführleitung. In der Innenwand des Ansaugkanals 5 ist entlang den Rändern der ringförmigen Nut eine Ringnut 13 ausgebildet. In diese Ringnut 13 ist eine ringförmige Hülse 14 derart eingepaßt, daß sie die ringförmige Nut abdeckt. Die ringförmige Hülse 14 wird von einem Ventilsitzring 16 gehalten, der nacn dem Einpassen der Hülse 14 in die ringförmige Nut in einer Ausnehmung 15 eingepaßt worden ist Die ringförmige Hülse 14 ist mit einer Anzahl von Abgasaustrittsöffnungen 17 versehen. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, sind die Abgasaustrittsöffnungen 17 is in der ringförmigen Hülse 14 in bezug auf die Achse des Einlaßventils 6 nicht auf der Zündkerzenseite ausgebildet

Während des Ansaugtaktes wird über den Ansaugkanal 5 ein Brenngemisch in den Verbrennungsraum 4 eingeleitet Gleichzeitig strömt das Abgas aus den Abgasaustrittsöffnungen 17 und wird zusammen mit dem Brenngemisch ir, den Verbrennungsraum 4 eingeleitet Da die Abgasaustrittsöffnungen 17 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, werden das Brenngemisch und das von den Abgasaustrittsöffnungen 17 gelieferte Abgas abwechselnd geschichtet in den Verbrennungsraum 4 eingeleitet Wie in F i g. 3 gezeigt ist sind die Abgasaustrittsöffnungen 17 in der ringförmigen Hülse 14 bezüglich der Achse des Einlaßventils 6 nicht auf der Seite der Zündkerze ausgebildet Folglich wird in den Bereich der Funkenstrecke der Zündkerze 7 Brenngemisch ohne Abgas eingeleitet. Der ganze Verbrennungsraum 4 außerhalb des Bereichs um die Funkenstrecke der Zündkerze 7 ist dagegen mit den abwechselnden Schichten aus Brenngemisch und Abgasen gefüllt. Das Brenngemisch im Verbrennungsraum 4 wird somit mittels der Zündkerze 7 leicht gezündet und die Verbrennungsflamme verteilt sich über den ganzen Verbrennungsraum 4. Die Ausbreitung der Verbrennungsflamme wird dabei durch die abwechselnd geschichteten Abgase gesteuert, somit entsteht eine gesteuerte Verbrennung, als deren Ergebnis eine außerordentliche Verminderung des Schadstoffgehalts an NO, erhalten wird.

Bei der in den Fig.4 und 5 gezeigten Ausführungsform ist eine ringförmige Hülse 20 vorgesehen, die mit Einbuchtungen 22 in den Ansaugkanal 5 hineinragt und in Richtung der Rückseite des Kopfes 6a des Einlaßventils 6 mündet. Beim dargestellten Austührungsbeispiel sind zwei Einbuchtungen 22 in der ringförmigen Hülse 20 ausgebildet Es ist jedoch vorteilhaft mehr als zwei Einbuchtungen in der ringförmigen Hülse 20 vorzusehen. Bei dieser Ausführungsform tritt das Abgas aus den Abgasaustrittsöffnungen 21 in Richtung der Strömung des Brenngemisches aus. Das Abgas wird somit im Vergleich zu dem in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Fall weniger durch den Brenngemischstrom gestört, so daß das Brenngemisch und das Abgas gut geschichtet sind.

In Fig.6, die eine Abwandlung der in Fig.4 gezeigten Abgasrückführvorrichtung zeigt, ist die Einbuchtung 22 so geformt, daß sie unmittelbar bis zur Rückseite des Kopfes 6a des Einlaßventils 6 reicht Die Abgasaustrittsöffnungen 21 werden folglich beim Schließen des Einlaßventiles 5 ebenso unverzüglich geschlossen. Somit wird bei geschlossenem Einlaßventil 6 das Durchsickern des Abgases in den Ansaugkanal 5 verhindert

F i g. 7 zeigt gemäß einer weiteren Ausführungsform eine ringförmige, von der Innenwand des Ansaugkanals 5 und einem Ventilsitzring 30 gebildete Kammer 31 mit einer Anzahl von Abgasaustrittsöffnungen 32 in der Innenwand des Ventilsitzringes 30.

F i g. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine ringförmige Kammer 34 von der Innenwand des Ansaugkanais 5 und einem Ventilsitzring 33 gebildet ist und bei der im Ventilsitzring 33 ausgebildete Abgasaustrittsöffnungen 36 in der Ventilsitzfläche 35 münden. Bei dieser Ausführungsform werden be. geschlossenem Einlaßventil 6 die Abgasaustrittsöffnungen 36 vollkommen vom Einlaßventil 6 verschlossen und verhindern somit bei geschlossenem Einlaßventil 6 vollkommen das Durchsickern von Abgas in den Ansaugkanal 5.

Das du'ch den Ansaugkanal 5 in den Verbrennungsraum 4 eingeleitete Brenngemisch kann ein Gemisch mit gewöhnlichem Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch sein. Die beschriebene Abgasrückführvorrichtung kann bei einer Brennkraftmaschine mit Nebenverbrennungsraum angewendet werden, bei dem der Nebenverbrennungsraum nur mit dem Hauptverbrennungsraum verbunden ist und eine Zündkerze aufweist, wobei das in den Hauptverbrennungsraum eingeleitete Brenngemisch in den Nebenverbrennungsraum gezwungen und dort gezündet wird. Außerdem kann die Erfindung bei einer Schichtladungs-Brennkraftmaschine verwendet werden, die einen Nebenverbrennungsraum mit einer Zündkerze und einem Nebeneinlaßventil aufweist, bei dem ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Nebenverbrennungsraum und ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Hauptverbrennungsraum eingeleitet wird. Das fette Luft-Kraftstoff-Gemisch im Nebenverbrennungsraum wird gezündet wodurch eine Stichflamme aus dem Nebenverbrennungsraum in den Hauptverbrennungsraum hinüberschießt.

Auch bei der Rückführung einer großen Menge von Abgas wird bei Anwendung der beschriebenen Abgasrückführvorrichtung eine leichte Zündung des Brenngemisches und eine stabile Verbrennung erreicht, da das Gebiet der Funkenstrecke der Zündkerze frei von Abgas ist und der gesamt.: übrige Verbrennungsraum mit ab', echselnden Schichten aus Brenngemisch und rückgeführtem Abgas gefüllt ist Auf diese Weise kann die Menge an schädlichen NO_x im Abgas außerordentlich vermindert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasrückführvorriehtung bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, die für jeden Zylinder einen Ansaugkanal und ein Einlaßventil sowie in jedem Zylinder eine Zündkerze aufweist, mit einer Abgasrückführleitung, durch die vom Abgassystem zu jedem Ansaugkanal eines Zylinders nahe dem Einlaßventil Abgas gesteuert zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgasrückführung zumindest zwei Abgasaustrittsöffnungen (17, 21, 32, 36) in der Innenwand jedes Ansaugkanals (5) nahe dem Kopf {ßa) des jeweiligen Einlaßventils (6) ausgebildet sind, die um den Schaft des Einlaßventils herum im Abstand voneinander, außerhalb der der Zündkerze zugewandten Seite des Einlaßventils liegen und mit einer in der Innenwand des Ansaugkanals ausgebildeten, an die Abgasrückführleitung (9,10,12) angeschiossenen ringfS-migen Kammer (8, 31, 34) verbunden sind-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (8) zwischen einer in die Innenwand des Ansaugkanals (5) eingepaßten ringförmigen Hülse (14) und einer in der Innenwand ausgebildeten ringförmigen Nut gebildet ist, wobei die Abgasaustrittsöffnungen (17, 21) in der ringförmigen Hülse (14) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenngattungsgemäße Abgasrückzuführvorrichtung derart auszubilden, daß sie einen hohen Anteil zurückgeführten Abgases ermöglicht, ohne daß die Gefahr von Fehlzündungen besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist erreicht, daß das zurückgeführte Abgas in jeden Zylinder in zumindest zwei

ίο Ströme aufgeteilt und möglichst wenig vermischt mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch eingeleitet wird, wobei in den Bereich der Zündkerze kein Abgasstrom gerichtet ist. Dadurch werden im Zylinder mehrere Bereiche geschaffen, die überwiegend mit zurückgeführtem

Ib Abgas gefüllt sind, wobei wegen der Aufteilung auf mehrere Bereiche die Grenzfläche zwischen dem Abgas und dem Luft-Kraftstoff-Gemisch groß ist, so daß eine verhältnismäßig große Abgasmenge zurückgeführt und nachverbrannt werden kann, während gleichzeitig sichergestellt ist, daß im Bereich der Zündkerze frisches Luft-Kraftstrsif-Gemisch vorhanden ist, so daß trotz der großen Abgasmenge die Zündwilligkeit nicht beeinträchtigt ist

Aus der US-PS 28 84 918 und der US-PS 33 85 053 sind zwar keine Abgasrückführvorrichtungen bekannt. An sich bekannt daraus sind jedoch Austrittsöffnungen im oder nahe dem i' opf eines Ventils einer Brennkraftmaschine. Im einen Fall wird durch diese Austrittsöffnungen Kraftstoff zugeführt, wobei das Ventil ein