DE3040201C2

DE3040201C2 - Einlaß-System mit Drosseleinrichtungen

Info

Publication number: DE3040201C2
Application number: DE3040201A
Authority: DE
Inventors: Ken Yokohama Kanagawa Yamane
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1985-05-23
Also published as: US4385496A; GB2062099A; JPS597542Y2; JPS5663819U; GB2062099B; DE3040201A1

Description

a) aus verdrehbaren und mit dem Fahrfußhebel bewegungsübertragend verbundenen Mitteln (34, 41) auf der Drosselklappenwelle der Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28);

b) aus ersten zwischen den verdrehbaren Mitteln

(34, 41) und der Drosseklappenwelle (30) der Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) angeordneten Übertra^ungsmittcln (33) zur Übertragung einer Drehung um 180" auf die Drosselklappenwelle (30). wobei die verdrehbaren Mittel relativ zu der Drosselklappenwelle (30) weiter verdrehbar sind, wenn die Drosseleinrichtung (25) in der /weiten l.uftfiih rung (28)die Schließstellung erreicht hat:
c) und aus zweiten Übertragungsmittel (41. 4.J, 40) zwischen den drehbaren Mitteln (34) und der Drosselklappenwelle (31) der Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16), um die Drosselklappenwelle (31) mit ihrer Drosselklappe aus der vollen Schließstellung um annähernd 90° in ihre volle Öffnungsstellung zu drehen, wobei die zweiten Übertragungsmittel die Drosselklappe der Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) in der Schließstellung belassen, bis die vorbestimmte Stellung des Fahrfußhebels (35) erreicht ist.

5. Einlaß-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil (34) der verdrehbaren Mittel ein Stift (37) befestigt ist und im anderen Teil (41) ein bogenförmiger Schlitz (42) ausgebildet ist, da3 die ersten Übertragungsmittel aus einer Feder (33) bestehen, deren eines Ende an der Drosselklappenwelle (30) der Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung festgelegt und deren anderes Ende auf den Stift (37) ausgerichtet ist, um die Drehbewegung eines Teils (34) der verdrehbaren Mittel auf die Drosselklappenwelle (30) zu übertragen, und daß die zweiten Übertragungsmittel aus einem auf der Drosselklappenwelle (31) der Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) festgelegten Arm (40) und einer Verbindungsstange (43) bestehen, deren eines Ende in den Schlitz (42) des anderen Teiles (41) verschiebbar eingreift und deren anderes Ende am Arm (40) angelenkt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einlaß-System nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem derartigen aus der FR-OS 24 61 101 bekannten Einlaß-System vereinigt sich die erste und über den Ladeluftkühler geführte Luftführung mit der den Ladeluftkühler umgehenden zweiten Luftführung in einem erheblichen Abstand von dem Einlaßbereich der Verbrennungskraftmaschine. Wie die Finlaßsteuerung unmittelbar erfolgt, ist nicht erkennbar. In den beiden Luftführungen ist jeweils eine Ventilklappe schwenkbar angeordnet, die über einen Servoantrieb zwischen einer vollen Öffnungsstellung und einer vollen Schließstellung bewegbar sind. Jede Servoeinrichtung wird von drei Fühlern mit Signalen versorgt, die unterschiedliche Parameter auswerten und die entsprechende Stellung jeder Ventilklappe einsteuern. Die Fühler haben keine Verbindung mit dem Fahrfußhebel, mit dem die jeweilige Ausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine geregelt werden kann. Vielmehr beaufschlagen sie ihren Servoantrieb in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck, der Umgebungstemperatur und der Motortemperatur. Wenn die Verbrennungskraftmaschine, die als Dieselmaschine bezeichnet wird, als sogenannter »Sauger« betrieben wird, benötigt sie eine zusätzliche Steuerein-

richtung vor dem unmittelbaren Einlaßbereich, wobei sich dann Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Steuereinrichtungen nicht vermeiden lassen. Zudem ist der Aufbau dann aufwendig und das Ansprechverhalten bei raschen Betriebszustandsänderungen träge.

Aus der DE-AS 22 31 917 ist ein Steuerglied für eine Dieselbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung bekannt, das in der Abzweigung zwischen einer ersten und einer zweiten Luftführung angeordnet ist Dieses Steuerglied öffnet während des Anlassens einen Weg für die Ladeluft, der den Ladeluftkühler umgeht Sobald durch den laufenden Motor die Temperatur im Kühlkreis ihren Betriebswert erreicht hat, wird über das Steuerglied die Ladeluft durch den Ladeluftkühler geleitet. Das Steuerglied ist beim Anlassen von Hand zu is betätigen oder automatisch durch die Temperatur der Flüssigkeit im Grundkreis steuerbar. Eine weitere Steuerung der Luftzufuhr durch das Steuerglied bei wechselnden Betriebszuständen des eini.ial angelassenen Motors ist nicht vorgesehen.

Eine weitere Regelung für die Luftzufuhr bei Verbrennungskraftmaschinen mittels zweier Luftführungen ist aus der DE-PS 8 50 250 bekannt. Zur mengenmäßigen Dosierung der einer Vergaserbrennkraftmaschine zuzuführenden Luftmenge ist in der einen Luftführung ein Hauptvergaser, in der parallel laufenden Luftführung ein Zusatzvergaser vorgesehen, jeweils mit eigener Drosselklappe. Die Drosselklappe des Hauptvergasers wird vom Fahrfußhebel her gesteuert. Der Hauptvergaser versorgt den Motor bis zu einer etwa mitt'eren Drehzahl zunächst allein. Von da an wird über einen Drehzahlregler die Drosselklappe des Zusatzvergasers gesteuert geöffnet, bei offenbleibendem Hauptvergaser. Die Menge der zuzuführenden Luft wird also erhöht. Eine Temperatursteuerung durch die wahlweise Benutzung der einen oder der anderen Luftführung bei etwa unveränderter Luftmenge erfolgt nicht. Damit gehört diese bekannte Regeleinrichtung nicht zur Gattung des Anmeldungsgegenstandes. Außerdem wird nur eine der beiden Luftführungen über den Fahrfußhebel, die andere über einen Drehzahlregler gesteuert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einlaß-System der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das bei einfachem Aufbau und einfacher Regelmöglichkeit stabile Verbrennungszustände unter allen Betriebsbedingungen einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine gewährleistet. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei dieser Ausbildung werden die Steuereinrichtungen für die Einlaßluftsteuerung der Verbrennungskraft- ^r>o mnschmc zugleich /tun Regeln der Temperatur der Luft 1111 l.inlaßlHTcich eingesetzt. Die Steuereinrichtungen übernehmen duhcr zwei Funktionen. Steuereinrichtungen, wie sie aus der eingangs gewürdigton FR-OS 24 61 101 bekannt sind, mit ihren Fühlern und Servoeinrichtungen werden dadurch eingespart. Die Einlaßtemperatur wird erfindungsgemäß unmittelbar durch den l'ahrfußhebcl bzw. den Beschleunigungshebel der Maschine gesteuert.

In den lliiicranspriiehen werden Merkmale vorteil- to hilfUT Λiisiiihniumformen angesprochen.

Ausfilhi im^sluniKMi der Erfindung werden nachste-IhmhI iiiihiiiul ιΐιτ /.CKhiiiingeii erliiiitcri. Ils zeigt

I 1 j.·.. I einen (.hierseliiiiii durch ein herkömmliches I ml,ill S\mciii, ι-λ

I ι μ. 2 CIiK^-Ii Querschnitt duivh cine Ausführungs-Im in eines crliiuliingsgeiuiiUen liinlaß-Sysieins.

1 1 £. i cmc vergrößerte Seitenansicht der in F i g. 2 eingesetzten Drosselventilanordnung,

F i g. 4 eine Schnittansicht in F i g. 3 in der Ebene IV-IV,

F i g. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der öffnungs- und Schließbewegung der Drosseleinrichtungen in dem erfindungsgemäßen Einlaß-System.

Das in F i g. 1 dargestellte Einlaß-System ist herkömmlicher Bauart Ein Luftauslaß Ii an der Verdichterseite eines Turboladers 12 ist mit einem Lufteinlaß 13 eines Ladeluftkühlers 14 über einen ersten Abschnitt 15 einer ersten Luftführung 16 verbunden. Ein Luftauslaß 18 des Ladeluftkühlers 14 ist mit einer Drosselventilanordnung 19 verbunden, welche zwischen einem Einlaßverteiler 21 und einem zweiten Abschnitt 22 der ersten Luftführung 16 angeordnet ist. Die Drosselventilanordnung 19 besitzt eine Primär-Drosselbohrung23 und eine Sekundär-Drosselbohrung 24. In der Primär-Drosselbohrung 23 ist eine Drosseleinrichtung 25 angeordnet, die über den gesamten Betriebsbereich des Motors arbeitet, /n der Sekundär-Drosselbohrung 24 ist eine Drosseleinrichtung 26 angeordnet, die so ausgelegt ist, daß sie nur bei mittlerer und hoher Motordrehzahl und hoher Belastung arbeitet. In diesem konventionell aufgebauten Einlaß-System strömt die gesamte Einlaßluft für den Motor durch den Ladeluftkühler 14, und zwar unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors. Es ist jedoch nicht wünschenswert, die Ladeluft bei niedriger Drehzahl und niedriger Motorbelastung zu kühlen, wo ohnedies abnormale Verbrennungszustände, z. B. Klopfen, selten auftreten. In diesem Betriebsbereich des Motors wäre hingegen eine verhältnismäßig hohe Temperatur der Einlaßluft wünschenswert, da sie die Brennstoffverbrennung verbessert und die Stabilität des Motorbetriebs sowie den Brennstoffverbrauch verbessert.

Im Hinblick darauf wird nun anhand der F i g. 2 bis 5 die Erfindung beschrieben, wobei eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gezeigt wird.

Der Luftauslaß 11 an der Verdichterseite des Turboladers 12 ist mit dem Lufteinlaß 13 des Ladeluftkühlers 14 über einen ersten Abschnitt 15 der ersten Luftführung 16 verbunden. Die Drosselventilanordnung 19 ist im Endbereich des zweiten Abschnittes 22 der ersten Luftführung 16 zu dem Einlaß:uftverteiler 21 angeordnet. Sie enthält eine Primär-Drosselbohrung 23 und eine Sekundär-Drosselbohrung 24. Die Sekundär-Drosselbohrung 24 ist an den Luftauslaß 18 des Ladeluftkühlers 14 mittels des zweiten Abschnittes 22 der ersten Luftführung 16 angeschlossen, während die Primär-Drosselbohrung 23 mit dem ersten Abschnitt 15 der ersten Luftführung 16 durch eine Zweigluftführung 28 verbunden ist, welche von dem ersten Abschnitt 15 der ersten Luftführung 16 abzweigt.

In der Drosselventilanordnung 19 ist eine Drosselklappe der Drosseleinrichtung 25 auf einer Drosselklappenwelle 30 in der Primär-Drosselbohrung 23 angeordnet. Die Drosselklappe der Drosseleinrichtung 26 ist auf einer Drosselklappenwelle 31 in der Sekundär-Drosselbohrung 24 gelagert. Wie am besten die Fig. 3 und 4 zeigen, sind auf der Drosselklappenwelle 30 eine Feder 33 und eine drehbare Platte 34 angeordnet. Die Platte 34 ist mit einem Fahrfußhebel 35 durch einen Steuerzug 36 vebunden und kann sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Fahrfußhebels um die Drosselklappenwelle 30 drehen. Ein Ende der Feder 33 ist an der Welle 30 befestigt, während das andere Ende der Feder so ausgebildet ist. daß es an einen Stift 37 angreift, der in der drehbaren Platte 34 eingebettet ist. Eine Rückzugfeder

38 ist ebenfalls an der Drosselklappenwelle 30 festgelegt.

Bei dieser Anordnung dreht sich die Platte 34 in Abhängigkeit von der Bewegung des Fahrfußhebels 35. Diese Drehbewegung wird auf die Welle 30 durch die Feder 33 übertragen. Auf diese Weise beginnt die Drosseleinrichtung 25 ihre Öffnungsbewegung in Richtung auf die volle Offenstellung. Wenn danach der Fahrfußhebel 35 weiter niedergedrückt wird, schließt die Drosseleinrichtung 25 erneut und verkleinert ihre Durchgangsöffnung in Abhängigkeit von der Fahrfußhebel-Bewegung, bis schließlich die volle Schließstellung erreicht ist. Die Drosseleinrichtung 25 ist so ausgelegt, daß sie bei hoher Motorbelastung, d. h. wenn der Fahrfußhebel 35 weiter niedergepreßt ist, als es der Schließstellung der Drosseleinrichtung 25 entspräche, in ihrer Schließstellung verbleibt. Jedoch wird die drehbare Platte 34 unter Verbiegen der Feder 33 bei dieser Fahrfußhebel-Bewegung weiter gedreht.

Am einen Ende der zweiten Drosselklappenwelle 31 ist ein Arm 40 befestigt. Auf der drehbaren Platte 34 ist eine Sektorplatte 41 festgelegt. Diese ist mit der Platte 34 so verbunden, daß sie sich mit ihr zusammen dreht. Zudem ist in ihr ein bogenförmiger Schlitz 42 geformt. Eine Verbindungsstange 43 ist an einem Ende mit dem freien Ende des Armes 40 verbunden, während ihr anderes Ende in den bogenförmigen Schlitz 42 der Sektorplatte 41 verschiebbar eingreift. Infolge des bogenförmigen Schlitzes 42 wird die Drosseleinrichtung 26 so lange in ihrer Schließstellung gehalten, bis die Drosseleinrichtung 25 eine Stellung erreicht hat, die kurz vor ihrer vollen Öffnungsstellung liegt (Punkt a in Fig.5). Danach beginnt auch die Drosseleinrichtung 26 ihre Öffnungsbewegung und vergrößert ihre Durchgangsöffnung, bis sie schließlich bei hoher Motorbelastung voll geöffnet ist. Auch für die Drosseleinrichtung 26 ist eine Rückholfeder 44 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der Drosseleinrichtung 25 und der Drosseleinrichtung 26 wird in Fig.5 angedeutet. Die Größe der öffnung der Drosseleinrichtung 25 wird durch eine Zone A, die Öffnungsgröße der Drosseleinrichtung 26 hingegen durch eine Zone B verdeutlicht. Die Drosseleinrichtung 26 bleibt so lange voll geschlossen, während die Drosseleinrichtung 25 arbeitet, bis eine bestimmte Motorbelastungsstufe erreicht ist, so daß bis dahin die gesamte Querschnittsfläche oder die Größe der Öffnung, durch welche die Ladeluft in der Drosselventilanordnung 19 strömen kann, allein durch die Drosseleinrichtung 25 geregelt wird. Im nächsten BeIastungsbereich des Motors beginnt die Drosseleinrichtung 26 zu öffnen, während die Drosseleinrichtung 25 ihre öffnung verkleinert. Dabei ist die Gesamtfläche der für die strömende Ladeluft zur Verfugung stehenden Öffnung in der Drosselventilanordnung 19 durch die beiden Drosselventile 25, 26 bestimmt. Im Bereich hoher Motorbelastung bleibt die Drosseleinrichtung 25 in ihrer vollen Schließsteilung, während nur die Drosseleinrichtung 26 arbeitet, so daß in diesem Bereich die gesamte Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung für die Ladeluft nur von der Drosseleinrichtung 26 überwacht wird.

In diesem Einlaß-System bleibt die Drosseleinrichtung 26 so lange voll geschlossen und arbeitet die Drosseleinrichtung 25 alleine, wie der Motor bei niedriger Drehzahl und mit niedriger Belastung betrieben wird. Dadurch strömt die Ladeluft aus dem Turbolader 12 durch die Zweigluftführung 28 zur Primär-Drosselbohrung 23. wo die Drosseleinrichtung 25 den Luftdurchsatz reguliert und die durchgelassene Ladeluft in den Einlaßverteiler 21 leitet. Diese Ladeluft geht nicht durch den Ladeluftkühler 14 und wird demzufolge in diesem Betriebsbereich des Motors nicht gekühlt, so daß die Ladelufttemperatur am Moloreinlaß verhiiluiismüUii: hoch ist. Dadurch wird jedoch das Verdampfen des Brennstoffes begünstigt und eine gleichmäßige Ver brennung erreicht, woraus wieder eine verbesserte He triebsstabilität und ein ökonomischer Brennstoffverbrauch resultiert. In diesem Bereich niedriger Dreli/ahlen und niedriger Belastungen ist ohnedies die [unisiülufttemperatur niedrig, da die Leistung des Turboladers gering ist. Auch die Brennraumtemperatur ist verhältnismäßig niedrig. Es besteht deshalb keine Gefahr, daß abnormale Verbrennungszustände oder ein Klopfen eintreten könnten.

In dem nächsten Betriebsbereich des Motors, wo dieser mit zunehmender Belastung betrieben wird, nimmt der Druck der Ladeluft auf dem Turbolader 12 zu und auch der Luftdurchsatz. Entsprechend steigt auch die Temperatur der vom Turbolader 12 kommenden Ladeluft. In diesem Betriebsbereich des Motors beginnt jedoch die Drosseleinrichtung 26 ihre Öffnungsbewegung, und die in dem Ladeluftkühler 14 gekühlte Ladeluft strömt über die Sekundär-Drosselbohrung 24 ebenfalls in den Einlaßverteiler 21. Es wird deshalb dem Motor in diesem Betriebsbereich eine bis zu einem gewissen Maß gekühlte Ladeluft zugeführt, wodurch die Tendenz zum Klopfen unterdrückt wird.

In dem Bereich hoher Drehzahlen und hoher Motorbelastung nimmt die Temperatur der Ladeluft aus dem Turbolader entsprechend zu. Zusätzlich nimmt in diesem Bereich die Temperatur in der Brennkammer drastisch zu. Deshalb wird erfindungsgemäß die Drosseleinrichtung 25 voll geschlossen und nur die aus dem Ladeluftkühler 12 kommende, gekühlte Ladeluft durch die Drosseleinrichtung 26 in den Einlaßverteiler 21 und entsprechend in die Brennkammern geleitet. Dadurch wird eine vollständige Verbrennung einerseits erreicht und andererseits die Tendenz zu Klopferscheinungen unterdrückt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einlaß-System für eine Verbrennungskraftmaschine mit Aufladung, wobei der Verbrennungskraftmaschine die vom Lader kommende Ladeluft durch eine erste, einen Ladeluftkühler enthaltende Luftführung und/oder eine den Kühler umgehende, zweite Luftführung zuführbar ist, mit Drosseleinrichtungen zum Steuern des Luftdurchsatzes in beiden Luftführungen, um die Temperatur der Luft im Einlaß der Verbrennungskraftmaschine zu regeln, wobei die Drosseleinrichtung in der zweiten Luftführung geöffnet wird bei gleichzeitig geschlossener Drosseleinrichtung in der ersten Luftführung im Betriebszustand geringer Motorbelastung und -leerlauf und die Drosseleinrichtung in der zweiten Luftführung geschlossen wird bei gleichzeitiger öffnung der Drosseleinrichtung in der ersten Luftführung im Betriebszustand hoher Motorbelastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtungen (25, 26) mit einem zwischen einer Leerlaufstellung und einer Vollaststellung bewegbaren Fahrfußhebel (35) gekoppelt sind und daß die Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) über einen anfänglichen Betätigungshub des Fahrfußhebels aus einer im wesentlichen voll geschlossenen Stellung über eine voll geöffnete Stellung in eine zweite, voll geschlossene Stellung bringbar ist, in der sie bei einer weiteren Betätigung des Fahrfußhebels in Richtung auf seine Vollaststellung zu verharrt und daß die Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) mit dem Fahrfußhebel derart gekoppelt ist, daß sie über einen anfänglichen Betätigungshub des Fahrfußhebels bis zu einer bestimmten Stellung desselben geschlossen verbleibt und bei einer weiteren Betätigung des Fahrfußhebels und bei geschlossener Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) zunehmend bis in eine Offenstellung bewegbar ist.

2. Einlaß-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung der Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) bei der Stellung des Fahrfußhebels (35) beginnt, in welcher die Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) voll geöffnet ist.

3. Einlaß-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung der Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) geringfügig vor der Stellung beginnt, in welcher die Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) voll geöffnet ist.

4. Einlaß-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (25) in der zweiten Luftführung (28) und die Drosseleinrichtung (26) in der ersten Luftführung (16) jeweils eine auf einer drehbaren Drosselklappenwelle (30, 31) befestigte Drosselklappe aufweist, und daß die Drosselklappenwelle (30, 31) mit dem Fahrfußhebei (35) durch einen Übertragungsmechanismus verbunden sind, der besteht: