DE3205423C2

DE3205423C2 - Ansaug- und Auspuffanordnung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3205423C2
Application number: DE3205423A
Authority: DE
Inventors: Tokuichi Hachioji Tokyo Mizunuma; Shinroku Musashino Tokyo Momose
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1982-02-16
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS57135225A; FR2500059B1; GB2096697B; US4418532A; GB2096697A; DE3205423A1; FR2500059A1

Abstract

Eine Ansaug- und Auspuffanordnung eines Verbrennungsmotors enthält einen Ejektor, der in dem Auspuffrohr des Motors vorgesehen ist, und einen Kompressor, der durch den Motor angetrieben wird. Rohre führen wahlweise Druckluft zu einer Düse des Ejektors und zu dem Ansaugrohr des Motors durch Betätigen von Ventilen. Das Auspuffrohr des Motors ist mit einer Auspuffdruckreduzierkammer des Ejektors verbunden. Die Ventile werden durch das Drosselventil des Motors betätigt und sind so ausgebildet, daß der Kompressor mit dem Ejektor bei teilweise geöffnetem Drosselventil und mit dem Ansaugrohr bei weit offenem Drosselventil verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaug- und Auspuffan-Ordnung eines Verbrennungsmotors gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs, gemäß DE-AS 1071412, die mit einem System zum Regeln des Rückdrucks in der Auspuffmündung und des Ladedrucks versehen ist. Jeder Kolben des Motors entlädt verbrannte Gase gegen den Rückdruck beim Auspurfhub, was Arbeit erfordert. Beim Ansaughub zieht andererseits der Kolben Luftbrennstoffgemisch in den Zylinder durch eine durch ein Drosselventil gesteuerte Öffnung. Die Differenz zwischen dem Rückdruck und dem Ansaugdruck wird als Pumpverlust bezeichnet. Im Betrieb mit weit offenem Drosselventil ist der Ansaugdruck in dem Ansaugkanal relativ hoch, während der Rückdruck nahezu gleich dem atmosphärischen Druck ist. Die Pumpverluste im Betrieb mit weit offenem Drosselventil sind deshalb gering.

Im Betrieb mit teilweise geöffnetem Drosselventil ist jedoch der Ansaugdruck in dem Ansaugkanal niedriger als der im Betrieb mit weit offenem Drosselventil. Deshalb steigen im allgemeinen die Pumpverluste im Betrieb mit teilweise offenem Drosselventil an, was einen Abfall des thermischen Wirkungsgrads verursacht, der zu einer Verschlechterung des Brennstoffverbrauchs führt.

Einrichtungen zum Verringern des Rückdrucks sind in den JP-OS 51-3844 und 51-3845 beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besieht darin, eine Ansaug-und Auspufianordnung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die den Rückdruck im Betrieb des teilweise offenen Drosselventils verringert und ein Laden im Betrieb des weit offenen Drosselventils ausführt, wodurch die Pumpverluste verringert und die Motorleistung erhöht werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs.

Der Kompressor arbeitet a!s Kompressor zum Betätigen des Ejektors im Betrieb des teilweise offenen Drosselventils und als Lader (Vorverdichter) im Betrieb des weit offenen Drosselventils.

Bekannt ist auch eine Einrichtung zum Spülen und Aufladen der Zylinder von Zweitaklbrennkraftmaschinen(DE-AS 1071 412). Bei dieser bekannten Einrichtung führt der Kompressor die Druckluft immer dem Zylinder des Motors zu, d.h. ein Teil der Druckluft wird dem Zylinder im Betrieb mit teilweise offenem Drosselventil zugeführt. Deshalb besteht immer noch ein wesentlicher Rückdruck in dem Auspuffrohr.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. la ein Inüikalordiagramm eines bekannten Motors,

Fig. IB ein Indikatordiagramm eines Motors gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 ein Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. la bezeichnet PI den Rückdruck und Pl den Ansaugdruck. Die Pumpverluste Lp sind durch die Fläche A — B—G dargestellt und die Arbeit L ist durch die Fläche C-D-E-F dargestellt. In dem Indikatordiagramm der Fig. Ib nach der Erfindung entsprechen die Bezugszeichen L und Lp den oben erwähnten Bezugszeichen L und Lp. Der Rückdruck P\' ist niedriger als der Rückdruck P\. Die Bedingungen zum Erzeugen derselben Leistung durch den Motor der Erfindung wie durch den bekannten Motor sind wie folgt:

L-Lp = L-Lp-Lc (1)

worin L' die Arbeit, Lp' die Pumpverluste und Lc die Kompressorantriebsverluste sind.

Wenn der Reibungsverlusl und die mechanischen Verluste Lj beider Motoren gleich sind, wird die Gleichung

L-Lp- LJ= L-Lp- LJ- Lc
die in der Form geschrieben werden kann
L-Lp-LJ _L-Lp-LJ- Lc^ £

Die Gleichung kann in der Form einer Wirkungsgradgleichung geschrieben werden

n=n

Um )]'> η zu erhalten, ist die Bedingung— > 1 notwendig. Aus der Gleichung (1) wird demgemäß die notwendige Bedingung

Lp > Lp + Lc

Da die Pumpverluste Lp proportional (/³I- Pl) sind und da die Kompressorantriebsverlusle Lc proportional dem Druck des Ejektors Pc sind, kann die Gleichung (4) in der Form geschrieben werden

ß{P\ - P2)> ß(PV - PT)

worin β eine Konstante in Abhängigkeit der Motorausführung und 7 eine Konstante in Abhängigkeit der Ejektorausführung und der Luftströinungsgeschwindigkeh sind.

Der Ruckdruck P1' wird durch den Wirkungsgrad des Ejektors beurteilt. Der Rückdruck PY ist somit eine Funktion von -/A- und der Ejektorausbildung (£),was in der Form geschrieben wird

Y = F(yPc.E)

Der am meisten bevorzugte Wirkungsgrad η kann somit durch Auswahl der Ausführungen zum Erfüllen der Gleichung (5) erhalten werden.

Gemäß Fig. 2 ist ein Motor 1 mit einem Luftreiniger2 versehen, der mit einem Vergaser 3 in Verbindung steht, dermit einer Ansaugmündung des Motors verbunden ist. Ein Auspuffrohr 5, das mit einer Auspuffmündung 4 verbunden ist, steht mit einem Ejektor 6 in Verbindung. Der Ejektor 6 enthält eine Auspuffdruckreduzierkammer 7. eine Düse 8, die sich in die Auspuffreduzierkammer 7 erstreckt, und ein Saugeintrittsrohr 9, dessen eines Ende sich in die zur Düse 8 .weisende Auspuffdruckreduzierkammer 7 erstreckt und dessen anderes Ende mit einem Auspuffrohr 10 verbunden ist. Die Düse 8 steht mit einem Kompressor 13 über ein Rohr 12 in Verbindung. Der Kompressor 13 wird durch den Motor über die Kurbelwelle mittels Zahnrädern oder Ketten angetrieben. Ein Teil des Auspuffrohrs 5 bildet einen Wärmeaustauscher 11 nahe dem Ejektor 6 und ist stromaufwärts von diesem angeordnet. Der Wärmeaustauscher 11 enthält ein Außenrohr, das durch einen Teil des Auspuff-' rohrs 5 gebildet ist. und ein Innenrohr. das ein Teil des Rohrs 12 ist. Ein Laderohr 14 ist zwischen das Rohr 12 und sein Ansaugrohr 15 an der Ansaugseile des Vergasers 3 geschaltet. Ein Umschaltventil 16 ist in einer Öffnung für das Rohr 12 vorgesehen und ein Umschaltventil 18 ist in einer Öffnung für das Ansaugrohr 15 vorgesehen. Beide Ventile werden in Verbindung mit einem Drosselven! il 17 in dem Vergaser 3 betätigt. Beide Ventile sind im Betrieb des teilweise geöffneten Drosselventils geschlossen und sind im Betrieb des weit offenen Drosselventils zur Verbindung des Rohrs 12 mit dem Laderohr 14 und des weiteren mit dem Ansaugrohr 15 geöffnet.

Im Betrieb des teilweise offenen Drosselventils steht der Kompressor 13 in Verbindung mit dem Ejektor 6. Durch den Kompressor 12 erzeugte Druckluft strahlt somit von der Düse 8 mit hoher Geschwindigkeit aus. um eine Saugwirkung in dem Saugeintrittsteil zwischen der Düce 8 und dem Rohr 9 zu erzeugen. Der Rückdruck wird somit in der Auspuffmündung 4 verringert.

Wenn das Drosselventil 17 weit geöffnet ist. werden die Umschaltventile 16 und 18 geöffnet, um den Kompressor 13 mit dem Ansaugrohr 15 über eine Leitung 12 und das Laderohr 14 zu verbinden. Druckluft wird somit den Zylindern des Motors beim Ansaughub zugeführt, d.h. eine Ladung wird im Zustand des weil offenen Drosselventils ausgeführt.

Die Erfindung ergibt eine Anordnung, die den Rückdruck durch den in dem Auspuffrohr vorgesehenen Ejektor verringert, wodurch die Pumpverluste herabgesetzt und die Leistung des Motors durch das Laden erhöht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Ansaug- und Auspuffanordnung eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugrohr (15), mit einem dem Ansaugrohr nachgeschalteten Drosselventil (17), mit einem ersten Auspuffrohr (5), mit einem Ejektor (6), der nahe dem ersten Auspuffrohr angeordnet ist und eine Düse (8), eine Auspuffdruckreduzierkammer (7) und ein Saugeintrittsrohr (9) nahe der Düse enthält, mit einem durch den Motor angetriebenen Kompressor (13), mit einer Leitung (12) zum Verbinden des Kompressors mit der Düse des Ejektors, mit einer Leitungseinrichtung zum Verbinden des ersten Auspuffrohrs mit der Auspuffdruckreduzierkammer, mit einem zweiten Auspuffrohr (10), das mit der Saugeintritlsdüse verbunden ist, mit einem Laderohi· (14) mit einem Einlaß und mit einem Auslaß zum Verbinden des Kompressors mit dem Ansaugrohr, und mit einer Umschalteinrichtung (16, 18) in dem Laderohr, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Umschaltventil (16) am Einlaß des Laderohrs (14) von der Leitung (12) vorgesehen ist, daß ein zsveiles Umschaltventil (18) am Auslaß des Laderohrs zu dem Ansaugrohr (15) vorgesehen ist, wobei beide Umschaltventile so angeordnet sind, daß sie den Einlaß und den Auslaß des Laderohrs im Betrieb mil weit offenem Drosselventil (17) zum Verbinden des Kompressors mit dem Ansaugrohr öffnen und den Einlaß und den Auslaß im Betrieb mit teilweise offenem Drosselventil zum Verbinden des Kompressors mit dem Ejektor schließen, und daß ein Teil des ersten Auspuffrohrs (5) einen Teil der Leitung (12) zum Bilden eines Wärmeaustauschers umgibt.