DE3520705C2 - - Google Patents
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem für Dieselmotoren
mit einer Einlaßleitung und mit einer Taktventil-Einrichtung
in der Einlaßleitung, die synchron mit der Motorrotation
betrieben wird, um die Einlaßleitung für eine vorbestimmte
Zeit in einer Anfangsperiode des Einlaßhubes zu schließen.
Ein derartiges System ist aus der DE-OS 30 17 471 bekannt.
Zur Verbesserung der Start- und Warmlaufphase erfolgt dort
neben einer Verzögerung des Einlasses von Verbrennungsluft
während des Ansaughubes eine Öffnung des Auslaßventils zum
Ende des Ansaughubes, so daß eine gewisse Menge von
Auspuffgasen in den Zylinder zurückgesaugt wird. Die
Taktventil-Einrichtung ist bei dem bekannten System in Form
eines Rotationsventils ausgebildet, das ständig in der
Einlaßleitung angeordnet ist und auch im Betriebszustand der
Belastung des Motors einen gewissen Strömungswiderstand
ergibt.
Aus der DE-OS 27 52 877 ist ein Verfahren für die Rückführung
von Auspuffgasen bekannt, wobei über ein Ventil gesteuert
aus der Auslaßleitung ein Teil der Auspuffgase in die
Einlaßleitung zurückgeführt werden. Irgendwelche
Vorrichtungen zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsluft in der Start- und Warmlaufphase sind
aus diesem Verfahren nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes
System zur Verbesserung des Motorbetriebes in der Start- und
Warmlaufphase vorzuschlagen, wobei die ungünstigen Einflüsse
des Systems im Betriebszustand der Belastung des Motors
vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Taktventil-Einrichtung in Abhängigkeit von der
Motortemperatur verschiebbar ist zwischen einer
Betriebsstellung in der Einlaßleitung und einer aus der
Einlaßleitung zurückgezogenen Stellung, daß die
Taktventil-Einrichtung in Abhängigkeit vom Saugdruck stromab
der Taktventil-Einrichtung gesteuert wird, und daß eine
Abgasrückführleitung und/oder eine
Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung stromauf der
Taktventil-Einrichtung in die Einlaßleitung mündet.
Bei dem erfindungsgemäßen System ist je nach Motortemperatur
die Taktventil-Einrichtung in der Einlaßleitung angeordnet
oder völlig aus der Einlaßleitung zurückgezogen, so daß sie
im Betriebszustand der Belastung des Motors keinerlei
Widerstand darstellt. Die
Taktventil-Einrichtung wird mit einfachen Mitteln vom
Saugdruck in den Zylinder des Motors, in welchen die
Einlaßleitung mündet, gesteuert. Die Abgasrückführleitung
und/oder eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung mündet
stromauf der Taktventil-Einrichtung in die Einlaßleitung, so
daß zu den Zeiten des Motorbetriebs, zu welchen eine
Rückführung von Abgas- oder Entlüftungsgas nicht erwünscht
ist, diese auch nicht erfolgt. Insgesamt wird mit einfachen
Mitteln ein in allen Betriebszuständen des Motors
leistungsfähiges Einlaßsystem geschaffen.
Weiterbildende Merkmale der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht auf einen nach dem
Dieselverfahren arbeitenden Motor mit einer
Ausführungsform eines Einlaßsystems,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Taktventileinrichtung,
Fig. 3 eine Vorderansicht des Rückziehmechanismus der
Taktventileinrichtung,
Fig. 4 einen Schnitt mit einer Einzelheit der Taktventil
einrichtung,
Fig. 5 einen Schnitt, aus welchem die Taktventileinrichtung
in der geöffneten Stellung zu sehen ist,
Fig. 6 ein Diagramm, aus dem der Motorbetriebsbereich
ersichtlich ist, bei welchem die Taktventil
einrichtung in der Einlaßleitung angeordnet ist,
und
Fig. 7 einem Flußdiagramm, aus welchem der Betrieb des
Rückziehmechanismus für die Taktventileinrichtung
hervorgeht.
In Fig. 1 ist ein Viertaktdieselmotor gezeigt, der einen
Zylinderblock 1 aufweist, in welchem vier Zylinderbohrungen
C 1, C 2, C 3 und C 4 ausgebildet sind. Wie aus Fig. 2 zu er
sehen ist, ist ein Zylinderkopf 1 a an der Oberseite des
Zylinderblockes 1 angeordnet und ein Kolben 35 ist zur
Durchführung einer Hin- und Herbewegung in jeder Zylinder
bohrung angeordnet. Dadurch wird eine Verbrennungskammer
1 b in jeder Zylinderbohrung abgegrenzt. Der Zylinderkopf
1 a ist mit Einlaßkanälen 2 und Auslaßkanälen 3 ausgebildet,
welche jeweils zu einer Verbrennungskammer 1 b geöffnet sind.
Jeder der Einlaßkanäle 2 ist mit einem Einlaßventil 4 und
jeder der Auslaßkanäle 3 mit einem Auslaßventil 5 versehen.
Der Kolben 35 ist an seiner Oberseite mit einer Ausnehmung
36 ausgebildet und ein Kraftstoffein
spritzelement 37 ist an dem Zylinderkopf 1 a angeordnet,
so daß Kraftstoff gegen die Ausnehmung 36 in dem Kolben 35
gespritzt wird. Der Motor weist einen Ventilbetätigungs
mechanismus zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile
4 und 5 zu geeigneten Zeitpunkten auf (nicht in der Zeich
nung dargestellt).
Die Auslaßkanäle 3 sind mit einem Auspuffkrümmer 25 ver
bunden. Ebenfalls vorgesehen ist eine Einlaßleitung 6, welche
Zweigeinlaßleitungen 6 a und eine Haupteinlaßleitung 6 b
aufweist, die mit den Zweigeinlaßleitungen 6 a in Verbindung steht.
Die Zweigeinlaßleitungen 6 a sind jeweils mit den Einlaßkanälen
2 für die Zylinderbohrungen C 1, C 2, C 3 und C 4 verbunden.
Die Haupteinlaßleitung 6 b ist an ihrem oberstromigen Ende
mit einem Luftfilter 27 versehen.
An der Verbindungsstelle zwischen jedem Einlaßkanal 2 und
der Zweigeinlaßleitung 6 a ist eine Taktventileinrichtung
A angeordnet, welche in der gezeigten Ausführungsform von
dem Typ ist, der auf Saugdruck anspricht. Wie im einzelnen
in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, werden die Taktventileinrichtungen A
von einem Ventilträgerblock 7 gehalten, welcher zwischen
dem Zylinderblock 1 und der Einlaßleitung 6 angeordnet ist.
Der Ventilträgerblock 7 ist mit Verbindungsleitungen 7 a
ausgebildet, welche die jeweilige Zweigleitung 6 a mit dem
entsprechenden Einlaßkanal 2 verbinden.
Zu Fig. 4 ist anzumerken, daß die Taktventileinrichtung A eine Ventil
platte 8, in welcher eine Ventilöffnung 16 ausge
bildet ist, und ein kappenförmiges Gehäuse 9 aufweist, das an der
Ventilplatte 8 befestigt ist, um die Ventilöffnung 16 abzu
decken. Die Ventilplatte 8 ist längs einer Kante über eine
drehbare Welle 10 an dem Ventilträgerblock 7 befestigt.
Der Ventilträgerblock 7 ist in jeder Verbindungsleitung 7 a
mit einem Ventilsitz 7 b ausgebildet, welcher drei Seiten
kanten der Ventilplatte 8 aufnehmen kann. Der Ventilträger
block 7 ist in der Wand jeder Verbindungsleitung 7 a an
grenzend an die Kante der Ventilplatte, die von der Welle
10 getragen wird, mit einer Ausnehmung 7 c ausgebildet, welche
ausreicht, um die Taktventileinrichtung A aufzunehmen. Es ist ersicht
lich, daß die Taktventileinrichtung A zwischen einer Betriebsstellung,
in welcher es mit drei Seitenkanten der Ventilplatte 8
auf dem Ventilsitz 7 b aufsitzt, und einer zurückgezogenen
Stellung bewegt werden kann, in welcher die Taktventileinrichtung A
aus der Leitung 7 a in die Ausnehmung 7 c zurückgezogen ist,
so daß die Zweigeinlaßleitung 6 a zu dem Einlaßkanal 2 weit
geöffnet ist. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Ventil
platten 8 gemeinsam an der Welle 10 befestigt sind, und
daß die Welle 10 seitlich aus dem Ventilträgerblock 7
hervorsteht. Das hervorstehende Ende der Welle 10 ist
mit einem Gelenk 12 verbunden, welches wiederum verbunden
ist mit einem Vakuumstellglied 13.
Deshalb ist es bei Betätigung des Stellgliedes
13 möglich, die Taktventileinrichtung A zwischen der Betriebsstellung
und der zurückgezogenen Stellung zu bewegen.
Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß das Gehäuse 9 der Taktventileinrichtung
A eine Trennwand 14 aufweist, die eine Ventilkammer 15 auf
der Seite angrenzend an die Ventilplatte 8 abgrenzt. Das
Gehäuse 9 ist mit einer Öffnung 17 ausgebildet, die in die
Ventilkammer 15 geöffnet ist. An der Seite der Trennwand
14 gegenüber der Ventilkammer 15 ist eine Membran 19 vor
gesehen, welche eine Saugdruckkammer 21 an der Seite ent
fernt von der Ventilkammer 15 bestimmt. Ein Ventilelement
18 ist in der Ventilkammer 15 angeordnet, um die Öffnung
16 in der Ventilplatte 8 zu schließen. Das Ventilelement
18 weist einen Ventilstößel 18 a auf, welcher sich durch die
Trennwand 14 erstreckt und mit seinem Ende mit der Membran
19 verbunden ist. Die Membran 19 ist über eine Feder 20
gegen die Ventilplatte 8 vorgespannt, so daß das Ventil
element 18 in eine Stellung gezwungen ist, in welcher es
die Öffnung 16 in der Ventilplatte 8 verschließt. In dem
Ventilstößel 18 a ist eine Saugdruckleitung 22 ausgebildet,
so daß der Druck in dem Einlaßkanal 2 in die Saugdruck
kammer 21 übertragen wird. Es ist ersichtlich, daß, wenn
der Druck in dem Einlaßkanal 2 unter einen vorbestimmten
Wert absinkt, oder, wenn der Saugdruck
in dem Einlaßkanal 2 größer wird als ein vorbestimmter
Wert, der in die Saugdruckkammer 21 übertragene Saugdruck
eine Durchbiegung der Membran 19 nach links (gesehen in
der Ebene der Fig. 4) gegen die Kraft der Feder 20 verur
sacht, um dadurch das Ventilelement 18 von der Ventilplatte
8 wegzubewegen, wodurch die Öffnung 16 frei wird, wie in
Fig. 5 gezeigt ist.
Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß der Motor mit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung
23 versehen ist, die mit einem
Ende wie bei herkömmlichen Motoren mit einem Ende mit dem oberen Raum in
dem Zylinderkopf 1 a verbunden ist, in welchem der Ventil
betätigungsmechanismus angeordnet ist. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung 23 für
unverbrauchtes Gemisch weist Gasauslässe 23 a auf, welche
jeweils in eine der Zweigeinlaßleitungen 6 a oberstromig
der Taktventileinrichtungen A münden.
Außerdem ist eine Abgasrückführleitung 24 an
geordnet, welche mit einem Ende mit dem Auslaßkrümmer 25
verbunden ist und deren anderes Ende in die Haupteinlaß
leitung 6 b mündet. In der Leitung 24 ist ein
Ventil 26 angeordnet, welches eine Vakuum
kammer 26 a aufweist. Das Ventil 26 ist von dem Typ, daß,
wenn ein Saugdruck in die Vakuumkammer 26 a eingeleitet
wird, das Ventil 26 öffnet, so daß das Abgas durch
die Leitung 24 strömen kann. In der Haupteinlaßleitung 6 b
ist ein Drosselventil 29 angeordnet für den Zweck, die
Menge des Abgases, welches durch die Leitung 24 zu
der Haupteinlaßleitung 6 b zirkuliert, zu steuern. Das
Drosselventil 29 ist stromaufwärts des Punktes angeordnet, an
welchem die Leitung 24 in die Haupteinlaßleitung 6 b mündet
und es ist mit einem Vakuumstellglied 30 verbunden, welches
eine Vakuumkammer 30 a aufweist. Die Öffnung des Drossel
ventils 29 wird damit durch den Saugdruck in der Vakuum
kammer 30 a bestimmt.
Die Vakuumkammer 30 a in dem Stellglied 30 ist über ein Magnet
ventil 32 mit einer Vakuumpumpe P verbunden. Das Magnetven
til 32 ist vom Leistungsfaktortyp, so daß der Druck in der Kammer
30 a durch das Signal bestimmt werden kann, welches an das
Magnetventil 32 angelegt wird. Das Drosselventil 29 wirkt,
um einen geeigneten Saugdruck in der Haupteinlaßleitung
6 b herzustellen, um eine gewünschte Menge des Abgases
in das Einlaßsystem zu ziehen, wenn das Ventil 26 geöffnet
ist.
Die Vakuumkammer 26 a des Ventils 26 ist durch ein Magnet
ventil 31 mit der Vakuumpumpe P verbunden, so daß das Ventil
26 geöffnet wird, wenn das Magnetventil 31 zum Öffnen er
regt wird. Das Stellglied 13 zur Bewegung der Taktventil-
Einrichtungen zwischen den Betriebs- und den zurückgezogenen
-stellungen ist vom vakuumbetätigten Typ und weist eine
Vakuumkammer 13 a auf, welche durch ein Magnetventil 33 mit
der Vakuumpumpe P verbunden ist. Wenn das Magnetventil 33
erregt ist, ist die Vakuumkammer 13 a zu der Vakuumpumpe P
geöffnet, so daß das Stellglied 13 die Taktventil-Einrichtungen A in
ihre Betriebsstellung treibt.
Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß eine Steuereinheit 34 vor
gesehen ist, welche ein Motorgeschwindigkeitssignal S 1,
ein Motorbelastungssignal S 2 und ein Signal S 3 von der Kühl
wassertemperatur des Motors aufnimmt. Die Steuereinheit 34
beurteilt den Motorbetriebszustand aufgrund der Eingangs
signale S 1, S 2 und S 3 und erzeugt Ausgangssignale zur Er
regung der Magnetventile 31, 32 und 33. Wenn erkannt wird,
daß eine Abgasrückführung erforderlich ist, legt
die Steuereinheit 34 einen Ausgang an das Magnetventil 31,
um dadurch das Ventil 26 zu öffnen. Zur gleichen Zeit wird
ein Ausgang an das Magnetventil 32 mit einem Leistungs
faktor gelegt, welcher in Abhängigkeit von dem Motorbetriebs
zustand bestimmt ist. Dadurch wird die Stellung des Drossel
ventils 29 abhängig oder in Übereinstimmung mit dem Motor
betriebszustand bestimmt.
Das Stellglied 13 wird in Abhängigkeit oder in Überein
stimmung mit den Eingangssignalen S 1, S 2 und S 3 betätigt.
Wie aus dem Flußdiagramm in Fig. 7 zu ersehen ist, wird
das Signal S 3 der Kühlwassertemperatur des Motors zuerst
im Schritt 50 gelesen und eine Beurteilung wird in Schritt
51 vorgenommen, ob die Kühlwassertemperatur des Motors
unterhalb -5° ist. Wenn die Kühlwassertemperatur des Motors
unter -5°C liegt, wird das Stellglied 13 im Schritt 52
bestätigt, um die Taktventileinrichtung A in die Betriebsstellung zu
verschwenken. Danach werden das Motorgeschwindigkeitssignal
S 1 bzw. das Motorbelastungssignal S 2 in den Stufen 53 und 54
abgelesen und eine Beurteilung wird in Stufe 55 gemacht,
ob der Motorbetriebszustand in einem Taktventilbetätigungs
bereich ist. Der Taktventilbetätigungsbereich kann definiert
werden als der Bereich, in welchem die Motorgeschwindigkeit
und die Motorbelastung unterhalb vorbestimmter Werte liegen.
Ein Beispiel eines derartigen Bereichs ist in Fig. 6 durch
die schraffierte Fläche dargestellt. Wenn die Beurteilung
erfolgt, daß der Motorbetriebszustand nicht in dem Takt
ventilbetätigungsbereich liegt, wird das Stellglied 13
in Schritt 56 aberregt, um
die Taktventil-Einrichtungen A in die zurückgezogene Stellung zu ver
schwenken.
Wenn die Beurteilung erfolgt, daß der Motorbetriebszustand
in dem Taktventilbetätigungsbereich liegt, werden die Takt
ventil-Einrichtungen A in den Betriebsstellungen gehalten und die
oder die Schritte 53, 54 und 55 werden wiederholt. Wenn die
Taktventil-Einrichtung A in der Betriebsstellung ist, sitzt die Ventil
platte 8 auf ihrem Sitz 7 b auf, um die Leitung 7 a zu ver
schließen. Während des Starts des Motors wird die Taktventil-Einrichtung
A in der Betriebsstellung angeordnet, sobald die Vakuum
pumpe P erregt wird. Wenn der Motor angeworfen ist, wird
ein Saugdruck in dem Zylinder erzeugt, wenn der Kolben 35
sich nach unten bewegt, und wenn der Saugdruck den vorer
wähnten vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Membran
19 durchgebogen, um das Ventilelement 18 von der Ventilplatte
8 wegzubewegen und dadurch die Öffnung 16 freizugeben.
Dadurch wird Einlaßluft aus der Einlaßleitung 6 a in den
Einlaßkanal 2 eingesaugt, wodurch ein Strom mit hoher
Geschwindigkeit erzeugt wird, welcher in die Verbrennungs
kammer 1 b geleitet wird. Die auf diese Weise in die Ver
brennungskammer 1 b eingeleitete Einlaßluft wird dabei unter
der Trägheit des Stromes mit hoher Geschwindigkeit kom
primiert. Daraus erfolgt eine Erhöhung der Temperatur der
Ansaugluft in der Verbrennungskammer 1 b, wodurch eine
starke Verbrennung des Kraftstoffes gewährleistet wird.
Der gleiche Betrieb wird nach dem Motorstart aufrechter
halten, solange der Motorbetriebszustand in dem vorstehend
erwähnten Taktventilbetätigungsbereich liegt.
Es ist zu bemerken, daß die Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung 23
und die Abgasruckführleitung 24
in die Einlaßleitung 6
stromauf der Taktventil-Einrichtungen A münden, so daß es möglich ist,
zu verhindern, daß Entlüftungsgas und Abgas
durch den Saugdruck in die Verbrennungskammern 1 b einge
saugt werden, auch wenn die Taktventil-Einrichtungen A in ihrer Betriebs
stellung sind. Dadurch ist es nicht möglich, daß der Saug
druck in der Verbrennungskammer durch Entlüftungsgas und
das rückgeführte Abgas verringert wird.
Im Falle eines Mehrzylindermotors, bei welchem sich die Einlaß
hube der jeweiligen Zylinder mit jedem Einlaßhub eines
anderen Zylinders überlappen, können die
Taktventil-Einrichtungen derart ausgebildet sein, daß zwei oder
mehrere der Taktventil-Einrichtungen nicht gleichzeitig öffnen, beispiels
weise durch geeignete Einstellung der Federkraft der Feder
20. Durch Vermeidung gleichzeitigen Öffnens von zwei oder
mehreren Taktventil-Einrichtungen A ist es möglich, daß die Ansaugluft
wirksam durch die Trägheit des Ansaugluftstromes hoher
Geschwindigkeit komprimiert wird.
Obgleich die Beschreibung anhand von Taktventil-Einrichtungen erfolgt ist,
welche durch
die Einwirkung von Saugdruck in der Verbrennungskammer 1 b
geöffnet werden, sind andere Arten von Taktventil-Einrichtungen
für die Erfindung anwendbar. Beispielsweise kann
ohne Schwierigkeiten ein Drosselklappenventil verwendet
werden. In diesem Fall kann die Steuereinheit 34 dazu ver
wendet werden, ein Signal zur gewünschten Betätigung des
Ventils zu erzeugen. Alternativ dazu kann ein drehbares
Ventil verwendet werden, welches synchron zur Motordrehung
angetrieben wird.
Claims (5)
1. Einlaßsystem für Dieselmotoren, mit einer Einlaßleitung,
und mit einer Taktventileinrichtung in der Einlaßleitung,
die synchron mit der Motorrotation betrieben wird, um die
Einlaßleitung für eine vorbestimmte Zeit in einer
Anfangsperiode des Einlaßhubes zu schließen,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Taktventileinrichtung (A) in Abhängigkeit von der
Motortemperatur verschiebbar ist zwischen einer
Betriebsstellung in der Einlaßleitung (6) und einer aus
der Einlaßleitung (6) zurückgezogenen Stellung, daß die
Taktventileinrichtung (A) in Abhängigkeit vom Saugdruck
stromab der Taktventileinrichtung (A) gesteuert wird, und
daß eine Abgasrückführleitung (24) und/oder eine
Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung (23) stromauf der
Taktventileinrichtung (A) in die Einlaßleitung (6) mündet.
2. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Taktventileinrichtung (A) mit
einer Ventilplatte (8) an einem Ventilträgerblock (7)
angelenkt ist, der in der Einlaßleitung (6) angeordnet
ist, und daß in dem Ventilträgerblock (7) eine Ausnehmung
(7 c) zur Aufnahme der Taktventileinrichtung (A) in der
Nichtbetriebsstellung ausgebildet ist.
3. Einlaßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Ventilplatte (8) ein Gehäuse
(9) befestigt ist, daß in dem Gehäuse (9) eine Trennwand
(14) zur Unterteilung in eine ventilplattenseitige
Ventilkammer (15) und eine gegenüberliegende
Saugdruckkammer (21) angeordnet ist, daß in der
Saugdruckkammer (21) eine über eine Feder (20) zur
Ventilplatte (8) vorgespannte Membran (19) angeordnet
ist, daß mit der Membran (19) ein die Trennwand (14)
durchsetzender, mit einer Leitung (22) ausgebildeter
Ventilstößel (18 a) verbunden ist, daß die Wandung der
Ventilkammer (15) und die Ventilplatte (8) mit Öffnungen
(17, 16) versehen sind, und daß der Ventilstößel (18 a)
ein Ventilelement (18) zum Verschließen der Öffnung (16)
in der Ventilplatte (8) aufweist.
4. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Taktventileinrichtung (A) über ein Vakuumstellglied (13)
zwischen der Betriebsstellung und der
Nichtbetriebsstellung verschwenkbar ist.
5. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in der
Abgasrückführleitung (24) ein über eine Vakuumpumpe (P)
betätigbares Ventil (26) angeordnet ist.
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