DE69103117T2

DE69103117T2 - Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Einblasen von Luft in die Abgasanlage.

Info

Publication number: DE69103117T2
Application number: DE69103117T
Authority: DE
Inventors: Gabriel Laine
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: FR2667649A1; EP0480787B1; FR2667649B1; EP0480787A1; DE69103117D1

Description

Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere eine bei diesen Kraftmaschinen verwendete Verschmutzungsschutzvorrichtung.
Zur Erfüllung der Umweltschutznormen lädt man in die Abgasleitungen Luft eintreten, so daß eine Nachverbrennung der unverbrannten Gase am Ausgang der Verbrennungskammer stattfindet, wodurch der Gehalt der Gase an toxischen Gasen am Ausgang des Auspufftopfs reduziert wird.
Dies erreicht man, indem man Frischluft mit Hilfe der in den Abgasleitungen herrschenden Druck/Unterdruck-Phasen ansaugt. Zu diesem Zweck verwendet man ein Rückschlagventil, das durch den in den Abgasleitungen herrschenden Unterdruck geöffnet wird.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist ein Rückschlagventil pro Zylinder vorgesehen. Frischluft, die beispielsweise vom Luftfilter des Motors geliefert wird, wird jedem der Rückschlagventile zugeführt. Jedes Ventil ist mit der Abgasleitung eines Zylinders durch ein Rohr verbunden, das in Kanäle mündet, die in der Abgasleitung und im Zylinderkopf vorgesehen sind.
Eine derartige Lufteinblasvorrichtung wird in der amerikanischen Patentschrift 4 727 717 beschrieben. Sie besitzt für jeden Zylinder ein Rückschlagventil (L1 ...), das mit dem Abgaskreis durch eine Luftzufuhrleitung verbunden ist. Diese Luftzufuhrleitung sowie das Ventil sind in dem Zylinderkopf angeordnet, d.h. in der Kammer zur Aufnahme der Einlaß- und Auslaßventile.
Diese Vorrichtung besitzt große Abmessungen, da die Länge der das Rückschlagventil mit der Abgasleitung verbindenden Rohre wegen der akustischen Erscheinungen der Pulsierung der Abgase und der Schwingungen des Motors relativ groß sein muß. So kann es beispielsweise erforderlich sein, zwischen dem Rückschlagventil und der Abgasleitung ein Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 70 cm zu verwenden.
Auf jeden Fall ist es sehr schwierig, eine Vorrichtung zu schaffen, die den mechanischen Belastungen durch diese Schwingungserscheinungen standhält, und die Lebensdauer dieser Vorrichtung zum Einblasen von Luft in den Abgaskreis ist deshalb gering.
Schließlich sind diese bekannten Vorrichtungen zum Einblasen von Luft in den Abgaskreis relativ kostspielig und unästhetisch.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einblasen von Luft in den Abgaskreis eines Motors zu schaffen, deren Abmessungen sehr gering sind, die zuverlässig arbeitet und deren Herstellungspreis niedrig ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine mit einein Abgaskreis, der mit einer Vorrichtung zum Einblasen von Luft gemäß Anspruch 1 ausgerüstet ist.
Auf diese Weise nimmt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Volumen ein, das verfügbar blieb und infolgedessen die Gesamtabmessungen des Motors nicht erhöht.
Gemäß anderer Merkmale der Erfindung ist die Luftzufuhrleitung in einem massiven Teil hergestellt, das vorteilhafterweise auf dem Zylinderkopf befestigt ist. Auf diese Weise ist die Zufuhrleitung für die Schwingungen des Motors wenig empfindlich, was die Sicherheit und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich verbessert.
Vorteilhafterweise besitzt die Luftzufuhrleitung die Form einer gewundenen Kurve, was eine beträchtliche Vergrößerung ihrer Länge bei einem geringen Platzbedarf gestattet.
Gemäß eines anderen Merkmals der Erfindung ist die Luftzufuhrleitung mit Löchern des Zylinderkopfs in Verbindung, die in Nähe des Sitzes des Auslaßventils in die Abgasleitung münden. Dadurch wird die Arbeitsweise der Verschmutzungsschutzvorrichtung verbessert.
Vorteilhafterweise besitzt der Motor in dem Fall, indem er zwei Auslaßventile pro Zylinder aufweist, ein Loch zur Verbindung mit dem Kanal pro Ventil. Dadurch werden die Leistungen der Verschmutzungsschutzvorrichtung noch erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Rückschlagventile eingangsseitig an ein dichtes Gehäuse angeschlossen, das zwischen den Kammern zur Aufnahme der Steuerorgane der Ventile angeordnet ist und an das Luftfilter des Motors angeschlossen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einblasen von Luft in den Abgaskreis eines schematisch dargestellten Motors;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des oberen Teils des Zylinderkopfs eines Reihenmotors;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Motor von Fig. 2;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform von Fig. 4;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 5;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform von Fig. 7.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Vierzylinder-Reihenmotor, von dem man den oberen Teil des Zylinderkopfs 1 sieht. Die Auslaßventile wurden schematisch mit 2 dargestellt, und man kann bei jedem Zylinder die Abgasleitung 3 sehen, die in den Auspuffkollektor 4 mündet.
Die Lufteinblasung in die Abgasleitungen geht vom Luftfilter 5 hinter dem Filtereinsatz 6 aus, wobei die Leitung zur Luftzufuhr zum Motor mit 7 dargestellt ist.
Die Luft, die von einer allgemeinen Leitung 8 im Luftfilter 5 entnommen wird, wird vier Lufteinblaskreisen - einem pro Zylinder - zugeleitet, die jeweils ein Rückschlagventil 9 und eine Luftzufuhrleitung 11 umfassen. Jede Leitung mündet in eine Öffnung 12, die in der Abgasleitung 3 und im oberen Teil des Zylinderkopfs 1 vorgesehen ist.
Die Länge der Luftzufuhrleitung 11 muß groß sein, um die Erscheinungen zu absorbieren, die durch die Schwingungen des Motors und die im Auspuffsystem auftretenden Druckpulsierungen verursacht werden. Dies hat einen großen Platzbedarf der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Lufteinblasvorrichtung zur Folge.
Die Figuren 2 und 3 zeigen schematisch einen Vierzylinder- Reihenmotor, wobei Fig. 3 eine Draufsicht und Fig. 2 eine Seitenansicht des oberen Teils des Zylinderkopfs des Motors ist.
Die Zündkerze 21 ist in der Verbrennungskammer 22 befestigt, die oberhalb des Zylinders (nicht dargestellt) angeordnet ist. Bei jedem Zylinder sind die Einlaßventile 23 und die Auslaßventile 24, von denen pro Zylinder zwei vorgesehen sein können, zu beiden Seiten der Zündkerze 21 angeordnet. Die Vorrichtung zur Steuerung der Einlaßventile 23 und die Vorrichtung zur Steuerung der Auslaßventile 24, die insbesondere die Ventilschafte, die Stößel, die Kipphebel und/oder die Nockenwellen umfassen, sind jeweils in einer seitlichen Längsaussparung 25 bzw. 26 angeordnet.
Man sieht, daß ein im wesentlichen quaderförmiger Raum 28 zwischen den beiden Aussparungen 25 und 26 und oberhalb der Schächte 27 zum Durchgang der Zündkerzen 21 besteht.
Erfindungsgemäß verwendet man diesen Raum zur Aufnahme der Vorrichtung zum Verschmutzungsschutz durch Lufteinblasung. Da dieser Raum verfügbar war, ändern sich die allgemeinen Abmessungen des Motors nicht.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, die auf einen Reihenmotor angewendet wird. Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den oberen Teil des Motors, Fig 5 ist ein Längsteilschnitt und Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 5.
Diese Figuren zeigen wieder die Einlaßventile 31 und die Auslaßventile 32. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Motor ein Mehrventilmotor und besitzt deshalb zwei Abgasrohre 33 pro Zylinder.
Man sieht auch die Zündkerzen 34, die in ihren Zündkerzenschächten 35 angeordnet sind und über Zündkerzendrähte 36 gespeist werden. Diese Figur zeigt ferner die beiden Aussparungen 37 und 38, in denen sich die Organe zur Steuerung der Ventile 31 und 32 befinden, und zwar die Schafte, die Federn, die Stößel und die im Nockenwellengehäuse 39 bzw. 41 angeordnete Nockenwelle.
Ein Gehäusedeckel 42 schließt den zwischen den beiden Aussparungen 37 und 38 und den Zündkerzenschächten 35 befindlichen Raum. In diesem Raum ist das System zum Einblasen von Luft in die Abgasleitungen 33 angeordnet. Die Lufteinblasvorrichtung besitzt eine allgemeine Zufuhrleitung 51, mit der die Rückschlagventile 52 und 53 verbunden sind.
Der ausgangsseitige Teil der Rückschlagventile 52 und 53 ist an eine Luftzufuhrleitung angeschlossen, die in einem massiven Teil 54 vorgesehen ist, das in Fig. 6 im Schnitt dargestellt ist. In diesem massiven Teil 54 ist ein Luftzufuhrkreis mit einem gewundenen Verlauf 55 vorgesehen. Dieses massive Teil 54 besitzt deshalb eine Art integrierten Luft zufuhrkreis. Es ist am zentralen Teil der Oberseite des Zylinderkopfs in Höhe des oberen Randes der Zündkerzenschächte 35 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben befestigt.
Der im Teil 54 vorgesehene Luftkreis 55 besitzt einen labyrinthartigen gewundenen Verlauf, so daß er eine maximale Länge besitzt. Dieser Kreis erstreckt sich vom Lufteingang 60, der mit dem Rückschlagventil verbunden ist, zu den Öffnungen 56 und 57, die mit Löchern 58 und 59 in Verbindung sind, die im oberen Teil des Zylinderkopfs vorgesehen sind und in die Abgasleitungen 33 sehr nahe bei dem Sitz des Auslaßventils 32 ausmünden.
Der Verlauf des Luftkreises 55 beschreibt eine Schleife um ein zentrales zylindrisches Loch 61 des Teils 54 herum, das sich in der Verlängerung des Schachts 35 der Zündkerze befindet.
In Fig. 4 sieht man, daß die Zündkerzendrähte an einer Leiste 62 befestigt sind, die am Nockenwellengehäuse 41 befestigt ist, während die allgemeine Luftzufuhrleitung 51 in Nähe des anderen Nockenwellengehäuses 39 befestigt ist.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der jede Zündkerze 71 eine individuelle Spule 72 besitzt. Die Figuren 7 und 8 entsprechen den Figuren 4 und 5 der ersten Ausführungsform.
Ein Gehäuse 73 ist am oberen Teil des zwischen den beiden Nockenwellengehäusen 74 und 75 befindlichen Raums befestigt. Dieses Gehäuse 73 bildet mit seinem Deckel 76 eine dichte Kammer 77, die die allgemeine Luftzufuhrleitung bildet, die mit dem Luftfilter verbunden ist.
Dieses Gehäuse besitzt in seinem Boden Löcher 80, in denen die Spulen 72 dicht befestigt sind. Dieses Gehäuse besitzt ferner in seinem Boden weitere Löcher 78, die in das Rückschlagventil 79 münden. Die Abdichtung der Befestigung des Rückschlagventils 79 im Loch 78 des Gehäuses 73 ist durch eine Dichtung 81 gewährleistet.
Die Zündkerzendrähte 82 sind in einer Anschlußleiste 83 untergebracht, die sich in Längsrichtung im Gehäuse 73 erstreckt und dieses mit Hilfe eines Verbinders 84 dicht durchquert.
Der ausgangsseitige Teil der Rückschlagventile 72 ist mit einer integrierten Luftleitung 85 verbunden, die der Leitung 54 der ersten Ausführungsform entspricht. Das Gehäuse 73 besitzt an einem seiner Enden einen Stutzen 86, an dem eine vom Luftfilter kommende Leitung 87 angeschlossen ist.
Man sieht, daß die Erfindung die Durchführung einer Einblasung von Luft in die Abgaskreise gestattet, die die Gesamtabmessungen des Motors nicht ändert. Die Deckel gestatten die

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage, die mit einer Vorrichtung zum Einblasen von Luft versehen ist, die für jeden Zylinder ein Rückschlagventil (9, 52, 53, 79) und eine Luftzufuhrleitung (11, 54, 55) besitzt, die das Rückschlagventil mit der Abgasleitung (3, 33) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einblasen von Luft vollständig in dem Raum (28) angeordnet, der zwischen der Kammer zur Aufnahme der Steuerorgane der Einlaßventile (25, 37, 74), der Kammer zur Aufnahme der Antriebsorgane der Auslaßventile (26, 38, 75) und dem oberen Teil der Zündkerzenschächte (35) des Zylinderkopfs liegt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (55) in einem massiven Teil (54) ausgebildet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das massive Teil (54) auf dem Zylinderkopf befestigt ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (55) die Form einer gewundenen Kurve hat.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (54), in dem die Leitung (55) gebildet ist, ein mit dem Schacht (35) der Zündkerze fluchtendes Loch (61) besitzt und daß die Leitung (55) um dieses Loch (61) herum eine Schleife bildet.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (11, 54, 55) mit Löchern (58) des Zylinderkopfs in Verbindung ist, die in die Abgasleitung (33) in Nähe des Sitzes des Auslaßventils (32) münden.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem Fall, in dem sie zwei Auslaßventile pro Zylinder besitzt, ein Loch (58) zur Verbindung mit der Leitung (55) pro Ventil besitzt.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (9, 52, 53, 79) eingangsseitig an ein dichtes Gehäuse (73) angeschlossen sind, das zwischen den Kammern zur Aufnahme der Steuerorgane der Ventile (25, 26, 37, 38, 74, 75) angeordnet ist und an den Luftfilter des Motors angeschlossen ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zündkerze eine eigene Spule besitzt, die unter dem Gehäuse (73) angeordnet ist.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerzendrähte in dem Gehäuse befestigt sind.