DE2116606A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

W/Yh-273= 31.3.71

G-eneral Motors Corporation, D e t r ο it , Mich., T.St.A.

Brennkraftmaschine

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem drosselklappengesteuerten Saugrohr, einem in das Saugrohr einmündenden, ein Steuerventil·enthaltenden Abgasrückführkanal und einer Brennstoffanlage, die abhängig vom Druck hinter der Drosselklappe die Brennstoffzuteilung in dem Sinne bewirkt, dass die Brennstoffmenge mit steigendem absoluten Druck hinter der Drosselklappe erhöht wird.

Eine derartige-Brennkraftmaschine ist durch die TJS-PU 2 354 179 bekannt,, bei der das Steuerventil den Einlass des zugeleiteten Abgases so steuert, dass dieses mit der das Gemisch bildenden Luft im wesentlichen mit gleichem Verhältnis gemischt wird. Brennstoffzumesseinrichtungen, die

109849/1026

BAD ORIGINAL

auf den Stasgrohrdruck ansprechen, "bewirken eine zur Luftzufuhr ungenaue Brennstoffzumessung, wenn Abgas in das Saugrohr zurückgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss der rückgeführten Abgase auf die Brennstoffzumessung auszugleichen, so dass diese im richtigen Verhältnis zur zugeführten luft erfolgt. . -

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelcSst, dass die Brennstoffanläge eine Impedanz enthält, die die Brennstoffzuteilung zusätzlich in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils in dem Abgasrückführkanal in dem Sinne beeinflusst, dass die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine mit grosser werdender Abgasrückführung verringert wird.

Auf diese- Weise erfolgt die übliche Brenstoffzuteilung in Abhängigkeit vom Druck hinter der Drosselklappe, wenn diese Änderungen durch änderungen der Maschinenleistung oder der Stellung der Drosselklappe bedingt sind, während bei Druckänderungen infolge Veränderungen der Rückführung der Abgase in das Saugrohr eine entsprechende Korrektur der'zugeteilten Brennstoffmenge erfolgt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Pig. 1 eine Draufsicht auf'ein Drosselklappengehäuse und das Steuerventil für den Abgas-■ rückführkanal,

10 9 8 4 9/1026 _BAD

211B 6 O 6

Pig. 2 eine Seitenansicht zu Pig. 1 , Pig. 3 ein Schnitt nach eier linie 3-3 in Pig. 1, Pig. 4 ein Schnitt .nach der luinie 4-4 in Pig. I, Tig. 5 ein Schnitt nach der Linie 5-5 in Pig,2, Pig. 6 eine Ansicht des Ssugrohres, die den Verlauf eines Teils des Abgasrückführkaimls veranschaulicht,

Pig. 7 eine der Pig. 6 ähnliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform,

Pig, 'J ein Schnitt nach der Linie 8-8 in Pig. 7? Pig. 9 eine Seitenansicht auf die zweite Ausfiih-

rungsform und

Pig.10 ein Schaltbild der Steueranlage für die Br e η η s t ο ffa ηlage.

w'ie die Pig. 1 und 2 zeigen,, ist ein Drossel- . klappeugehause 10 auf einen Ansaugkasteh 12 der Brennkraftmaschine aufgesetzt.. Durch das Drosselklappengehäuse 10 erstrecken sich zv/ei Saugrohre 14-, die je durch eine Drosselklappe 16 gesteuert sind, welche auf einer gemeinsamen- Drosselklappenachse ^ sitzen.

Zwischen- dem Drosselklappengehäuse 10 und dem

Ansaugkasten 12 sind eine Zwischenplatte 20 und eine Grundplatte angeordnet, die Verlängerungen der Saugrohre 14 enthalten.

109849/1026 _BADOR.G.NaC

■ 2 Ί1 P ^ O 6

Die Zwischenplatte 20 und die Grundplatte 22 bestimmen einen Abgasrückführungseinlasskanal 24, der zu einem Steuerventil und einem Abgasrückf ührauslasskana.1 28 führt. Zweigleitungen 50 verbinden den Abgasrückführauslasskanal 23 mit den Saugrohren 14 stromabwärts der Drosselklappen 16. Der Einfachheit

I halber werden die Kanäle 24 und 23 als Abgasrückführkanal ; bezeichnet.

• Wie Fig. 3 zeigt, hat das Steuerventil 26 in dem

i Abgasrückführkanal eine Einlassbohrung 32, die mit dem Abgas- ^; rückführeinlasskanal 24 verbunden ist und in einen oberen Quer-

I ■ -

! kanal 34 übergeht. Das Yentilglied 36 ist als Drosselklappe

i ausgebildet und sitzt auf einer Achse 33. Es steuert eine Aus-I lassbohrung 40, die den Querkanal 34 mit dem Abgasrüekfuhr-

■ aslasskanal 23 verbindet.

j Die Achse33 ist auf zwei Buchsen .42 (Pig. 4) ge-

:. lagert und hat am äusseren Ende einen Stellhebel 44 (Fig. 2 und

P I 4). Eine Torsionsfeder 46 (Fig. 4) belastet die Achse 3-j und

i den Stellhebel 44 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 2. S Ein Deckel 48 des Steuerventils 26 hat einen nach

ί oben abgebogenen Arm 50 (Fig. 1 und 4), in den zwei Schrauben

[■ 52 eingeschraubt sind. ·
j Wie"Fig. 2 zeigt, erstrecken sich die Schrauben ^!κ1

• durch einen Schlitz 54 in einem Nocken 56, so dass der Nocken

■ linear beweglich ist.

BAD ORIGINAL „ ,,_, ,^ 10 9849/102 6

Eine weitere Schraube 58 erstreckt sich durch j den Schlitz 54 und ist mit einer Stellmutter 60 verbunden. In die Stellmutter 60 ist ein Lenker 62 eingeschraubt, der mit einem Drosselklappenstellhebel 64 verbunden ist, der auf der Achse 18 der Drosselklappen 16 sitzt.

Eine Zeder 66 belastet den Nacken 56 nach links in Pig. I und 2 gesehen.

Während des Betriebes bewirkt eine im Uhrzeigersinn erfolgende Öffnungsbewegung der Drosselklappen 16 und der Drosselklappenachse 18 sowie des Drosselklappenstellhebels 64 eine Rechtsbewegung des Lenkers 62 und des Nockens Eine Rolle 68 an dem Stellhebel 44 wird gegen eine Nockehfläche 70 des Nockens 56 gehalten. Wie Pig. 2 zeigt, arbeitet die Rolle 6^!J aufeinanderfolgend mit einem ersten Teil 70a der Nockenfläche zusammen,.in dessen Bereich das Steuerventil 36 geschlossen bleibt. Beim Zusammenarbeiten mit einer ersten. Rampe 70b öffnet das Steuerventil 36, beim Zusammenarbeiten mit

Spitze 70c bleibt das Steuerventil 36 geöffnet, während beim Zusammenarbeiten mit einer zweiten Rampe 7Od das Steuerventil 36 geschlossen wird und beim Zusammenarbeiten mit einem zweiten Teil 7Oe der Nockenfläche geschlossen bleibt. In umgekehrter Folge wird das Steuerventil 2,6 betätigt, wenn die Drosselklappen16 geschlossen werden und der Nocken 56 durch die Feder 66 nach links bewegt wird.

-6-109 849/1026 BAD original

211BP06

Die Nocketifläche 70 ist so ausgestaltet, dass

das Steuerventil ^,6 zu öffnen beginnt, wenn die Drosselklappen 16 etwa 5° geöffnet sind. Die volle Offenlage erreicht das Steuerventil <j6, wenn die Drosselklappen zwischen 14 und geöffnet sind, während das Schliessen des Steuerventils £-6 erfolgt, wenn die Drosselklappen 16 etwa 54° geöffnet sind.

Beim Öffnen des Steuerventils j?6 wird Abgas über den Abgasrückführkanal in die Saugrohre 14 geleitet.

Da das Steuerventil £6 und der locken 56 im,Sinne eines Schliessen<s des Steuerventils durch die Pedern 46 und vorbelastet sind, üben sie auf die Drossellclappei 16 keine öffnende Kraft auf. Aber selbst, wenn das Steuerventil £6 oder der Nocken 56 in der Öffenstellung verbleiben, wä-ren die Drosselklappen 16 nicht gehindert, in die Sehliesslage bewegt zu werden, da die Schraube 5ö in dem Schlitz 54 nach links ausweichen kann, wenn die Drosselklappen 16 geschlossen werden.

Dem Abgasrückführeinlasskanär 24 strömt Abgas

durch ein Steigrohr 72 zu und strömt durch ein Querrohr 74, das sich durch den Ansaugkasten 12 erstreckt. Wie Flg. 6 zeigt, enthält der Ansaugkasten 12 zwei übliche Steigrohre 76, die mit im wesentlichen horizontalen oberen und unteren Kammern bzw. 79 in Ye^indung stehen. Die Kammern 73,79 erstrecken sich in Längsrichtung vom Boden der Steigrohre 76 zu querliegenden

—7 —

BADORiGlNAL 109849/102 6

!Pal!rohreη r>0 an deren Enden. Der Querkanal 74 für das Abgas : erstreckt sich von einem Einlass 75 an der einen Seite des '. Ansaugkastens 12 unterhalb der Steigrohre 76 und der Kammern 7S" und 79 3um Steigrohr 72.für Abgas.

Die Saugrohre 14» die Steigrohre 76, die

Kammern 7""3 und 79 und die Fallrohre 80 stellen gemeinsam ' die Ansauganlage der Brennkraftmaschine dar. s " In den Pig. 7 und 8 ist eine abgewandelte

. lauform des Ansaugkastens 12' dargestellt, bei der der Abgas- : rüclcf uhr kanal in den Ansaugkasten eingegossen ist. Die J¹Lg. 7 ist lediglich schematisch,und durch verschieden gestrichelte Linien sind die ein3elnen Kanäle besser verdeutlicht. ^: Zwei Steigrohre 76 sind an einander gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie des Ansaugkastens mit oberen und unteren Kammern 73 bzw. 79 verbunden, die im allgemeinen horizontal angeordnet sind und sich in Längsrichtung durch den Ansaugkasten zu querliegenden Fallrohren 30 erstrecken.

Ein Querkanal 74' für Abgas erstreckt sich

von einem Einlass 75' an der einen Seite der Mittellinie des Ansaugkastens 12^! unterhalb der Steigrohre 76 und der Kammern 7 es und 79 zur gegenüberliegenden Seite der Mittellinie des An- _; saugkastens. Aus dem Querkanal 74' wird ein Abgasrückführein- ; lasskanal 24' versorgt. Dieser führt zu einem Gehäuse 82, das ■ das Steuerventil 2,6 enthält. In abgewandelter Weise kann das ^: - ' -S-

BAD ORIGINAL 109849/1026

211-£ η Π 6

Steuerventil aber auch in einer Tasche des Ansaugkastens 12' untergebracht sein.

Ein Aftgasrückführauslasskanal 28' geht von dem Gehäuse 82 ab und erstreckt sich oberhalb des Abgasriickführeinlasskanals 24' und des Abgasquerkanals 74¹ und unterhalb der Kammer 78 zu zwei Öffnungen- 34 und 86. Die Öffnung 84 öffnet senkrecht in dem Boden der oberen Kammer 73 und liegt konzentrisch zum zugeordneten SMgrohr 76. Die Öffnung 86 öffnet horizontal in die untere Kammer 79. Das Abgas wird also über einen Querkanal zurückgeführt, um die Einlasskanäle aufzuhitzen, um dann durch das Steuerventil 26 in die Saugrohre eingeführt zu werden.

E_s strömt die gesamte in die Saugrohre zurückgeführte Abgasmenge durch den Querkanal, um die Einlasskanäle aufzuheizen und die gesamte durch diese Kanäle strömende Abgasmenge wird der Brennkraftmaschine wieder zugeführt. Das Steuerventil in dem Abgasrückführkanal steuertTsomit sowohl den Abgasstrom zum Aufheizen der Ansaugkanäle als auch die Abgasmenge, die in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn mit stark geöffneten Drosselklappen gefahren wird, bei der eine Abgasrückführung und Aufheizung der Einlasskanäle zur Erzielung gross—ter Leistung verringert werden sollte. Die Vorteile der erfindungsgemässen Ausbildung des Ansaugkastens ergeben sich aber nicht

109849/1026 BADORfGiNAL

j ' 21168 0

nur bei Anlagen, bei denen das gesamte zur Aufheizung benutzte Abgasvolumen in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird.

In Pig. 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform ider Steuereinrichtung für das Steuerventil dargestellt. Der !Hocken 56 hat bei dieser Ausführungsform eine zusätzliche jHockenfläche 37, so dass zusätzlich zu der Steuerung des Stellj hebeis 44 durch die Hockenfläche 70 ein Hebel 88 durch die Hockenfläche 87 gesteuert wird, gegen die der Hebel 88 mit einer Rolle 90 anliegt. Der Hebel 38 steuert eine Steuereinheit 92, die eine Impedanz in der Brennstoffzumesseinrichtung, beeinflusst, wie dies nachstehend erläutert wird.

Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild einer

elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzanlage. Eine Brennstoffeinspritzdüse 94 spritzt in das Fallrohr 80 Brennstoff auf die Rückseite eines Einlassventils 96 ein, das einem Brennraum 9'-s zugeordnet ist. Die Einspritzdüse 94 wird durch eine Spule 100 bei jedem Umlauf der Brennkraftmaschine betätigt und die Zumessung dös Brennstoffes erfolgt durch Steuerung der Zeitdauer, in der die Spule 100 zur Betätigung der Einspritzdüse 94 erregt ist.

Die Erfegung der Spule 100 erfolgt von einem Geber 102, der als normalerweise offener Schalter dargestellt ist und bei jedem Umlauf der Maschine einen negativen Spannungsstoss liefert. Dieser Spannungsstoss wird durch einen Kondensator

- 10 -

109849/1026

BADORlGfNAL

211£^0«

- ίο -

differenziert, so dass eine negative Spannungsspitze der Basiselektrode 106 eines Transistors 10<J zugeleitet wird. Der Transistor 108 wird dann nichtleitend und die Spannung an seiner Kollektorelektrode 110 steigt an, um einen Transistor 112 leitend zu schalten. Die Spannung an der Kollektorelektrode 114 des Transistors 112 fällt dann, so dass ein Yerstärkungstransistor 116 nichtleitend wird. Die Spannung an der is-ollektorelektrode 118 des Transistors 116 wird hierdurch erhöht und die Spule 100 erregt, um die Einspritzdüse 94 zu "betätigen.

Beim Leitendwerden des Transistors 112 fliesst ein Strom durch.eine Primärwicklung 120,. die über einen Kern 122 mit einer Sekundärwicklung 126 gekuppelt ist.

Der Kern 122 wird durch einen Druckumwandler 124 verstellt. Bei Änderungen des Stromes in der Primärv/icklung 120 wird eine Spannung in der Sekundärwicklung 126 induziert, die die Basiselektrode 106 des Transistors 108 im negativen Sinne belastet und den Transistor 108 Im nichtleitenden Zustand hält. .

Nach einer gewissen Zeit flllt die Geschwindigkeit der Änderung des Stromes in der Primärwicklung 120 und die in der Sekundärwicklung 126 induzierte Spannung sinkt ausreichend, um den Transistor 108 leitend zu machen, wodurch die Erregung der Spule 100 endet.

-11-

10 9 8 49/1026 ^ßAD OWGiNAL

- ii -

Zur Steuerung der Erregungszeit der Spule 100 steuert eine Steuereinheit 92 die Impedanz im Kreise entweder der Primärwicklung 120 ader der Sekundärwicklung 126. So kann die Steuereinheit 92 ein Potentiometer 92a sein, das zusammen mit Widerständen 12S, 130 und 132 den der Primärwicklung 120 zugeleiteten. Strom steuert.

Die Steuereinheit 92 könnte auch ein Schalter 92b sein, der einen kleinen Widerstand 134 den Widerständen ; 136, 13-3 und 140 zuschaltet, um die Vorspannung an der Sekun- ; därwicklung 126 zu steuern.

Wie Pig. 9 zeigt, spricht der Druckumwandler

■ 124 auf den absoluten Druck in.den Saugrohren 14 hinter den ι

; Drosselklappen 16 an. Der Druck an dieser Stelle des Saug-' rohres ändert sich mit der Stellung der Drosselklappen 16 und '■ mit Änderungen der Maschinenleistung. Zusätzlich erhöht sich

der absoulte Dj-uek in den Saugrohren 14, wenn das Steuerventil i 26 in dem Abgas rückf uhr kanal geöffnet wird, um Abgase in die

■ Saugrohre 14 zurückzuführen. Der Druckumwandler 124 bewegt

; dann den Kern 122, um die Induktanz zwischen den Wicklungen ; 120 und 126 zu erhöhen, wodurch die Erregungszeit der Spule ; 100 verlängert wird. TJm dies auszugleichen, wird der Widerstand . des Potentiometers 92a beim Öffnen des .Steuerventils 26 erhöht.

i ·

j Hierdurch wird der Strom durch die Primärwicklung 120 verringert, um die Erregungsaeit der Spule 100 zu verkürzen.

- 12 -

109849/1026

BAD ORJGINAL

2 Vl P- R G

In abgewandelter Weise wird der Schalter 92b geschlossen und der kleine Widerstand 134 gestattet eine Erhöhung der Vorspannung an der Sekundärwicklung 126,. so dass eine kürzere Zeit notwendig ist, um den Transistor 103 leitend zu schalten und damit die Erregung der Spule 100 zu beenden;

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Brennstoffzumessung in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck zum zugeführten Luftvolumen ungenau wird, wenn Abgase in die Saugrohre zurüekgeleltet werden und ferner,dass diese Abweichung durch einen zusätzlichen Eingriff in die Brennstoffzumesseinrichtung ausgeglichen wird, die abhängig von der Stellung des Steuerventils in dem Abgasrückführkanal ist.

109849/1026

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennkraftmaschine mit einem drosselklappenge- ^; steuerten Saugrohr, einem in das Saugrohr mündenden, ein Steuer-: ventil enthaltenden Abgasrückführkanal und einer Brennstoffanlage, die abhängig vom Druck hinter der Drosselklappe die Brennstoffzuieilung in dem Sinne bewirkt, dass die Brennstoffmenge mit steigendem absoluten Druck hinter der Drosselklappe ; erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, i dass die Brennstoffanlage eine Impedanz (92a,92b) enthält, die die BrennstoffZuteilung zusätzlich in Abhängigkeit von der ; Stellung des Steuerventils (26) in dem Abgasrückführkanal (24, 34,28) in dem Sinne beeinflusst, dass die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine mit grosser werdender Abgasrückführung verringert, wird.

   109849/1826