DE2156986A1

DE2156986A1 - Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2156986A1
Application number: DE19712156986
Authority: DE
Inventors: Thomas D. Detroit; Ojala William K. Dearborn Heights; Mich. Barker (V.StA.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1972-07-13
Also published as: CA950295A; SE369541B; JPS558665B1; GB1311397A; US3678909A

Description

Patentanmeldung Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren mit einer ein Steuerventil enthaltenden Verbindungeleitung zwischen dem Abgaskrümmer und dem Ansaugrohr, die in Abhängigkeit von Betriebs zuständen des Verbrennungsmotors steuerbar ist.

Es ist bekannt, dass die Menge der im Abgas eines Verbrennungsmotors auftretenden Stickoxyde durch die Rückführung einer geringen Abgasmenge in das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors beträchtlich verringert werden kann. Eine solche Abgasrückführung beeinträchtigt jedoch die Leistung des Verbrennungsmotors, insbesondere während bestimmter Betriebs zustände beträchtlich. Es wurden daher bereits verschiedene Vorrichtungen zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren vorgeschlagen, die die Abgasrückführung in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors so zu steuern suchten, dass bei einer maximalen Vermeidung von unerwünschten Abgasbestandteilen möglichst kein Abfall der Leistung des Verbrennungsmotors erzielt wird.

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Diese bisher bekannten Vorrichtungen waren in ihrem Aufbau verhältnismässig aufwendig und teuer und erforderten für ihre Anbringung am Verbrennunsmotor einen beträchtlichen Montageaufwand,

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Aufbau verhältnismässig einfach und billig ist und die einfach und schnell an einem Verbrennungsmotor montiert werden kann.

™ Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die Verbindungsleitung und deren Steuerventil in einem Zwischenflansch angeordnet ist, der zwischen dem Vergaser und dem Ansaugrohr angeordnet ist und über Kanäle mit dexn Ansaugrohr und über Leitungen mit dem Abgaskrümmer in Verbindung steht und das Steuerventil über einen Nocken betätigbar ist, dessen Lage über einen ersten Hebel in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr und über einen zweiten Hebel in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe veränderbar ist.

Der erste Hebel ist hierbei am Zwischenflansch in einem Drehpunkt schwenkbar gelagert und über einen mit dem Ansaugrohr in Verbindung stehenden " Vakuummotor bewegbar, dessen bewegliches Element mit den an seinem

gabelförmigen Ende ausgebildeten Schenkeln und den daran abgewinkelten Laschen einmal links vom Drehpunkt von unten her und das andere Mal rechts vom Drehpunkt von oben her am ersten Hebel angreifen.

Der erste Hebel ist hierbei an seinem dem Drehpunkt ablegenden, längeren Ende schwenkbar mit dem zweiten Hebel verbunden, der an seinem einen Ende den das Steuerventil betätigenden Nocken trägt und der mit seinem anderen Ende über ein Gestänge mit der Drosselklappe verbunden ist.

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Im Zwischenflansch ist hierbei eine die Verbindungsleitung schneidende Sackbohrung vorgesehen, in der ein das Steuerventil aufnehmender, zylindrischer Einsatz aufgenommen wird, dessen Innenraum über seitliche Bohrungen mit der Verbindungsleitung verbunden ist und über dessen unteren, einen Ventilsitz für das Steuerventil bildenden Teil von einer im Zwischenflansch vorgesehenen Ab gas eintritt skamm er getrennt ist.

Im Zwischenflansch sind hierbei konzentrisch zu den Ansaugkanälen Ringeinsätze vorgesehen, in deren von diesen gebildeten Ringräumen die Verbindungsleitung einmündet und über radiale Bohrungen in den Ringeinsätzen mit den Ansaugkanälen verbunden ist.

Am Zwischenflansch ist hierbei ein Fanghaken schwenkbar gelagert, der über ein Gestänge mit dem temperaturempfindlichen Element des automatischen Startvergasers verbunden ist und bei einem Kaltstart den ersten Hebel und damit den das Steuerventil betätigenden Nocken entgegen der Wirkung einer Feder vom Steuerventil abhebt.

Eine an sich bekannte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung kann hierbei in die Verbindungsleitung im Zwischenflansch einmünden.

Durch die erfindungsgemässe, im Aufbau einfache und billige Vorrichtung wird die Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor derart gesteuert, dass bei Betriebs zu ständen, bei denen ein hoher Unterdruck im Ansaugrohr auftritt, wie dies beim Starten, beim raschen Beschleunigen und bei hoher Drehmomentanforderung der Fall ist und bei Betriebszuständen, bei denen ein geringer Unterdruck im Ansaugrohr auftritt, wie dies im Leerlauf und bei Motorbremsung der Fall ist, nur eine geringe oder überhaupt keine Abgasrückführung erfolgt.

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Die Anordnung der gesamten Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren in einem Zwischenflansch zwischen dem Vergaser und dem Ansaugrohr ermöglicht eine einfache und schnelle Montage am Verbrennungsmotor und darüber hinaus eine gute Zumischung der rückgeführten Abgase zum Frischgas.

Die Anordnung des Steuerventiles in einem zylindrischen Einsatz, der im Zwischenflansch aufgenommen wird, ermöglicht eine einfache Reinigung * und Wartung der Steuervorrichtung.

Der mit dem temperaturempfindlichen Element des automatischen Startvergasers verbundene Fanghaken ermöglicht auf einfache Weise ein Ausschalten der Steuervorrichtung bei kaltem Verbrennungsmotor.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsk motor.

Fig. 2 zeigt einen erfindungegemässen, die Vorrichtung zur Abgasrückführungen aufnehmenden Zwischenflansch, wobei Teile des Zwischenflansches entfernt sind, um die Hebelanordnung für den das Steuerventil betätigenden Nocken zu zeigen.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht entlang der Linie 3-3 in Figur 2, aus der die Anordnung des mit dem temperaturempfindlichen Element des automatischen Startvergasers verbundenen Fanghaken zu ersehen ist.

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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Zwischenflansch etwa parallel zu seinen Flanschflächen, in dem die Anordnung der Verbindungsleitung und des Steuerventiles zu ersehen ist.

In den Figuren 1 und 2 ist der erfindungs gemäß se Zwischenflansch mit 10 bezeichnet. Er ist zwischen dem Vergaser 12 und dem Ansaugrohr 14 eines Verbrennungsmotors 16 angeordnet. Der Zwischenflansch 10 ist mit zwei Ansaugkanälen 18 und 20 versehen, die mit entsprechenden Ansaugkanälen des Vergasers 12 fluchten, von denen einer in Figur 1 mit 22 bezeichnet ist und die in entsprechende Ansaugkanäle des Ansaugrohres 14 führen. Die Versorgung des Verbrennungsmotors 16 mit Frischgas erfolgt in herkömmlicher Weise und in ebenso herkömmlicher Weise wird das Abgas über einen Abgaskrümmer 24 abgeleitet.

Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, ist ein Teil des Zwischenflansches 10 benachbart dem Ansaugkanal 20 abgesenkt und bildet einen Boden 26. Ein erster Hebel 28 ist über einen Drehpunkt 27 schwenkbar am Boden 26 des Zwischenflansches 10 gelagert. An seinem demDrehpunkt 27 abliegenden, längeren Ende ist der Hebel 28 über einen Drehpunkt 29 schwenkbar mit einem zweiten Hebel 34 verbunden. Der zweite Hebel 34 trägt an seinem einen Ende einen Nocken 30 und ist mit seinem anderen Ende über ein Gestänge 36 mit der Drosselklappe 38 (siehe Fig. 1) des Vergasers verbunden.

Ein Vakuummotor 40 ist am Boden 26 des Zwischenflansches 10 befestigt und erstreckt sich mit seinem beweglichen Element 42 in Richtung des Drehpunktes 27 des ersten Hebels 28. Das bewegliche Element 42 des Vakuummotors 40 ist an seinem freien Ende gegabelt und bildet zwei Schenkel 44 und 46, von denen sich der Schenkel 44 links vom Drehpunkt 27 und der Schenkel 46 rechte vom Drehpunkt 27 und unterhalb des ersten Hebels 28 erstreckt.

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Der Schenkel 44 ist mit einer abgewinkelten Lasche 48 versehen, die links vom Drehpunkt 27 von unten her gegen den ersten Hebel 28 liegt und der Schenkel 46 ist mit einer abgewinkelten Lasche 50 versehen, die rechts vom Drehpunkt 27 und von oben her gegen den ersten Hebel 28 liegt.

Eine Einstellschraube 51 ist in einer hochstehenden Wand 52 an der rechten Seite des Bodens 26 des Zwischenflansches 10 angeordnet und begrenzt den Ausschlag des rechten Armes des ersten Hebels 28. Eine Feder 53 ist W mit ihrem einen Ende am Boden 26 des Zwischenflansches 10 links vom

Vakuummotor 50 befestigt und greift mit ihrem anderen Ende an einem Gewindebolzen 54 an, der in einer nach unten abgewinkelten Lasche 55 am ersten Hebel 28 aufgenommen ist. Eine Mutter 56 ist am Gewindebolzen 54 befestigt und liegt gegen die äussere Fläche der abgewinkelten Lasche 55.

Ein Fanghaken 58 ist um einen Bolzen 57 senkrecht zum ersten Hebel 28 schwenkbar gelagert. In Fig. 3 ist der Fanghaken 58 gezeigt. Er weist zwei Schenkel 59 und 60 auf, von denen der Schenkel 59 eine Nut 61 zur Aufnahme des ersten Hebels 28 aufweist und der andere Schenkel 60 über ein Verbindungs gestände 62 mit dem temperaturempfindlichen Element des automa- ψ tischen Startvergasers verbunden ist.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, liegt die Nockenfläche 31 des Nocken 30 gegen den Schaft des Steuerventiles 66. Das Steuerventil 66 ist nach Art eines T eller ventile s ausgeführt und ist in einem zylindrischen Einsatz 68 aufgenommen, der in einer Sackbohrung 70 des Zwischenflansches 10 aufgenommen wird. Der zylindrische Einsatz 68 bildet in seinem unteren Teil einen Ventilsitz 77 für den Kopf 75 des Steuerventiles 66 und trennt gleichzeitig den Innenraum des zylindrischen Einsatzes 68 von einer im Zwischenflansch 10 vorgesehenen Abgaseintrittskammer 73.

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Eine Druckfeder 71 stützt sich einerseits am zylindrischen Einsatz 68 und andererseits über einen Federteller 72 am Schaft des Steuerventiles 66 ab, wodurch der Kopf 75 des Steuerventiles 66 in Anlage gegen den Ventilsitz 77 gehalten wird. Der Innenraum des zylindrischen Einsatzes 68 ist hierbei über radiale Bohrungen 74 und 76 mit der im Zwischenflansch 10 angeordneten Verbindungsleitung 78 verbunden, die in Ringräume 80 und 82 einmündet, die von konzentrisch zu den Ansaugkanälen 18 und 20 vorgesehenen Ringeinsätzen gebildet werden. Kleine radiale Bohrungen 88 in den Ringeinsätzen stellen eine Verbindung zwischen der Verbindungsleitung 78 und den Ansaugkanälen 18 und ZO her.

Rohrstutzen 90 und 92 am Zwischenflansch 10 stehen in Verbindung mit einer Abgaseintrittskammer 73 bzw mit der Verbindungsleitung 78. Eine Leitung 94 verbindet den Rohrstutzen 90 mit dem Auspuffkrümmer und eine andere Leitung 96 verbindet den Rohrstutzen 92 mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors 16 (siehe Fig. 1). Eine dritte Leitung 98 verbindet den Vakuummotor 40 mit dem Ansaugrohr 14 des Verbrennungsmotors 16.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Der Vakuummotor 40 verschwenkt den ersten Hebel 28 in Richtung des Uhrzeigers und zwar jewels wenn er hohem oder niedrigem. Unterdruck im Ansaugrohr des Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft, so ist der erste Hebel 28 infolge des im Ansaugrohr herrschenden hohen Druckes in Richtung des Uhrzeigers in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verschwenkt, in der die Nockenfläche 31 des Nockens 30 vom Schaft des Steuerventiles 66 weg bewegt ist. Das längere Ende des ersten Hebels 28 ist somit nach oben verschwenkt und der Fanghaken 58 ist über das Verbindungsgestänge 62 in eine Lage verschwenkt, in der die Nut 61 den ersten Hebel 28 untergreift.

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Da bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors der automatische Startvergaser wirksam wird, wird der Fanghaken 58 über das Verbindungsgestänge 62 vom temperaturempfindlichen Element des automatischen Startvergasers so verschwenkt, dass die Nut 6lam Schenkel 59 des Fanghakens 58 den ersten Hebel 28 aufnimmt und so eine Bewegung des Nocken 30 in Richtung auf das Steuerventil 66 verhindert. Bei kaltem Verbrennungsmotor wird somit weder durch den Unterdruck im Ansaugrohr noch durch die Stellung der Drosselklappe eine Abgasrückführung über das Steuerventil 66 erfolgen. Hat sich der Verbrennungsmotor hinreichend erwärmt und das temperaturempfindliche Element des automatischen Startvergasers schaltet diesen ab, so wird der Fanghaken 58 über das Ve rbindungs ge stange 62 in Richtung des Uhrzeigers gedreht und gibt den ersten Hebel 28 frei. Die Nockenfläche 31 des Nockens 30 kommt somit in Eingriff mit dem Schaft des Sleuerventiles 66.

Die Stellung des Steuerventiles 66 wird somit durch die gemeinsame Lage des ersten Hebels 36 und des zweiten Hebels 34 bestimmt, die beide die Lage des Nockens 30 bestimmen. Der erste Hebel 28 wird hierbei über den mit dem Ansaugrohr in Verbindung stehenden Vakuummotor 40 betätigt, während der zweite Hebel 34 über das Verbindungsgestänge 36 von der Drosselklappe 38 betätigt wird. Wird das Steuerventil 66 niedergedrückt, so kann Abgas vom Abgaskrümmer 24 über die Ab gas eintritt skammer 73 und dem Ringspalt zwischen dem Ventilkopf 75 und dem Ventilsitz 77 in die Verbindungsleitung 78 gelangen. Die Verbindungsleitung 78 führt das Abgas in die Ringräume 8o und 82, von wo es über die radialen Bohrungen 88 in die Ansaugkanäle B und 20 gelangt. Wenn der Nocken 30 über seine Nockenfläche 31 nur eine geringe Kraft auf das Steuerventil 66 in öffnungsrichtung ausübt, wird die Abgasrückführung entsprechend verringert.

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Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors können über die Verbindungsleitung 78 und radiale Bohrungen 74 und 76 direkt in die die Ansaugkanäle 18 und 20 umfassenden Ringräume 80 und 82 gelangen. Die Leitung 94 kann hierbei ein herkömmliches Ventil zur Steuerung der Kurbelgehäuseentlüftung enthalten.

Die Feder 53 und der Gewindebolzen 54 bestimmen das Mass, in dem der erste Hebel 28 die Lage des Steuerventiles 66 entsprechend einer Druckänderung im Vakuummotor 40 beeinflusst. Ein Verlagern der Lasche 55 in Fig. 2 gesehen nach rechts ergibt beim Verschwenken des ersten Hebels 28 um den Drehpunkt 27 einen verringerten Momentenarm. Dieser verringerte Momentenarm verändert das Mass mit dem eine Druckänderung im Vakuummotor 40 den Nocken 30 zum Steuerventil 66 hin oder von diesem weg bewegt. Eine ähnliche "Wirkung kann durch Verlagern des Befestigungspunktes der Feder 53 in Figur 2 gesehen nach links erzielt weiden. Eine entgegengesetzte Wirkung kann durch Verlagern der Lasche 55 nach links oder Verschieben des Befestigungspunktes der Feder 53 nach rechts erzielt werden. Die Feder 53 kann jedoch auch so angeordnet werden, dass sie im wesentlichen mit einem gleichbleibenden Momentenarm und einer gleichbleibenden Kraft am ersten Hebel 28 angreift.

Ein jeder Abfall eines Drucksignales im Vakuummotor verschwenkt den ersten Hebel 28 in Fig. 2 gesehen in Richtung des Uhrzeigers und unterbricht somit eine Abgasrückführung. Das Festhalten des Steuerventiles in seiner geschlossenen Stellung behindert eine Bewegung der Drosselklappe 38 nicht, da der Nocken 30 frei gegenüber dem ersten Hebel 28 schwenken kann.

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Der dem Vakuummotor 40 zugeleitete Unterdruck kann anstelle des Ansaugrohres auch dem Venturiteil des Vergasers entnommen werden. Der Fanghaken 58 , der über das temperaturempfindliche Element eines getrennt angeordnet en automatischen Startvergasers betätigt wird, kann mit Abstufungen versehen werden, um ein allmähliches Aufheben der Sperrung des ersten Hebels 28 mit steigender Maschinentemperatur zu ermöglichen, so dass mit zunehmender Maschinentemperatur eine geringe Abgasrückführung entsprechend dem im Vakuummotor wirkenden Unterdruck und der Stellung der Drosselklappe möglich wird. Die Form der Nockenfläche 31 und die P mechanische Verbindung des zweiten Armes 34 mit dem Verbindungsgestänge 36 kann so gewählt werden, dass eine Betätigung der Drosselklappe 38 einen gewünschten Einfluss auf die Abgasrückführung ausübt. In ähnlicher Weise kann der Vakuummotor 40 und die mechanische Verbindung zwischen dessen beweglichem Element 42 und dem ersten Hebel 28 so gewählt werden, dass eine Veränderung des Unterdruckes im Ansaugrohr einen erwünschten Einfluss auf die Abgasrückführung ausübt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch bei Verbrennungsmotoren Verwendung finden, bei denen der Verbrennungsmotor nicht über einen Vergaser mit dem T reib stoff-Luft-Gemisch versorgt wird, sondern über ein Ein-P spritzdüsensystem direkt mit dem Treibstoff versorgt wird. Für diesen

Fall genügt es, die erfindungsgemässe Vorrichtung an einer geeigneten Stelle im Luftansaugsystem des Verbrennungsmotors anzuordnen.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren, bei der die Verbindungsleitung über ein Steuerventil in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr, von der Stellung der Drosselklappe und von der Temperatur des Verbrennungsmotors erzielt wird, wobei der Aufbau der Vorrichtung einfach und billig ist und durch die Anordnung in einem Zwischenflansch einfach und schnell am Verbrennungsmotor montiert werden kann.
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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Abgasrückführung bei Verbrennungsmotoren, mit einer ein Steuerventil enthaltenden Verbindungsleitung zwischen dem Abgaskrümmer und dem Ansaugrohr, die in Abhängigkeit von Betrieb szuständen des Verbrennungsmotors steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (78) und deren Steuerventil (66) in einem Zwischenflansch(l 0) angeordnet ist, der zwischen dem Vergaser (12) und dem Ansaugrohr (14) angeordnet ist und über Kanäle (18 und 20) mit dem Ansaugrohr (14) und über Leitungen (90, 94) mit dem Abgaskrümmer (24) in Verbindung steht und das Steuerventil (66) über einen Nocken (30) betätigbar ist, dessen Lage über einen ersten Hebel (28) in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr (14) und über einen zweiten Hebel (34) in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (38) veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (28) am Zwischenflansch (10) in einem Drehpunkt (27) schwenkbar gelagert ist und über einen, mit dem Ansaugrohr (14) in Verbindung stehenden Vakuummotor (40) bewegbar ist, dessen bewegliches Element (42) mit den an seinem gabelförmigen Ende ausgebildeten Schenkeln (44, 46) und den daran abgewinkelten Laschen (48 , 50) einmal links vom Drehpunkt (27) von unten her und das andere Mal rechts vom Drehpunkt(27) von oben her am ersten Hebel (28) angreifen.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (28) an seinem demDrehpunkt (27) abliegenden längeren Ende schwenkbar mit dem zweiten Hebel (34) verbunden ist, der an seinem einen Ende den das Steuerventil (66) betätigenden Nocken (30) trägt und der mit seinem anderen Ende über ein Verbindungsgestänge (36) mit der Drosselklappe (38) verbunden ist.

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenflansch (10) eine die Verbindungsleitung (78) schneidende Sackbohrung (70) vorgesehen ist, in der ein das Steuerventil (66) aufnehmender zylindrischer Einsatz (68) aufgenommen wird, dessen Innenraum über radiale Bohrungen (74 und 76) mit der Verbindungsleitung (78) verbunden ist und über dessen unteren, einen Ventilsitz (77) für das Steuerventil (6 6) bildenden Teil von einer im Zwischen-Flansch (10) vorgesehenen Abgaseintrittskammer (73) getrennt ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenflansch (10) konzentrisch zu den Ansaugkanälen (18 und 20) Ringeinsätze vorgesehen sind, in deren, von diesen gebildeten Ringräumen (80 und 82) die Verbindungeleitung (78) einmündet und über radiale Bohrungen (88) in den Ring einsätzen mit den Ansaugkanälen (18 und 20) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenflansch (10) ein Fanghaken (58) schwenkbar gelagert ist, der über ein Verbindungsgestänge (62) mit den temperaturempfindlichen Element eines automatischen Startvergasers verbunden ist und bei einem Kaltstart den ersten Hebel (28) und damit den das Steuerventil (66) betätigenden Nocken (30) entgegen der Wirkung einer Feder (53) vom Steuerventil (66) abhebt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine an sich bekannte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (94) in die Verbindungsleitung (78) im Zwischenflansch (10) einmündet.

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