DE2225852A1 - Anordnung zur rueckfuehrung von abgasen einer brennkraftmaschine - Google Patents
Anordnung zur rueckfuehrung von abgasen einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Patentanwälte
Dipl.-Ing. V. Beyer .Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jachoin
Dipl.-Ing. V. Beyer .Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jachoin
6 Prankfurt am Main Freihorr-vom-Stein-Str.
In Sachen:
Firma Ford-Werke AG
5 Köln - Deutζ'
Ottoplatz 2
5 Köln - Deutζ'
Ottoplatz 2
Anordnung zur Rückführung von Abgasen einer Brennkraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Rückführung von Abgasen einer mit einem Luftfilter und einem
Vergaser versehenen Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung über eine Eückleitung in die Ansaugleitung.
Die Rückführung eines Teils jier Abgase in den Motor verringert
das Volumen unverbrannter Kohlenwasserstoffe und anderer unerwünschter Bestandteile der Abgase, welche
sonst in die Atmosphäre gelangen. Da außerdem die Menge des für die Verbrennung zur Verfugung stehenden Sauerstoffs
verringert wird, liegen auch die höchste Verbrennungstemperatur und der maximale Druck niedriger.
Dies wirkt sich günstig auf die unerwünschte Entstehung von Stickoxyden aus.
Die Rückleitung von Abgasen zum Motor sollte in Abhängigkeit von dessen Betriebszustand gesteuert nein. Normaler
Weise wird man dabei während des Lehrlaufs keine Abgase zurückleiten, da im allgemeinen unter den dann herrschenden
Bedingungen die Durchspülung der Zylinder nicht; gut ist, Auch beim Fahren mit weit offener Drosselklappe ist die
Fo R33G 209883/0577
ΒΑΟ
Abgasrückführung normalerweise nicht erwünscht, weil die
dann angestrebte maximale Leistung der Maschine durch don
verfügbaren Sauerstoff begrenzt wird. Eine Verringerung des Sauerstoffvolumens infolge Rückführung von Abgasen
würde demnach die Leistung mindern.
Die Rückführung von Abgasen zur Brennkraftmaschine ist bekannt. Bei bekannten Anordnungen wird jedoch dnc zurückgeführte
Abgas erst hinter dem Vergaser in die Ansaugleitung eingeleitet. Das hat den Nachteil, daß die
unverbrannten Kohlenwasserstoffe nicht das im Vergaser verwirklichte Zumesssystem passieren und deshalb eine
genaue Abstimmung der Mengenverhältnisse des Kraftstoff-Luft-Gemischs
Schwierigkeiten bereitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den angegebenen
Mangel vermeidet. Als Lösung wird eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher die Rückleitung an den Luftfilter
angeschlossen ist und ein den Abgasrückstrom steuerndes Ventil durch den Unterdruck in der Ansaugleitung beeinflussbar
ist.
Bei der neu vorgeschlagenen Anordnung bestimmt die über don Vergaser vorgenommene Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemischs
gleichzeitig auch das Volumen d.es zurückgelei beten
Abgases, welches sonst nur noch durch entsprechend dem Unterdruck in der Ansaugleitung gesteuertes Ventil bemessen
zu werden braucht. Die ganze Anlage ist also trot? der erzielten genauen Regelung sehr einfach.
Das genannte Ventil kann so eingestellt werden, daß es
erst bei einem bestimmten Unterdruck die Rüekloitung zur.
Luftfilter öffnet, im Leerlauf aber noch geschlossen hält,.
209883/0577 BAD ORIGINAL
— ') —
Um auch bei Vollgan fahrt;, ηίπο cana geöjTnH;or Drosselklappe, die Rückleitung abzusperren, irst in bavor'/.xigt;(-rr
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in Serin κτιγπ
ersten Ventil ein zweites Ventil liegt, welches in öffnungsrichtung
vorbelastet und bei einem bestimmten oberen Grenzwert des Drucks in der Rüekleitung schließbar int.
Die Steuerung des ersten Ventils entsprechend Lee rl auf oder
Fahrteinstellung des Vergasers wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der das erste Ventil beinflussende
Unterdruck im Vergaser vor der Drosselklappe gemessen wird.
Bei Kraftfahrzeugen ist eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung dadurch möglich, daß das den Unterdruck
in der Ansaugleitung entsprechende Drucksignal auch noch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit beeinflusst
wird.
Die Erfindung wird nachstehend, anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, zum Teil geschnitten,
eines Luft- Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Maßstab,
wobei die Einzelteile in einer bestimmton Steuerstellung gezeigt sind,
Fig. 3 eine abgebrochene Ansicht bestimmter Teile nach.
Fig. 2 in einer anderen Steuerstcllung.
Boi der Darstellung des Luft einl aß sy st ems nach Fig. 1 in I;
die Brennkraftmaschine nur angedeutet und mit 1o .gekonxi-
2 O 9 R B 3 / O E 7 7 ?-
Fo 8536 BAD ORIGINAL
zeichnet. Sie ist mit einem Fallstromvergaser 1? nusfjorüstet,
auf welchen ein bekannter Luftfilter Λ'-\- -mit
trockenem Filterelement sitzt. Auf die Darstellung und
Beschreibung weiterer Einzelheiten des Vergasers und
des Motors kann verzichtet werden, da sie bekannt und zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich .sind.
Gemäß Fig. 1 ist der im allgemeinen nach Art einer Venturi-Düse
ausgebildete Lufttrichter 15 des. Vergasers 1? am
unteren Ende an die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine 1o und am oberen Ende an die Auslaßleitung des Luftfilters
14- angeschlossen, Während dem Vergaser über die
Auslaßleitung des Luftfilters normaler Weise nur gefilterte Frischluft zugeführt wird, erhält er bei der
erfindungsgemäßen Anordnung hierüber auch ein dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechendes Volumen
Abgase. Der Gasstrom durch den Lufttrichter 15 wird in
bekannter Weise mittels einer Drosselklappe 16 gesteuert.
Der Luftfilter 14 besteht im Beispielsfall aus einem hohlen, pfannenartigeh Unterteil 17» aus dem in zentraler
Lage die Auslaßleitung zum Vergaser 1? nach unten führt, und einem Deckel 18. Dieses Gehäuse enthält im allgemeinen
einen trockenen Filterkörper, z. B.aus gefaltetem Papier, welcher die durch eine seitliche Einlaßöffnung
2o zugeführte Luft oder ein anderes hindurchgeleitetes Fluid reinigt.
Vor der Einlaßöffnung 2o des Luftfilters sitzt ein Schnorchel
22, welcher abgebrochen dargestellt ist. Der Schnorchel kann, wie im US-Patent 3 4-5 ο 119 beschrieben, konstruiert
sein. Er besitzt einen geteilten Lufteinlaß, wobei dor eine Zug Frischluft aus dem Motorraum des Fahrzeugs ansaugt
und der andere Zug Luft erhält, die durch eine Heizvorrichtung, z.B. gebildet durch die Auspuffanlage, verges' ™, 209883/0577
08536
wärmt worden ist. Ein Ventil regelt den Anteil kalter und vorgewärmter Frischluft in Abhängigkeit der Betriebstemperatur
und des Unterdrucks in der Ansaugleitung, wie in dei; genannten US-Patentschrift beschrieben.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß im wesentlichen rechtwinklig in den Schnorchel 22 ein Leitungsansatz oder
Stutzen PA mündet, der aus einer Büchse 25 mit oberem,
durchbrochenen Boden besteht. Die kreisrunde Durc'hbrechnung bzw. öffnung ist mit 27 bezeichnet. An das untere,
offene Ende der Büchse 25 führt eine Rückleitung 26 mit Abgas von der Auslaßleitung des Motors.
Die öffnung 27 bildet zusammen mit einem tellerförmigen
Ventilkörper 28 ein Ventil. Ein weiteres Ventil wird im
Zusammenwirken mit dem Boden der Büchse 25 durch einen
hohlzylindrischen, unten geschlossenen Ventilkörper 3o
gebildet, der innerhalb der Büchse 25 axial verschieblich sitzt. Der Innendurchmesser des Hohlzylinders J>o ist grosser
als der Durchmesser des tellerförmigen Ventilkörpers 28, so daß er den letzteren teleskopartig übergreift. Der
Außendurchmesser des hohlzylindrischen Ventilkörpers Joist
kleiner als der Innendurchmesser der Büchse 25* so daß
zwischen beiden Wänden ein Ringkanal 31 für Abgas'besteht.
Eine Druckfeder 32-hat das Bestreben,, die beiden Ventilkörper
28 und 3o auseinander' zu drücken, wobei der Ventilkörper 28 gegen den Boden der Büchse 25 und der Boden 33
des Ventilkörpers 3o gegen das in die Büchse 25 eingesteckte
Ende der Rückleitung 26 gedrückt wird. Auf diese Weise sperrt der Ventilkörpef 28 normaler Weise die Zufuhr
von Abgas zum Schnorchel 22. Der Boden 33 des Ventilkörpers 3o ist bei 3^ diagonal geschlitzt, damit der Ringkanal
31 ständig zur Rückleitung 26 hin offen steht.
Fo 8336 .-■·.-..■;··.-.·■·■■■■ 209883/0577
Dio Kraft und Vorspannung der Feder 32 ist po gewählt,
daß dio beiden Ventilkörper 28 und 3o normalor Weine
so, wie in Fig. 2 dargestellt, gehalten v/erden, boi einem
Druckanstieg in der Rückleitung 26 jedoch der Ventilkörper 3o infolge des auf seinen Boden 33 wirkenden Drucks
in die Stellung nach Fig. 3 verschoben werden kann. Ein Druckanstieg in der Abgasrückleitung führt also dazu, daß
durch Anlage des Ventilkörpers 3o am Boden der Büchse
der Abgasrückstrom unterbrochen wird.
Der Ventilkörper 28 ist vor der öffnung ?7 im Boden der
Büchse 25 in der Weise gehalten, daß er mittels eines Stössels 4o niedergedrückt und dadurch das Ventil geöffnet
werden kann. Der Stössel 4o sitzt an einer Platte 42, die bei 44 verschwenkbar im Schnorchel 22 gelagert
ist. Die Platte 42 wird mittels eines Steuerservos 46
in bekannter Bauart als Membrankolbenmotor verstellt. Letzterer besteht aus einem Gehäuse 48 und einer flexiblen,
rundem Membran 5o, welche das Gehäuse 48 in eine'unber atmosphärischem Druck stehende Kammer 52 und eine Unterdruckkammer
5^- teilt. Die Membran 5o ist über ein Pleuel
56 mit der Platte 42 verbunden. Eine druckfeder 58 belastet
die Membran in Richtung der oberen, zurückgezogenen Stellung, in welcher die Platte 42 und der Stössel
4o die ausgezogen gezeichnete Stellung gemäß Pig. 2 einnehmen.
An die Unterdruckkammer 5^ ist eine Unterdruckleitung
6o angeschlossen, die am anderen Ende Anschluß hat an die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine. Dadurch unterliegt
die Unterdruckkammer 54 den Druckschwankungen in der Ansaugleitung.
Damit nur während der Beschleunigung und Fahrt Abgas zurückgeleitet wird, ist die Unterdruckleitung 6o in
Strömungsrichtung des Hauptluftstroms dicht vor der Drosselklappe
16, z.B. bei der Mündung 62 des Kraftstoff-Ein-
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.BAD ORfG(NAL-.-: ^ ·
spritsrohrs, in den Lufttrichtcr des Vergasern 12 geführt.
Bei dieser Anordnung herrscht in der Leitung 6o bei Leerlauf, wenn die Drosselklappe geschlossen int, kein Unterdruck,
d.h. der atmosphärische Druck im Servomotor 46 lässt die Feder 58 die Platte M2 und den GUösscl 4o in der
in Fig. 2 gezeigten Stellung halten. Bei ganz geöffneter Drosselklappe, wenn diese nahezu senkrecht steht, ist der
Unterdruck am Anfang der Ansaugleitung ebenfalls sehr gering.
Dieser fasst atmosphärische Druck lässt die Platte auch wieder in der gezeichneten Stellung stehen.
Falls gewünscht, kann eine weitere Ein-Aus-Steuerung,
angedeutet in Fig. 1 durch einen Block 59 > an der Leitung
6o vorgesehen sein. Diese zusätzliche Steuerung kann z.B. in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs
erfolgen, z.B. in der Art, daß die Leitung Go unborhnlb oinor; Fahrgeschwindigkeit von f*o km/h ge-.
r.prr'rL und dadurch die Platte-4P noch in dor gfM'.oigl.on
üb ο llung gehalten wird, bei welcher dor liückst.rom von Abgas
verhindert ist.
Wie oben ausgeführt, soll die Abgasrückführung vorallem während der Beschleunigungsphasen wirksam sein, nicht aber
während des Leerlaufs und bei weit geöffneter Drosselklappe, Dies wird durch die Steuerung der vorstehend beschriebenen
Ventile in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Ansaugleitung und Rückdruck in der Abgasleitung erreicht, vervollständigt evt. zusätzlich durch eine Steuerung in Abhängigkeit
von der Fahrtgeschwindigkeit.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Vor dem Start der Brennkraftmaschine wird der Stössel 4o durch die Feder 58 vom Fentilkörper 28 ferngehalten. Nach
dem Start herrscht während des Leerlaufs an der Mündung 62
I . ■ .
' 209883/OS77 BADORIGiNAL
des Einspritzrohrs des Vergasers im wesentlichen at-*
mosphärischer Druck, so daß auch dann noch C1Ie Foder 53
die Klappe 42 und den Stössel 4o in der gozeigten Stellung
hält. Bei zunehmender öffnung der Drosselklappe und Beschleunigung
vergrössert sich der Unterdruck an dor Mündung
62. Hierdurch verstärkt sich auch der Unterdruck in dor . Kammer 54 d.es Servomotors 46 und infolge.--aer.scn wird die
Platte 42 mit dem Stössel 4o in die gestrichelte rjteliung
nach unten gedruckt, in welcher der Stössol 4o den Ventilkörper
28 in dessen geöffnete Stellung drück Ό. Nunmehr
kann Abgas durch den Ringkann 1 7A in den Srhnorchol 22'
des Luftfilters strömen, und gelangt von do rl; mit der
Frischluft weiter zur Brennkraftmaschine. Falls eine zusätzliche geschwindigkeitsabhängige Steuerung 59 mit einom
Grenzwert von 5o km/h vorgesehen ist, tritt der zuletzt
beschriebene Vorgang erst oberhalb der genannten Geschwindigkeitsgrenze ein.
Während der Beschleunigung steigt der Rückdruck in der Abgasleitung
langsam an, bis ein Wert erreicht ist, wo der Druck auf den Boden "des Ventilkörpers 3o ausreicht, um
die Kraft der Feder 32 zu überwinden und den Ventilkörper
3o nach aufwärts in die geschlossene Ventilstellung zu bewegen. "' ,.
Während der Fahrt mit weit geöffneter Drosselklappe er-· laubt der Abfall des Unterdraicks an der Mündung 62 im
Vergaser auf im wesentlichen"atmosphärischen Druck, daß
infolge eines entsprechenden Drucks in der Kammer y\- des
Steuerservos 46 die Druckfeder 58 die Platte 42 in der
ausgezogen gezeichneten Stellung hält. Ebenso wie im Leerlauf oder bei einer Fahrgeschwindigkeit von z.B. unterhalb
5o km/h findet unter diesen Bedingungen koine Rückführung von Abgas statt.
Fo 8336
209883/0S77
Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausfühmngs- .
beispiel besteht natürlich auch die Möglichkeit, stat;b
mit zwei unabhängig voneinander gesteuerton Ventilkörpern 28 und 3o nur mit einem Ventilkörper zn arbeiten, auf den
dann alle zu berücksichtigenden Einflußgrössen einwirken.
Pat ent ansp rU ehe
Fo 8336
Γ BAD ORIGINAL
Claims (1)
- PatentansprücheAnordnung zur Rückführung von Abgasen einer mit einem Luftfilter und einem Vergaser versehenen Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung über oine Rückleitung in die Ansaugleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (26) an den LuR-■1 "■filter (14) angeschlossen ist und ein den Abgnnrückstrom steuerndes Ventil (27, 28) durch den Unterdruck in der Ansaugleitung (15, 62) beeinflussbar ist.2· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum ersten Ventil (27» 28 ein zweites Ventil (25, 3o) liegt, welches in üffnung::- richtung vorbelastet und bei einem bestimmten oberen Grenzwert des Drucks in der Rückleitung (26) schließbar ist.3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke.nnzeichnet, daß der das erste Ventil (27, 28) beeinflussende Unterdruck im Vergaser (12) vor der Drosselklappe (16) gemessen ist. ·4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dap dem Unterdruck in der Ansaugleitung (15) entsprechende Drucksignal mittels einer Steuervorrichtung (59) in Abhängigkeit von der Pahrtgeschwindigkeit beeinflusst; ist.Fo 33$2 O 9 8 R 3 / Π 5 7 7BAD ORIGINAL22158525· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 hin 7I, d a durch ε e k e η η ζ e i c h η e I;, daß dar, crr;lo Ventil (27, 28) und/oder r,eine Botätj.gimgnvorrj .chtung (Ί6) in Schließrichtung vorbelastet .inb und erst; ab einem bestimmten Unterdruck in der Ansaugleitung (15) zu öffnen ist.6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch g e ke nnz e i chne t, daß als Betätigung«vorrichtung ein Steuerservo in Form eines Membrankolbenmotors (46) dient, welcher über einen mit dem Membrankolben (5o) verbundenem Stössel (4o) auf den Ventilkörper (28) des ersten Ventils (27, 28) wirkt.7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ventilkörpern (28, 3o) des ersten und .zweiten Ventils eine beiden gemeinsame Feder (32) eingesetzt ist·8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventilkörper (28, 3o) radial ineinander passend angeordnet und axial beweglich sind.9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn ζ eichnet, daß beide Ventilkörper (28, 3o) mit benachbarten Sitzflächen (25) zusammenwirken. ·1o. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (-28) des ersten Ventils (27, 28) tellerförmig und der Ventilkörper (3o) des zweiten Ventils (25, 3o) hohlzylindrisch ausgebildet ist.Fo 8336 ' r.2098R3/0F77 · BAD ORIGINALAl . Leerseite
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