DE2310933C3 - Ventileinrichtung für die Zusatzluftzufuhr bei Nachverbrennungsanlagen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

geführt wird. -- Wie bei Kaltstart verfahren wird, ist nicht gesagi-

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, beim Starten die Zusatzluft nach außen abzuführen; im normalen Drehzahlbereich die Luft in die S Auspuffleitung zu führen, bei Übergangsdrehzahlen die Luft mit verbesserter Ansprechsempfindlichkeit vorübergehend nach außen abzuleiten; bei hohen Drehzahlen durch ein Auslaßventil abzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ό löst, daß die Unterdruckleitung mit dem Verzögerungsraum über ein Magnetventil verbunden ist, das beim Betätigen des Startschalters schließt und den Verzögerungsraum mit der Umgebung verbindet, daß die Betätigungsstange der den Verzögerungsraum vom Unterdruckraum tren"°nden Membran an ihrem anderen Ende mit einer Scuuic fest verbunden ist und daß das schalenförmige Abflußventil an dieser Stange gleitbar ist und an eine an dieser ausgebildeten Schulter durch eine zwischen den Schalen angeordnete Feder angedrückt wird, deren Vorspannung der der Gegenfeder der Membran etwa entspricht.

Durch diese Maßnahmen werden in einer einfach aufgebauten und wirtschaftlich herzustellenden Ventileinrichtung alle Regelfunktionen für die Nachverbren nungsluft ' wie folgt — zusammengefaßt: für den mit Starterklappe gefahrenen Startabschnitt, in dem diese Luft zur Umgebung abgeführt wird; für den normalen Drehzahlbereich, in dem die Luft in die Auspuffleitung gelenkt wird; für Übergangsdrehzahlen, in denen die Luft vorübergehend mit verbesserter Ansprechempfindlichkeit wiederum in die Umgebung abgeführt wird; und für hohe Drehzahlen, bei denen der gelieferte Luftüberschuß durch ein Auslaßventil abgeführt wird, das durch die Schale gebildet wird, die wegen des auf sie ausgeübten Drucks einer Feder elastisch an ihrem Sitz anliegt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung gemäß der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung sowie deren Anschluß (schematisch durch strichpunktierte Linien angedeutet) an eine Luüpumpe und an die Einlaß- und die Auspuffleitung eines Motors, wobei Pumpe und Motor gegenüber dem Ventil in kleinerem Maßstab gezeichnet sind.

Das Ventil besteht aus einem Gehäuse 1, das an einem Ende von einer mit einer öffnung versehenen Haube 2 abgeschlossen ist, in der sich e^;n Schalldämpfer 3 befindet; das andere Ende des Gehäuses 1 ist von einem Unterdruckraum 4 begrenzt, der von einer Membran 5 abgeschlossen ist; an deren anderen Seite liegt ein von einer Haube 6 gebildeter pneumatischer Verzögerungsraum 7.

Die von einer vom Motor 10 angetriebenen Pumpe geförderte Luft tritt durch die Leitung 11 ein, strömt durch das Gehäuse 1 und über die Öffnung des Durchflußventils 12 in einen Auslaßkanal 13, der zu den Lufteinblasöffnungen 14 an den Anschlußflanschen der Auspuffleitung 15 führt.

Mit der Membran 5 sind die Betätigungsstange 16 des Durchflußventils 12 sowie am Ende der Stange eine Schale 17 fest verbunden; gegen diese stützt sich eine Feder 18 ab, die an ihrem anderen Ende in einer mit dem Sitz 20 zusammenwirkenden Schale des Luftabflußventils 19 anliegt; auf diese Schale wird von der Feder 18 an eine Schulter 21 der Stange 16 gedrückt und ist auf dieser gleitbar.

Der Unterdruckraum 4 steht mit der Ansaugleitung 23 durch eine Leitung 24 in Verbindung, die mit dem Verzögerungsraum 7 über ein Magnetventil 25 und eine Strömungsdrossel 26 verbunden ist.

Der Schließkörper 27 des Magnetventils 25 trennt nach Betätigen des Startschalters 28, durch dessen Schließen die Spule 29 unter Strom gesetzt wird, die Verbindung der Leitung 24 mit dem Verzögerungsraum 7 und öffnet diesen gleichzeiiig zur Umgebung durch Freigabe der öffnung 30.

Beim Kaltstart wird also durch Schließen des Starterschalters 28 sofort der Verzögerungsraum 7 von atmosphärischem Druck beaufschlagt; dadurch verkleinert c*ie Membran 5 den Unterdruckraum 4, wodurch die Feder 31 zusammengedrückt, das Durchflußventil 12 geschlossen und das Abflußventil 19 geöffnet wird.

Beim öffnen des Startschalters 28 wird die Spule 29 unwirksam, und der unter der Wirkung der Feder 32 stehende Schließkörper 27 verschließt die öffnung 30 und verbindet den Verzögerungsraum 7 über die Drossel 26 mit der Leitung 24. Nach Ablauf einer durch die Drossel 26 bedingten Zeit sind die Drücke zwischen den Räumen 7 und 4 ausgeglichen, Die Feder 31 drückt die Membran 5 wieder aufwärts, wodurch das Durchflußventil 12 geöffnet und das Abflußventil 19 geschlossen wird. Dessen Schale 19 drückt dabei die Feder 18 zusammen. Unter diesen Bedingungen hat die Feder 31 eine so große Kraft, daß sie das Durchflußventil 12 leicht gegen seinen oberen Öffnungsanschlag legt; diese Kraft wird durch das Zusammendrücken der Feder 18 fast ausgeglichen.

Das Ventil hat jetzt seine normale Betriebsstellung eingenommen und überführt den Luftstrom von der Pumpe 9 in die Lufteinblasöffnungen 14 der Auspuffleitung. Jeder Zunahme des Unterdrucks am Einlaß folgt im Bereich der Übergangsdrehzahlen ein fast sofortiges Schließen des Durchflußventils 12 und eine Ablenkung der Nachverbrennungsluft zur Umgebung durch das Abflußventil 19.

Wenn bei voller Leitung die Pumpe 9 einen Luftüberschuß liefert, bildet die durch das Durchflußventil 12 dargestellte Verengung eine Strömungsbegrenzung; der in drr Leitung 11 entstandene Überdruck führt dann dazu, daß die Schale 19 gegen die Wirkung der Feder 18 abwärts gedrückt wird; auf diese Weise entsteht ein Abflußventil, das den Luftüberschuß durch die öffnung 22 und den Schalldämpfer 3 zur Umgebung abführt.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventil werden somit alle Drehzahlbereiche überstrichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ventileinrichtung für die Zusatzluftzufuhr bei Nachverbrennungsanlagen von Brennkraftmaschin nen, mit einem an eine Luftpumpe angeschlossenen Einlaß, an den ein über einen Auslaß in die Auspuffleitung führendes Durchlaßventil und ein über einen Schalldämpfer in die Umgebung führendes Abflußvent.il angeschlossen sind, und mit einer diese Venti-Ie wechselweise öffnenden bzw. schließenden Membran, auf die ein unter dem Einlaßdruck der Maschine stehender Unte'rdruckraum, ein mit einer Strömungsdrossel versehener pneumatischer Verzögerungsraum sowie eine Gegenfeder einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (23) mit dem Verzögerungsraum (7) über ein Magnetventil (25) verbunden ist, das beim Betätigen des Starterschalters (28) schließt und den Verzögerungsraum mit der Umgebung verbindet, daß die Betätigungsstange (16) der den Verzögerungsraum (7) vom Unterdruckraum (4) trennenden Membran (5) an ihrem anderen Ende mit einer Schale (17) fest verbunden ist und daß das schalenförmige Abflußventil (19) an dieser Stange gleitbar ist und an eine an dieser ausgebildeten Schulter durch eine zwischen den Schalen (17, 19) angeordnete Feder (18) angedrückt wird, deren Vorspannung der der Gegenfeder (31) der Membran etwa entspricht.

   Die Erfindung betrifft eine Vcntileinrichtung für die Zusatzluftzufuhr bei Nachverbrennungsanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem an eine Luftpumpe angeschlossenen Einlaß, an den ein über einen Auslaß in die Auspuffleitung führendes Durchflußventil und ein über einen Schalldämpfer in die Umgebung führendes Abflußventil angeschlossen sind, und mit einer diese Ventile wechselweise öffnenden bzw. schließenden Membran, auf die ein unter dem Einlaßdruck der Maschine stehender Unterdruckraum, ein mit einer Strömungsdrossel versehener pneumatischer Verzögerungsraum sowie eine Gegenfeder einwirken.

   Aus der US-PS 36 48 455 ist eine Abgasreinigungseinrichtung an Brennkraftmaschinen mit einem an eine Luftpumpe angeschlossenen Einlaß bekannt. Die Luftpumpe fördert entweder die ganze Luftmenge in den Auspuffstutzen oder, wenn die Pumpe bei hoher Motordrehzahl einen Luftüberschuß liefert, unter Ableitung dieses Überschusses durch ein Ablenkventil in den Luftreiniger, gegen eine darin angeordnete Prallplatte, um die durch die Kompression in der Luftpumpe erhitzte Luft zu kühlen. Bei Drehzahländerungen, insbesondere beim Verlangsamen, wird der überschussige Luftstrom während eines kurzen Zeitabschnitts unterbrochen, um explosionsartige Verbrennung in der Auspuffleitung zu vermeiden. Die vorübergehende Unter- fa> brechung wird ebenfalls durch das Ablenkventil herbeigeführt, dessen Schieber durch eine mittels des Unterdrucks am Einlaß ausgelenkte Membran bestätigt wird, wobei auf der der Unterdruckseite gegenüberliegenden Seite der Membran ein Raum vorgesehen ist, der nach &5 einer vorgegebenen Zeitspanne den Druck auf den beiden Membranseiten ausgleicht und damit durch Rückkehr zur Neutralstellung die Luftförderung in die Auspuffleitung wiederherstellt. Derartige Ventile erweisen sich zwar als wirksam, um die Ablenkung des Luftüberschusses bei schnellen Drehzahiänderungen während einer gegebenen festen Zeitspanne, die entsprechend dem plötzlichen Auftreten von Unterdruck in de.- Auspuffleitung im allgemeinen ziemlich kurz ist, zu gewährleisten, aber sie gestatten nicht die Unterbrechung der Förderung dieser Luft während längerer Zeitabschnitte, wie beispielsweise während der Schließzeit der Kaltstartklappe ; hierfür ist ein zusätzliches, als Luftunterbrechungsventil bezeichnetes Ventil erforderlich, um während dieser Zeit die Lieferung von Nachverbrennungsluft in den Auspuff zu verhindern, wobei wegen des Auftretens von überhöhten Temperaturen infolge der Verbrennung eines fetteren Gemischs eine Luftzufuhr schädlich wäre.

   Die DT-AS 12 98 534 betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Menge der zuzumischenden Luft zu den noch nachzuverbrennenden Abgasen von Brennkraftmaschinen. Dem Nachbrenner soll selbsttätig jeweils die Lufimenge zugeführt werden, die zum vollkommenen Verbrennen des überschüssigen Brennstoffs im Abgas bei den gerade herrschenden Betriebsbedingungen erforderlich ist. Insbesondere soll die zugeführte Luftmenge auch an sich ändernde Betriebsbedingungen des Motors selbsttätig anpaßbar sein. Dazu wird der Umstand ausgenutzt, daß alle für die Bemessung der dem Abgas beizumischenden Luftmenge ausschlaggebenden Gleichgewichtsverhältnisse bei den verschiedenen Betriebszuständen im wesentlichen von der Höhe des Vakuums in der Einlaßsammelleitung des Motors abhängen. Die Arbeitsweise der Vorrichtung läßt sich dahingehend zusammenfassen, daß eine vom Motor angetriebene Pumpe bei jeder Motordrehzahl die erforderliche Maximalmenge Zusatzluft liefert, von der ein Teil in Abhängigkeit von Bestimmungsgrößen für die verschiedenen Betriebszustände ausgestoßen wird. - Es ist kein mit dem Starter verbundenes Magnetventil vorgesehen, das die unter Atmosphärendruck, bzw. Ansaugunterdruck stehenden Räume auf beiden Seite einer Membran miteinander verbindet oder trennt.

   Die DT-OS 19 02 780 bezieht sich allgemein auf eine Luftzufuhreinrichtung zur Verringerung der Abgasverunreinigungsstoffe am Auspuff einer Brennkraftmaschine, insbesondere auf ein Nebenstromventil zur Regelung des Luftdurchsatzes in der Luftzufuhreinrichtung. Den unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine entsprechend soll die Luftzufuhreinrichtung bei überreichem Gemisch einerseits — zwecks Vermeidung von Explosionen im Auspuff — kurzzeitig einen Luftüberschuß von der Auspuffanlage zurückhalten, andererseits — zur Vermeidung übermäßig hoher Temperaturen in der Auspuffanlage - einen Luftüberschuß in solcher Menge zuführen, daß eine Kühlung der Verbrennumgsgase eintritt. — Auch hier ist kein mit dem Starter verbundenes, mit einer Membran versehenes Magnetventil vorgesehen.

   Die GB-PS 11 92 627 entspricht weitgehend der vorstehend beschriebenen Einrichtung.

   Gegenstand der DT-OS 20 18 563 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Zusatzluftzufuhr in Abgasreinigungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, bei der zwar ein Magnetventil vorgesehen ist; dieses wird jedoch über einen die Motor- oder Kraftfahrzeuggeschwindigkeit festellenden Detektor so gesteuert, daß der Einrichtung bei niedriger Geschwindigkeit eine größere Menge an Zusatzluft, bei höherer Geschwindigkeit dagegen eine geringere Menge oder keine Zusatzluft zu-