DE2311407A1 - Vorrichtung zur regelung der abgasrueckfuehrung bei brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Patentanwälte 2 ο 1 I H U /

Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.

Firma Ford-Werke AG

5 Köln-Deutz, Ottoplatz 2

Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen mit Vergaser mit Drosselklappe. Mit derartigen Vorrichtungen, durch welche ein Teil der Abgase nochmals in die Verbrennungsräume des Motors eingeleitet wird, soll die Abgabe unverbrannter Kohlenwasserstoffe gesteuert und der Ausstoß von Stickoxyden gesenkt werden. Zu den bekannten Vorrichtungen der genannten Art gehören Ventile, welche die Rückleitung der Abgase bei bestimmten Betriebszuständen des Motors, bei denen sie unerwünscht ist, verhindern und üblicherweise entsprechend der Stellung der Drosselklappe des Vergasers so gesteuert werden, daß im Lehrlauf und bei ganz geöffneter Drosselklappe keine Abgasrücklei/tung in den Motor stattfindet. Im Leerlauf hätte nämlich die Spülung mit Abgas nicht die gewünschte Wirkung und bei ganz geöffneter Drosselklappe wird die Motorleistung durch die Verfügbarkeit an Sauerstoff begrenzt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelwirkung der bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu verfeinern, und zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, ein Ventil an einer Verbindungsleitung zwischen einer Abgasleitung und dem Saugrohr der Brennkraftmaschine derart in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr zu steuern, daß das Ventil in der Leerlauf- und ganzgeöffneten Stellung der Drosselklappe geschlossen ist. Dieses Ventil wird zweckmäßigerweise durch einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Servokolben verstellt, wobei der auf den Servokolben wirkende Unterdruck mittels eines Regelventils in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Saugleitung steuerbar ist.

Die verbesserte Funktion der vorgeschlagenen gegenüber den bekannten Vorrichtungen ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß bei der Regelung vom Unterdruck im Saugrohr statt z.B. vom Unterdruck im Vergaser an der Anschlußstelle der Unterdruckleitung für die Zündverstellung ausgegangen wird und mit einem durch ein Regelventil gesteuerten Ventil statt mit einem einzigen Steuerventil gearbeitet wird.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil durch Federkraft in Schließrichtung vorbelastet und öffnet erst bei einem bestimmten Unterdruck am Servokolben, wobei dieser Unterdruck durch die Wirkung des Regelventils bis zu einer bestimmten Stärke des Unterdrucks im Saugrohr stärker wird und bei sich darüber hinaus verstärkendem Unterdruck im Saugrohr zunehmend abfällt. Das Regelventil ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß es je nach Unterdruck im Saugrohr eine von diesem zum Zylinder des Servokolbens führende Leitung unterschiedlich weit zur Außenatmosphäre öffnet, und der Ventilkörper durch eine Feder in Schließrichtung und erst durch einen die Federkraft

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überwindenden Unterdruck im Saugrohr in Öffnungsrichtung verstellbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit angebautem Vergaser und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Teil Io einer Hälfte eines Vierfachfallstromvergasers dargestellt. Er hat einen Ansaugluftstutzen 12, ein Hauptgehäuseteil 14 und ein Drosselklappen 26 aufnehmendes Gehäuseteil 16, welche durch geeignete, nicht gezeigte Mittel miteinander verbunden sind. Gezeigt sind weiterhin die wie üblich ausgeführten Brennstoff-Luft-Gemisch-Einlaßkanäle 18, denen an ihrem oberen, geöffneten Ende 2o Frischluft von einem nicht gezeigten Luftfilter zugeführt wird. Die Einlaßkanäle 18 haben die bekannten Venturidüsen 22, welche mit Zusatz-Venturieinsätze 24 zusammenwirken, durch welche der Haupttreibstoff strom über nicht gezeigte Kanäle und Düsen zugeführt wird.

Der Strom des Treibstoff-Luftgemischs durcn die Einlaßkanäle 18 wird mittels eines Paars Drosselklappen 26 gesteuert, deren jede auf einer drehbar in den Seitenwänden des Vergasergehäuses gelagerten Welle 28 sitzt.

Der Gehäuseteil 16 ist mit einem Flansch ausgebildet und, wie angedeutet, oben auf den Saugrohren oder den Saugrohr

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der Brennkraftmaschine unter Einfügung eines Zwischenteils festgeschraubt. Das Saugrohr 3o hat eine Anzahl senkrechter Steigleitungen oder Bohrungen 34, welche so ausgerichtet sind, daß sie zum Zusammenwirken mit den Einlaßkanälen 18 fluchten. Die Steigleitungen 34 verlaufen mit Bezug auf Fig. 1 an ihrem unteren Ende 36 im rechten Winkel zur Zeichenebene dann weiter zu den Einlaßventilen des Motors.

Ein Teil der Abgasleitung an einem Zylinderkopf des Motors ist in der Zeichnung bei 38 angedeutet. Dazu gehört auch eine Abgaskreuzungsstelle 4o. Die letztere erstreckt sich vom Auslaß auf einer Seite des Motors unter den Saugrohrabschnitten 36 hindurch auf die gegenüberliegende Seite, um auf diese Weise, wie bekannt, unter dem Vergaser eine "heiße Stelle"zu schaffen, damit das Treibstoff-Luftgemisch besser vergast wird.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, hat das Zwischenteil 32 eine wurmförmige Ausnehmung 42, welche mit der Kreuzungsstelle 4o der Abgasleitung durch eine Bohrung 44 unmittelbar verbunden ist. Mit der Ausnehmung 42 ist weiterhin ein Kanal 46 verbunden, welcher über ein nachstehend beschriebenes Ventil mit einer zentralen Bohrung 48 und darüber weiter mit Mündungsöffnungen 5o an den Steigleitungen 34 in Verbindung gebracht werden kann. Auf einer Seite des Zwischenteils 32 ist ein Nebengehäuse 52 mit einer Gehäusekammer 54 montiert, über die die Kanäle 46 und 48 bei geöffnetem Ventil in Verbindung stehen. *

Es ist bereits geschildert worden, daß es notwendig und wünschenswert ist, eine Steuerung oder Regelung vorzusehen, um die Rückführung von Abgasen bei bestimmten Betriebszuständen zu verhindern. Zu diesem Zweck wird der Kanal 46 normalerweise durch ein Ventil 56 geschlossen gehalten, welches

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durch einen Servozylinder 58 in die geöffnete Stellung umgeschaltet werden kann. Der Servozylinder besteht aus einem Membrangehäuse 64 mit einer ringförmigen, flexiblen Membran 66. Die letztere unterteilt den Innenraum des Gehäuses 64 in eine Luftkammer 68 und eine Unterdrucksignalkammer 7o. Die Kammer 68 hat wegen einer Entlüftungsöffnung 72 atmosphärischen Druck, während die Kammer 7o über eine Leitung 74 mit Unterdruck beaufschlagt wird. Die Ventilstange 75 des Ventils 56 ist an einem Paar Haltern 76 befestigt, die mit der Membran 66 verbunden sind und als Sitz einer Druckfeder. 77 dienen, die das Ventil in Schließrichtung belastet. Die Ventilstange 75 erstreckt sich axial gleitend, aber dicht durch eine den Gehäuseraum 54 abschließende Platte 78.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Vergaser eine Bohrung 8o, an welcher ein Unterdruck wie im Saugrohr herrscht. Die Bohrung 8o ist über eine Leitung 82 und ein insgesamt mit 84 bezeichnetes Regelventil mit einer Öffnung zur Außenatmosphäre mit der in Fig. 2 gezeigten Unterdrucksignalleitung 74 verbunden. Das Regelventil 74 besteht im Beispiel sf all aus einem dosenförmigen Gehäuse 86 mit einer Öffnung 88, die über ein in einem Vorsatz 92 aufgenommenes Filter 9o mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Das Gehäuse 86 ist durch eine ringförmige, nachgiebige Membran 98 in zwei Kammer 94 und 96 geteilt. An der Membran 98 ist nach Art von Nadelventilen ein mit der Öffnung 88 zusammenwirkender Ventilkörper loo befestigt. Das Ventil 88, loo wird durch eine Feder Io2 in Schließrichtung belastet. Eine Verbindungsleitung 82a schließt eine Seite der Kammer 96 über eine kleine Öffnung Io4 an die Unterdruck führende Leitung 82 an, während auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer 96 eine Verbindungsleitung 74a anschließt, die zur Unterdrucksignalleitung 74 führt. Eine Zweigleitung Io6

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verbindet das Saugrohr mit der Kammer 94. Die auf die Membran 98 wirkende Druckfeder Io2 hat eine so gewählte Stärke, daß sie das zur Außenatmosphäre öffnendes Ventil 88, loo geschlossen hält, solange die Stärke des Unterdrucks unter einem bestimmten Wert, z.B. 25o mm-Quecksilbersäule bleibt. Die Feder 77 wird normalerweise eine schwache Feder sein, obgleich sie natürlich zur Einstellung oder Veränderung der Charakteristik des Servos 58 mit unterschiedlicher Stärke ausgelegt werden kann.

Es wurde oben bereits ausgeführt, daß angestrebt wird, daß während des Lehrlaufs, bei ganz geöffneter Drosselklappe sowie während der Fahrt mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit keine Abgasrückführung erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das dadurch erreicht, daß der Servo 58 zum Öffnen des Ventils 56 durch ein Unterdrucksignal gesteuert wird, welches unterhalb eines bestimmten Vakuums von z.B. 25o mm Quecksilber direkt proportional den Schwankungen des Unterdrucks im Saugrohr ist, dagegen bei stärkerem Vakuum sich umgekehrt verhält wie die DruckSchwankungen im Saugrohr.

Nach dem Anlassen des Motors, wenn sich die Drosselklappe 26 in Leerlaufstellung befindet, ist der Unterdruck im Saugrohr und im Kanal 8o verhältnismäßig hoch, jedenfalls stärker als z.B. 25o mm Quecksilber. Dementsprechend zieht der Unterdruck in der Kammer 94 die Membran 98 und den Ventilkörper loo in eine das Ventil 88, loö öffnende Stellung, so daß Luft von der Außenatmosphäre in die Kammer eindringt und sich dort im wesentlichen atmosphärischer Druck einstellt. Demnach bildet sich auch in der Leitung und der Unterdruckkammer 7o des Servos 58 ein im wesentlichen atmosphärischer Druck aus, bei welchem die Feder 77 das

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Ventil 56 in der den Kanal 46 schließenden Stellung hält.

Wenn nun das Fahrzeug allmählich beschleunigt, bewirkt das Aufschwenken der Drosselklappe 26 eine Abschwächung des Unterdrucks im Saugrohr. Dies führt zum Schließen des Ventils 88, loo, wenn das Unterdruckniveau unter 178 mm Quecksilbersäule bleibt. Bei geschlossenem Ventil 88, loo wird der Unterdruck im Saugrohr durch die Kammer 96 zur Kammer 7o des Servos übertragen. Das Ventil 56 öffnet in einem der Kraft der Feder 77 und dem augenblicklichen Niveau des Unterdrucks in der Ansaugleitung entsprechenden Maße und lässt so zurückgeführtes Abgas in die Steigleitungen 34 und von dort aus weiter in das Saugrohr gelangen.

Nachdem das Fahrzeug Reisegeschwindigkeit erreicht hat, stehen die Drosselklappen etwas weiter geöffnet als in der Zeichnung dargestellt. Der Unterdruck im Saugrohr ist jedoch im wesentlichen auf seinem Höchstwert und bewirkt deshalb eine vollständige Öffnung des Ventils 88, loo. Dies hat einen im wesentlichen atmosphärischen Druck in der Servokammer 7o zur Folge, so daß das Ventil 56 den Kanal 46 schließt. In ähnlicher Weise fällt während der Fahrt bei ganz geöffneter Drosselklappe - ein schnelles Öffnen der Drosselklappen bis zur ganz geöffneten Stellung zeigt an, daß maximales Drehmoment verlangt wird - der Unterdruck im Ansaugrohr im wesentlichen auf Null, so daß das Ventil 88, loo vollständig schließen kfann. Da jedoch in diesem Fall der Unterdruck im Saugrohr praktisch Null ist, hält der Servo 58 das Ventil 56 geschlossen, und es findet keine Rückleitung von Abgasen statt, bis sich wieder ein Unterdruck aufbaut.

Schutzansprüche Fo 8462/6.3.1973

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Claims (1)

1. — ö —

   Schutzansprüche

   Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen mit Vergaser mit Drosselklappe, gekennzeichnet durch ein in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr (34, 36) der Maschine derart gesteuertes Ventil (56) an einer Verbindungsleitung (44, 42, 46, 54, 48) zwischen einer Abgasleitung (38, 4o) und dem Saugrohr (34, 36), daß das Ventil 56 in der Leerlauf- und ganz geöffneten Stellung der Drosselklappe (26) geschlossen ist·

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56) durch einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Servokolben (66) verstellbar ist, wobei dieser Unterdruck mittels eines Regelventils (88, 98, loo, Io2) in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Saugleitung (34, 36) steuerbar ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56) durch Federkraft (77) in Schließrichtung vorbelastet ist und bei einem bestimmten Unterdruck am Servokolben (66) öffnet, wobei dieser Unterdruck über das Regelventil (84) mit dem Unterdruck im Saugrohr bis zur einer bestimmten Stärke wächst und bei sich darüber hinaus verstärkendem Unterdruck im Saugrohr zunehmend abfällt.

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   4· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Saugrohr (34, 36) zum Zylinder des Servokolbens (66) führende Leitung (82, 74) durch den Ventilkörper (loo) des Regelventils (84) unterschiedlich weit zur Außenatmosphäre zu öffnen ist und der Ventilkörper (loo) durch eine Feder (Io2) in Schließrichtung und durch einen die Federkraft überwindenden Unterdruck im Saugrohr (34, 36) in Öffnungsrichtung verstellbar ist.

   5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (84) nach Art eines Nadelventils ausgebildet ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u rc h gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (loo) des Regelventils (84) mit einem vom Unterdruck im Saugrohr (34, 36) beaufschlagten Membrankolben (98) verbunden ist.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ventilöffnung (88) des Regelventils (84) ein Filter (9o) angeordnet ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (94) des Membrankolbens (98) und der zur Außenatmosphäre zu öffnende Raum (96) des Regelventils (84) über Zweigleitungen (Io4, Io6) an das Saugrohr (34, 36) angeschlossen sind, wobei in der zu dem zu öffnenden Raum (96) führenden Zweigleitung eine Drosselstelle (Io4) angeordnet ist.

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   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a durch gekennzeichnet, daß die Verbindung si ei tung (44, 42, 46, 54, 48) zwischen der Abgasleitung (38, 4o) und dem Saugrohr (34, 36) eine Ausnehmung (42) in einem Zwischenteil (32)"zwischen Saugrohr (34, 36) und Vergaser (12, 14, 16) einschließt.

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