DE2353925B2 - Device for monitoring and controlling contamination in an internal combustion engine - Google Patents
Device for monitoring and controlling contamination in an internal combustion engineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.
Die ökonomische Bewegung hat der Menschheit die Verunreinigung der Luft mehr ins Bewußtsein gerückt. In jüngster Vergangenheit wurden beträchtliche Anstrengungen gemacht, um das Maß der Verunreinigungen von in Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren. Die in die Atmosphäre gelangende erhöhte Menge an Verunreinigungen aufgrund der zunehmenden Benutzung von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen hat Sorge hinsichtlich der Gesundheit und dem Wohlbefinden der Menschen als auch anderer lebender Organismen hervorgerufen. Ein Verfahren zur Reduzierung der aus Verbrennungskraftmaschinen ausgestoßenen Verunreinigungen besteht darin, das System abzudichten und einen Teil der mit Gasen aus dem Kurbelgehäuse gemischten Abgase der Ansaugleitung zuzuführen. Ein solches Verfahren ist in der US-PS 33 62 386 angegeben. Die in der genannten Patentschrift angegebene Anordnung ist relativ kompliziert und reduziert unerwünscht die Abgastemperatur, bevor die mit den Kurbelgehäusegasen gemischten Abgase der Ansaugleitung wieder zugeführt werden. Die Anordnung sorgt nicht für die Einführung regulierter Umgebungsluft in die Auspuff- und/oder Ansaugleitungen.The economic movement has made mankind more aware of air pollution. Considerable effort has been made in the recent past to control the level of contamination of internal combustion engines used in motor vehicles. The in the atmosphere increased amount of contaminants due to the increased use of Internal combustion engine vehicles have health and wellbeing concerns of humans as well as other living organisms. A method of reducing the out Internal combustion engines emitted contaminants is to seal the system and to supply some of the exhaust gases mixed with gases from the crankcase to the intake pipe. A such a method is given in US Pat. No. 3,362,386. The specified in the cited patent Arrangement is relatively complicated and undesirably reduces the exhaust gas temperature before the with the Crankcase gases mixed exhaust gases are fed back into the intake line. The arrangement ensures not for introducing regulated ambient air into the exhaust and / or intake lines.
Eine andere Anordnung zur Reduzierung der Verunreinigungen durch Verbrennungskraftmaschinen ist durch die US-PS 27 22 927 bekannt. Bei dieser Anordnung werden Abgase der Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt, um die Stöße zu dämpfen, die normalerweise aus dem schnellen Öffnen und Schließen der Eintritts- und Austrittsventile resultieren. Abgase werden nur zugeführi, wenn die maximale Ausnutzung des volumetrischen Wirkungsgrades gefordert wird. In allen anderen Fällen gehen die Gase über die Auspuffleitung hinaus. Diese Anordnung ist sehr kompliziert, da sie Steuerorgane, Membranen und zugeordnete Verbindungen verwendet, und ist nicht in der Lage, die Abgabe von Verunreinigungen bei allen Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine wirkungsvoll zu steuern.Another arrangement for reducing pollution from internal combustion engines is known from US-PS 27 22 927. With this arrangement, exhaust gases from the combustion chamber an internal combustion engine supplied to dampen the shocks that normally come from the fast Opening and closing of the inlet and outlet valves result. Exhaust gases are only supplied if the maximum utilization of the volumetric efficiency is required. In all other cases they go Gases beyond the exhaust line. This arrangement is very complicated, since it has controls, diaphragms and associated compounds are used, and are incapable of releasing impurities at all To control operating conditions of the internal combustion engine effectively.
Es ist auch vorgeschlagen worden, katalytische Konverter in Auspuffanlagen anzubringen, um Verunreinigungen niederzuschlagen, bevor diese in die Atmosphäre gelangen. Die Verunreinigungen verbleiben jedoch in die Maschine und gelangen bei Störungen in die Atmosphäre. Solche Systeme sind ferner relativ teuer.It has also been suggested to place catalytic converters in exhaust systems to remove contaminants knock down before they get into the atmosphere. The impurities remain however, in the machine and in the event of malfunctions they enter the atmosphere. Such systems are also relative expensive.
Durch die DE-OS 19 44 357 sind Anordnungen zur Regelung der zurückgeführten Auspuffgase bei einem Verbrennungsmotor bekannt. Das Wesentliche der Lehre dieser Schrift besteht darin, daß die Rückführung der Auspuffgase im Leerlauf und unterhalb einer bestimmten Drehzahl unterbrochen oder reduziert wird.DE-OS 19 44 357 are arrangements for regulating the recirculated exhaust gases in a Internal combustion engine known. The essence of the teaching of this book is that the return the exhaust gases are interrupted or reduced when idling and below a certain speed.
Diese Anordnung sorgt also ebenso wie das eingangs geschilderte bekannte Verfahren nicht für die Einführung regulierter Umgebungsiuft in die Auspuff- und/oder Ansaugleitungen.This arrangement, like the known method described above, does not ensure the introduction regulated ambient air into the exhaust and / or intake lines.
Es besteht ein Bedarf an Systemen, die für neue Autemobile konstruiert und in diese und/oder leicht in bereits hergestellte Kraftfahrzeuge eingebaut werden können, um unerwünschte Emissionen bei minimaler Beeinträchtigung des Betriebes der Maschine zu ίο reduzieren. Ein solches System sollte relativ billig in der Herstellung und im Einbau sein.There is a need for systems that are designed for, and / or easily incorporated into, new automobiles Already manufactured vehicles can be built in to minimize unwanted emissions Reduce impairment of the operation of the machine. Such a system should be relatively cheap in the Manufacture and be in the installation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eineThe object of the present invention is to provide a
Verbrennungskraftmaschine mit verbesserter Abgas-Rezirkuliereinrichtung zu schaffen, die relativ billigInternal combustion engine with improved exhaust gas recirculation device to create that relatively cheap
ι τ herzustellen und sowohl in gebrauchte als auch in neue Kraftfahrzeuge eingebaut werden kann.ι τ to manufacture and in both used and new Motor vehicles can be installed.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre erreichtThis problem is solved by the teaching given in the characterizing part of claim 1 achieved
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Rezirkuliereinrichtung eine Düse zum Zuführen von Frischluft und Abgas in die Ansaugleitung und zum Spülen der Kurbelgehäusegase der Verbrennungskraftmaschine auf. Hierdurch wird die Spülung und r> Reinigung der Kurbelgehäuseemissionen unterstützt.According to a further development of the invention, the recirculation device has a nozzle for feeding in Fresh air and exhaust gas in the intake line and for flushing the crankcase gases of the internal combustion engine on. This supports the flushing and cleaning of the crankcase emissions.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteranspriichen angegeben. Durch diese Weiterbildungen werden verschiedene Vorteile erreicht. Die Abgase des Motors werden ohne wesentliche «ι Beeinträchtigung der Leistung reduziert. Es wird während des Maschinenbetriebes für frische Ansaugluft gesorgt, und zwar über das Plattenventil, das automatisch auf den unterschiedlichen atmosphärischen Druck in der Ansaugleitung und der Abgasleitung reagiert, )j ohne die Menge an Stickstoffoxyden und allgemein Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd, Aldehyden und die Kohlenwasserstoff-Reaktionsfähigkeit zu reduzieren. Further developments of the invention are given in the remaining subclaims. Through this Various advantages are achieved through further training. The engine exhaust will be without substantial «Ι Impairment of performance reduced. It will while the machine is in operation, fresh intake air is supplied via the plate valve, which automatically reacts to the different atmospheric pressure in the suction line and the exhaust line, ) j without the amount of nitrogen oxides and generally hydrocarbons, carbon monoxide, aldehydes and reduce hydrocarbon reactivity.
Außerdem wird durch die weiteren Ausbildungen der 4i) Erfindung erreicht, daß der Strom des Abgases und der Frischluft genauer gesteuert wird.In addition, the further embodiments of the 4i) invention ensure that the flow of the exhaust gas and the Fresh air is controlled more precisely.
Einzelheiten der Erfindung und ihrer weiteren Ausbildungen und der damit erreichten Vorteile sollen
anhand der beigefügten Zeichnungen nachfolgend 4> näher erläutert werden.
Es zeigt:Details of the invention and its further developments and the advantages achieved therewith are to be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
It shows:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem neuartigen Verunreinigungsüberwachungs- und Reguliersystem gemäß der vi vorliegenden Erfindung,Fig. 1 is a schematic view of an internal combustion engine with a novel contamination monitoring and regulating system according to the present invention,
F i g. 2 eine detaillierte vergrößerte Ansicht, teilweise im Querschnitt, des Überwachungs- und Regulierungssystems der vorliegenden Erfindung, F i g. Figure 2 is a detailed enlarged view, partially in cross section, of the monitoring and regulation system of the present invention;
Fig.3, 4 und 5 detaillierte Querschnitte, in denen μ verschiedene Arbeitsstellungen des Plattenventils innerhalb eines modifizierten Abgas-Rezirkulierventils der vorliegenden Erfindung dargestellt sind,Fig. 3, 4 and 5 detailed cross-sections in which μ different working positions of the plate valve within a modified exhaust gas recirculation valve of the present invention are shown,
F i g. 6 eine Draufsicht auf eine in dem Abgas-Rezirkulierventil gemäß den Fig. 3 bis 5 verwendete «ι Abtrennplatte,F i g. 6 is a plan view of one used in the exhaust gas recirculation valve according to FIGS. 3-5 «Ι partition plate,
F i g. 7 eine Draufsicht auf ein in dem Abgas-Rezirkulierventil gemäß den F i g. 3 bis 5 verwendetes typisches Plattenventil,F i g. 7 shows a plan view of an in the exhaust gas recirculation valve according to FIGS. 3 to 5 used typical Plate valve,
P i g. 8 ein Querschnitt einer weiteren Ausführungs-τϊ form des Abgas-Rezirkulierventils,P i g. 8 is a cross section of a further embodiment τϊ shape of the exhaust gas recirculation valve,
F i g. 9 eine Draufsicht auf ein in der Ausführungsform
gemäß F i g. 8 verwendetes sekundäres Plattenventil,
F i g. 10, 11, 12 und 13 Querschnitte des modifiziertenF i g. 9 shows a plan view of a device in the embodiment according to FIG. 8 secondary plate valve used,
F i g. 10, 11, 12 and 13 cross sections of the modified
Abgas-Rezirkulierventils gemäß F i g. 8, das die Positionen der Doppelplattenventile während verschiedener Maschinenbetriebsweisen darstellen,Exhaust gas recirculation valve according to FIG. 8 that the positions of double plate valves during different machine operating modes,
Fig. 14,15,16,17 und 18 Querschnitte einer weiteren Modifikation des Abgas-Rezirkulierventils, das verschiedene Arbeitspositionen des Doppelplattenventils darstellt,14, 15, 16, 17 and 18 are cross-sections of another Modification of the exhaust gas recirculation valve, the different working positions of the double plate valve represents
F i g. 19 ein Querschnitt durch das Abgas-Rezirkulierventil gemäß F i g. 15 entlang der Linie 19-19,F i g. 19 is a cross section through the exhaust gas recirculation valve according to FIG. 15 along line 19-19,
Fig.20 eine Draufsicht auf die Abtrennplatte der Modifikation des Abgas-Rezirkulierventils gemäß Fig. 14 bis 18,Fig.20 is a plan view of the partition plate of Modification of the exhaust gas recirculation valve according to FIGS. 14 to 18,
F i g. 21 ein Querschnitt des Abgas-Rezirkulierventils gemäß F i g. 17 entlang der Linie 21 - 21 undF i g. 21 shows a cross section of the exhaust gas recirculation valve according to FIG. 17 along the line 21 - 21 and
F i g. 22 eine weitere Modifikation eines Abgas-Rezirkulierventils. F i g. 22 shows a further modification of an exhaust gas recirculation valve.
In der F i g. 1 ist ein verbessertes System zur Überwachung und Steuerung von Verunreinigungen für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10, bei der die Verunreinigungsüberwachungs- und Steuervorrichtung 12 verwendet wird, kann herkömmlicher Konstruktion sein und kann einen Motorblock 14 mit einer Wanne umfassen, die an dem Boden des Blockes befestigt ist und die mit dem Block 14 derart zusammenwirkt, daß ein Kurbelgehäuse gebildet wird. Die üblichen Kolben sind in dem Motorblock 14 befindlichen Zylindern betätigbar, wobei der Block auf der Oberseite durch einen Zylinderkopf 16a und einem Ventildeckel 16 abgeschlossen ist.In FIG. 1 is an improved contamination monitoring and control system for an internal combustion engine is shown, which is the subject of the present invention. The internal combustion engine 10 utilizing the pollution monitoring and control device 12 may and may be of conventional construction an engine block 14 having a pan attached to the bottom of the block and which is connected to the Block 14 cooperates in such a way that a crankcase is formed. The usual pistons are in that Engine block 14 located cylinders can be actuated, the block on top by a cylinder head 16a and a valve cover 16 is complete.
An dem Motor 10 ist eine Ansaugleitung 18 angebracht, die mit der Vergasereinrichtung 20 und dem Luftfilter 22 zusammenwirkend verbunden ist. Mit dem Motorblick 14 ist ferner eine Abgasleitung 24 verbunden, die eine Leitung oder ein Rohr 26 umfaßt, die Abgase aus dem Motor zu einem Schalldämpfer (nicht gezeigt) leitet, aus dem die Gase über ein Abgas-Abführungsrohr zur Atmosphäre hin austreten können. Die Ansaug- und Abgasleitungen können direkt an den Block 14 oder den Zylinderkopf 16a angeschlossen sein.An intake line 18 is attached to the engine 10, which is connected to the carburetor device 20 and the Air filter 22 is cooperatively connected. With the engine view 14 is also an exhaust pipe 24 connected which comprises a conduit or pipe 26 carrying exhaust gases from the engine to a muffler (not shown) conducts, from which the gases exit to the atmosphere via an exhaust gas discharge pipe can. The intake and exhaust lines can be connected directly to the block 14 or the cylinder head 16a be.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 enthält einen Verteilermechanismus 30, der über elektrische Kabel mit den Zündkerzen 32 verbunden ist, die sich im Zylinderkopf 16a befinden. Der Motor 10 weist ein Schwungrad 15 und die anderen herkömmlichen Zubehörteile auf.The internal combustion engine 10 includes a distribution mechanism 30 via electrical cables is connected to the spark plugs 32 which are located in the cylinder head 16a. The engine 10 has a Flywheel 15 and the other conventional accessories.
Obwohl es möglich ist, das erfindungsgemäße System zur Überwachung und Steuerung der Verunreinigung in einem System zu verwenden, das kein zwangsläufiges Wellengehäuseentlüftungsventil (PCV-Ventil) aufweist, sind bei neuartigen Maschinen solche Ventile eingebaut und ist es wünschenswert, daß das System gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem System das ein PCV-Ventil (34), kompatibel ist Das erfindungsgemäße System gemäß F i g. 1 umfaßt zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Elementen eine Düse 36, die zwischen dem Vergaser 20 und der Ansaugleitung 18 an den Einlaß des PCV-Ventils angeschlossen ist. Zusätzlich ist die Düse 36 mittels der Leitung 40 an das PCV-Ventil der Verbrennungskraftmaschine 10 und über die Leitung 42 an das Abgas-Rezirkulierventil 12 angeschlossea Although it is possible to use the system of the invention for monitoring and controlling contamination in use a system that does not have a positive shaft housing vent valve (PCV), such valves are built into novel machines and it is desirable that the system according to FIG present invention with a system that is a PCV valve (34) compatible System according to FIG. 1 comprises, in addition to the elements previously described, a nozzle 36 which is between the carburetor 20 and the suction line 18 is connected to the inlet of the PCV valve. Additionally is the nozzle 36 by means of the line 40 to the PCV valve of the internal combustion engine 10 and via the Line 42 connected to the exhaust gas recirculation valve 12
Es ist bekannt, daß eine wirkungsvolle Vorrichtung zum Reduzieren von Stickoxidemissionen eine Rezirkulierung von Abgas mit einschließt Durch Rezirkulierung eines Teiles des Abgases aus der Abgasleitung und durch Rückführung dieses Gases durch die Ansaugleitung in die Maschine kann die Spitzenarbeitstemperatur in dem Zylinder reduziert und die Brenngeschwindigkeit in den Zylindern gesteuert werden unter wesentlicher Reduzierung der Stickoxidabgaben. Die Größe der Rezirkulierung ist kritisch, da bei zu starker Rezirkulierung der Anteil an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid steigt und die Leistungsstärke Wirtschaftlichkeit und Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs verschlechtert. Die vorliegende Erfindung schlägt eineIt is known that an effective device for reducing nitrogen oxide emissions is recirculation of exhaust gas includes by recirculating some of the exhaust gas from the exhaust pipe and by returning this gas through the suction line to the machine, the peak working temperature reduced in the cylinder and the burning rate in the cylinders controlled under essential Reduction of nitrogen oxide emissions. The size of the recirculation is critical because of excessive recirculation the proportion of hydrocarbons and carbon monoxide increases and the efficiency increases and driving characteristics of the motor vehicle are deteriorated. The present invention proposes one
κι Vorrichtung zur genauen Überwachung und Steuerung des Anteiles des rezirkulierten Abgases vor mittels eines Plattenventils, das den Strom des Abgases und/oder der Umgebungsluft in Abhängigkeit vom Differentialdruck in der Abgasleitung, in der Ansaugleitung und derκι device for precise monitoring and control of the proportion of the recirculated exhaust gas by means of a Plate valve that controls the flow of the exhaust gas and / or the ambient air as a function of the differential pressure in the exhaust pipe, in the suction pipe and the
!5 Außenluft automatisch dosiert wird. Während eine ungünstige Beeinflussung des Kraftstoffverbrauchs um etwa 5 bis 20% aus der Verwendung herkömmlicher Abgas-Rezirkuliereinrichtungen resultieren kann, trägt die vorliegende Erfindung, die eine gesteuerte Frischluftbelüftung von der Atmosphäre her vorsieht, dazu bei, die ungünstige Beeinflussung zu reduzieren, wobei der Anteil an Verunreinigungen, die vom Motor gebildet und abgegeben werden, vorteilhaft reduziert wird. Es hat sich ferner gezeigt, daß zur Verwendung des erfindungsgemäßen Systems die Motortemperatur verringert und die Lebensdauer erhöht werden kann.! 5 outside air is automatically dosed. During a adverse effect on fuel consumption by about 5 to 20% from the use of conventional Exhaust gas recirculation devices can result, the present invention contributes, which is a controlled fresh air ventilation provides from the atmosphere, to reduce the adverse influence, wherein the proportion of impurities that are formed and given off by the engine is advantageously reduced will. It has also been shown that the engine temperature to use the system according to the invention can be reduced and the service life can be increased.
In der Fig.2 ist in weiteren Einzelheiten ein Abgas-Rezirkulierventil 12 und die Düse 36 dargestellt. Der Körper oder das Gehäuse 46 des Abgas-Rezirkulierventils (EGR-Ventil) 12 ist an die Abgasleitung 24 oder das Wärmesteigrohr 24a oder das Abgasrohr 26 über eine Leitung 48 angeschlossen. Der Körper 46 weist eine Grundplatte 50 auf, die an dem Boden des Körpers 46 mittels Befestigungsmitteln, beispielsweise j Schrauben 52, befestigt ist. welche außerdem eine Einlaßkupplung 54 an dem Körper 46 halten. Die Einlaßkupplung 54 steht mit dem Vergaserluftfilter über die Leitung 56 in Verbindung. Die Grundplatte 50 ist mit Öffnungen versehen, beispielsweise Löchern 58, zurAn exhaust gas recirculation valve 12 and the nozzle 36 are shown in more detail in FIG. The body or housing 46 of the exhaust gas recirculation (EGR) valve 12 is connected to the exhaust line 24 or the heat riser pipe 24a or the exhaust pipe 26 is connected via a line 48. The body 46 has a base plate 50 which is attached to the bottom of the body 46 by means of fastening means, for example j screws 52, is attached. which also hold an inlet coupling 54 on body 46. the Inlet coupling 54 is in communication with the carburetor air filter via line 56. The base plate 50 is with Provided openings, for example holes 58, for
4(i Herstellung einer Verbindung mit der Kammer 60 des Ventilkörpers 46. Eine Auslaßkupplung 62 wiederum verbindet den Ventilkörper 46 mit der Leitung 42, die mit der Düse 36 verbunden ist. Innerhalb'der Kammer 60 ist eine Ventilplatte 70 angeordnet die abwechselnd4 (i establishing a connection with the chamber 60 of the Valve body 46. An outlet coupling 62 in turn connects the valve body 46 to the line 42, the is connected to the nozzle 36. A valve plate 70 is arranged within the chamber 60 and alternately
4> mit der Öffnung 58 und dem Leitungs-Ventilsitz 61 zusammenwirkt um den Strom an Frischluft und Abgasen in das Verunreinigungs-, Überwachung- und Steuersystem genau zu regulieren. Führungsmittel 72 führen die Bewegung der Ventilplatte 70 abwechselnd in4> with the opening 58 and the line valve seat 61 works together to move the flow of fresh air and exhaust gases into the pollution, monitoring and control areas To regulate the tax system precisely. Guide means 72 guide the movement of the valve plate 70 alternately in
Sn Richtung auf die öffnungen 58 in der Grundplatte 50 und den Leitungsventilsitzen 61 und entgegengesetzt dazu. Wie gezeigt können die Führungsmittel 72 die Form von Bolzen haben, Hie an der Grundplatte 50 befestigt sind und in öffnungen in der Ventilplatte 70 angebracht sind, derart, daß die Ventilplatte 70 auf den Bolzen 72 mit minimaler Reibung gleiten kann.Sn direction towards the openings 58 in the base plate 50 and the line valve seats 61 and opposite thereto. As shown, the guide means 72 can the In the form of bolts, here on the base plate 50 are attached and are mounted in openings in the valve plate 70, such that the valve plate 70 on the Bolt 72 can slide with minimal friction.
Abgase treten in das EGR-Ventil 12 über die Leitung 48 ein, die entweder mit einem sog. Wärmesteigrohr 24a oder der Abgasleitung 24 verbunden ist Frischluft tritt in das EGR-Ventil 12 vom Luftfilter 22 über die Leitung 56, die Einlaßkupplung 54 und die Öffnungen 58 ein.Exhaust gases enter the EGR valve 12 via line 48, which is either connected to a so-called heat riser pipe 24a or the exhaust line 24 is connected. Fresh air enters the EGR valve 12 from the air filter 22 via the line 56, inlet coupling 54 and ports 58.
Wenn sich die Maschine im Leerlauf-Betriebszustand befindet, wird eine mit Frischluft gemischte Menge an Abgas durch das EGR-Ventil 12 in die Ansaugleitung über die Düse 36 gesaugt (s. Fig.3). Die Menge an Abgas und Frischluft wird genau dosiert durch die Öffnung 71 in der Ventilplatte 70. Wenn ein hoher Unterdruck im Leitungssystem vorhanden ist, ist dieWhen the engine is in the idle mode, an amount of fresh air mixed with Exhaust gas is sucked through the EGR valve 12 into the intake line via the nozzle 36 (see Fig. 3). The amount of Exhaust gas and fresh air are precisely metered through the opening 71 in the valve plate 70. If a high There is negative pressure in the pipe system, is the
Ventilplatte 70 geschlossen gegen den Sitz am Boden der Leitung 61, sind die Öffnungen 58 in der Grundplatte 50 weit geöffnet zur Atmosphäre hin und wird der Frischluft ermöglicht, in das EGR-Ventil 12 vom Luftfilter 22 über die Leitung 56 und die Einlaßkupplung s 54 zu strömen. Wenn sich die Maschine im Leerlauf befindet, strömt Frischluft in das Rezirkulierventil, wobei es sich mit den Abgasen vermischt, und wird durch die Zumeß- oder Dosieröffnung 71 im Zentrum der Ventilplatte 70 und durch die Düse 36 in die κι Ansaugleitung gesaugt. Frischluft tritt auch in die Abgasleitung aufgrund des in der Abgasleitung während des Leerlauf- und Teillast-Betriebes erfahrenen positiven und negativen Druckes ein. Während des Leerlaufs führen die positiven Impulskräfte Abgase in das ir> EGR-Ventil 12, wo sie mit der eintretenden Frischluft vermischt werden, die erzeugt wird durch den Ansaugdruck über die Dosieröffnung 71 und der Ventilplatte 70 plus negative Impulse in der Abgasleitung. Während des negativen Impulses in der Abgasleitung wird Frischluft auch über die Öffnungen 58 und die Leitung 48 in die Abgasleitung ein. Frischluft, die in die Abgasleitung eintritt, wird in die Zylinder während der Auslaßventilüberschneidung eintreten und wird dazu beitragen, den Verbrennungsprozeß zu vervollständigen. Die dosierten Mengen an Abgasen und Frischluft, die in die Ansaugleitung 18 während der Leerlaufbetriebsweise der Maschine gesaugt werden, werden erhitzt, wodurch eine bessere Verdampfung der Kraftstoff-Luft-Mischung während des Leerlaufs und eine homogene Kraftstoff-Luft-Mischung erreicht werden, die zu aller. Zylindern ohne Kondensationsverlust gelangen kann. Dies führt automatisch zu einer mageren Mischung, ohne daß ein rauher Leerlauf auftritt.Valve plate 70 closed against the seat at the bottom of line 61, openings 58 in base plate 50 are wide open to the atmosphere and fresh air is allowed to flow into EGR valve 12 from air filter 22 via line 56 and inlet coupling 54 stream. When the machine is idling, fresh air flows into the recirculation valve, mixing with the exhaust gases, and is sucked through the metering or metering opening 71 in the center of the valve plate 70 and through the nozzle 36 into the κι suction line. Fresh air also enters the exhaust pipe due to the positive and negative pressure experienced in the exhaust pipe during idling and partial load operation. During idling, the positive impulse forces lead exhaust gases into the i r > EGR valve 12, where they are mixed with the incoming fresh air generated by the intake pressure via the metering port 71 and valve plate 70 plus negative pulses in the exhaust line. During the negative pulse in the exhaust line, fresh air is also introduced into the exhaust line via openings 58 and line 48. Fresh air entering the exhaust line will enter the cylinders during exhaust valve overlap and will help complete the combustion process. The metered amounts of exhaust gases and fresh air that are drawn into the intake line 18 during the idling mode of the engine are heated, whereby better evaporation of the fuel-air mixture during idling and a homogeneous fuel-air mixture are achieved all. Can reach cylinders without loss of condensation. This automatically results in a lean mix without a rough idle occurring.
Während des Betriebes mit niedrigen Drehzahlen (F i g. 3) findet der gleiche Zyklus statt, wobei Frischluft mit in die Ansaugleitung 18 eintretenden Abgasen und in die Abgasleitung 24 eintretender Frischluft vermischt wird. Unter diesen Bedingungen trägt Frischluft, die in die Abgasleitung 24 eintritt, ebenfalls dazu bei, die nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und das Kohlenmonoxid (CO) zu oxidieren, während die Abgase, die sich mit in die Ansaugleitung 18 eintretender Frischluft vermischen, eine bessere Vergasung ergeben und dazu beitragen, Stickoxide zu reduzieren.During operation at low speeds (FIG. 3), the same cycle takes place, with fresh air mixed with exhaust gases entering the intake line 18 and fresh air entering the exhaust line 24 will. Under these conditions, fresh air entering exhaust line 24 also contributes that it does not burned hydrocarbons (HC) and the carbon monoxide (CO) oxidize, while the exhaust gases, the mix with fresh air entering the intake line 18, resulting in better gasification and in addition help to reduce nitrogen oxides.
Während des Betriebes mit höheren Didizahlen (Fig.3) sind die positiven Impulse stärker als die negativen Impulse in der Abgasleitung. Daher wird keine Frischluft in das Rezirkulierventil gesaugt. Das Ansaugleitungssystem 18 saugt lediglich Abgase durch die Dosieröffnung 71 in der Ventilplatte 70, und Abgase treten außerdem durch die Öffnungen 58 aus und passieren über die Leitung 56 den Vergaserluftfilter. Diese Abgase reduzieren die Stickoxide.During operation with higher didi numbers (Fig. 3) the positive pulses are stronger than the negative pulses in the exhaust pipe. Hence will no fresh air drawn into the recirculation valve. The intake line system 18 only sucks exhaust gases through the metering opening 71 in the valve plate 70, and exhaust gases also exit through the openings 58 and pass the carburetor air filter via line 56. These exhaust gases reduce the nitrogen oxides.
Wenn die Maschine beschleunigt wird, wird die Ventilplatte 70 gegen die Grundplatte 50 gedrückt, wobei die öffnungen 58 verschlossen werden und Abgase lediglich durch die Leitung 61, Kupplung 62, Leitung 42 und Düse 36 in die Ansaugleitung 18 gesaugt werden. Dieser Strom wird erhöht, da die Ventilplatte t>o 70 vom Einlaß zu der Leitung 61 entfernt ist Daher wird der Dosier- oder Zumeßbereich zu der Ansaugleitung erheblich vergrößert. Außerdem ist höherer Abgasdruck vorhanden, der die Abgase durch die Leitung 61 hindurchzwängt Keine Abgase passieren die öffnungen 58 zum Vergaser oder Luftfilter. Es ist festgestellt worden, daß Abgase, die in den oberen Teil des Vergasers in großen Mengen während der Maximalleistung eintreten, den volumetrische!! Wirkungsgrad oder den Füllungsgrad aufgrund der Überhitzung und der Verdrängung der eintretenden Luft reduziert wird. Daher gehen alle während der Beschleunigungsphase rückzirkulierten Abgase unterhalb des Vergasers 20 hindurch.When the machine is accelerated, the valve plate 70 is pressed against the base plate 50, wherein the openings 58 are closed and exhaust gases only through the line 61, coupling 62, Line 42 and nozzle 36 are sucked into the suction line 18. This current is increased because the valve plate t> o 70 is away from the inlet to the line 61. Thus the metering or metering area becomes the suction line considerably enlarged. In addition, there is a higher exhaust gas pressure, which the exhaust gases through the line 61 squeezes through No exhaust gases pass through openings 58 to the carburetor or air filter. It is established been that exhaust gases entering the upper part of the carburetor in large quantities during maximum power enter the volumetric !! Efficiency or the degree of filling due to overheating and the Displacement of the incoming air is reduced. Therefore, everyone leaves during the acceleration phase recirculated exhaust gases below the carburetor 20 therethrough.
Während der Abbremsphase der Verbrennungskraftmaschine (F i g. 5) sitzt die Ventilplatte 70 fest auf dem Ventilsitz am Ende der Leitung 61 auf und eine dosierte Menge an Frischluft wird in die Ansaugleitung über die Dosieröffnung 71 in der Ventilplatte 70, dieKupplung 54 und die Leitung 56 gesaugt, wobei das Vakuum während des Leerlaufkreises reduziert wird und der überfette Zustand gesenkt wird. Es tritt außerdem eine hohe Saugwirkung während der Abbremsung auf, erzeugt in der Abgasleitung aufgrund der Pumpenwirkung der Kolben. Daher wird Frischluft durch die öffnungen 58 in der Grundplatte 50 über die Leitung 48 in die Abgasleitung 24 gesaugt, von wo sie in den Zylinder während der Auslaßventilüberschneidung eintritt, wodurch die Verdünnung der Luft-Kraftstoff-Mischung durch Abgase verringert und daher eine bessere Verbrennung und Reduzierung sämtlicher Emissionen erreicht wird.During the braking phase of the internal combustion engine (FIG. 5), the valve plate 70 sits firmly on the Valve seat at the end of line 61 and a metered amount of fresh air is into the intake line via the Metering port 71 in valve plate 70, coupling 54 and line 56 are sucked, the vacuum during the idle circuit is reduced and the over-rich state is lowered. There is also a high Suction effect during braking, generated in the exhaust pipe due to the pumping action of the Pistons. Therefore, fresh air is drawn through the openings 58 in the base plate 50 via the line 48 into the Exhaust line 24 is sucked, from where it enters the cylinder during the exhaust valve overlap, whereby the dilution of the air-fuel mixture by exhaust gases is reduced and therefore a better one Incineration and reduction of all emissions is achieved.
Das ständige Schwingen der Ventilplatte 70 hält den Ventilsitz am Boden der Leitung 61 und die Dosieröffnung 71 in der Ventilplatte 70 sauber. Es tritt nur gefilterte Luft vom Vergaserluftfilter 22 über die Kupplung 54 in das EGR-Ventil 12 ein. Die Ventilplatte 70 wird durch den Differentialdruck in der Abgasleitung, in der Ansaugleitung und durch den Umgebungsdruck gesteuert, um in geeigneter und genauer Art und Weise den Strom der, falls benötigt, eingeleiteten Abgase und Frischluft zu steuern. Die Ventilplatte 70 spricht automatisch auf den auf seine Oberflächen einwirkenden Druck an.The constant oscillation of the valve plate 70 holds the valve seat at the bottom of the line 61 and the metering opening 71 in the valve plate 70 clean. Only filtered air from the carburetor air filter 22 passes through the Clutch 54 into EGR valve 12. The valve plate 70 is caused by the differential pressure in the exhaust pipe, in the suction line and controlled by ambient pressure in an appropriate and accurate manner control the flow of exhaust gases and fresh air, if required. The valve plate 70 speaks automatically to the pressure acting on its surfaces.
Ein Vorteil des Systems, das das EGR-Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, besteht darin, daß die Notwendigkeit der Verwendung von Solenoiden, Leerlaufsteuerventil und zugeordneten Verbindungen, wie sie in einem bekannten Abgasüberwachungsund Steuersystem verwendet werden, entfällt. Die Ventilplatte 70 ist so konstruiert, daß während der Abbremsphase der Verbrennungskraftmaschine Frischluft in das EGR-Ventil 12 gesaugt wird. Diese Frischluft wird nicht mit Abgasen verdünnt, weil Frischluft auch in die Abgasleitung eintritt. Die Frischluft tritt in die Ansaugleitung gesteuert durch die Dosieröffnung 71 in die Ventilplatte 70 ein und strömt dann durch die Rezirkuliereinrichtung 12 und die Düse 36 zum Vergaser 20, wodurch die gleiche Dosierwirkung bewirkt wird wie durch das in bekannten Systemen verwendete Magnetsteuerventil oder Beschleunigungsventil, und zwar auf stark vereinfachte Weise. Das Magnetsteuerventil eines bekannten Systems hält die Drosselklappe des Vergasers teilweise offen, wodurch erreicht wird, daß mehr Luft in die Ansaugleitung eintritt und die fiberreiche Mischung durch Reduzierung des Vakuums während des Leerlaufes reduziert und die Emission verringert wird. Dieses Magnetventil jedoch klemmt manchmal, wodurch die Drosselklappe teilweise offengehalten wird. Es gab einen großen Automobilrückruf durch einen der Automobilhersteller, weil die dieses Ventil haltende Backe defekt war, wodurch bewirkt wurde, daß die Drosselklappe klemmte und teilweise offen blieb. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung dadurch überwunden, daß, falls das Abgas-Rezirkulierventil 12 fehlerhaft arbeitet, dieAn advantage of the system using the EGR valve according to the present invention is that the need for the use of solenoids, idle control valve and associated connections, as used in a known exhaust gas monitoring and control system is not applicable. the Valve plate 70 is designed so that fresh air during the braking phase of the internal combustion engine is drawn into the EGR valve 12. This fresh air is not diluted with exhaust gases because fresh air is also in the exhaust pipe enters. The fresh air enters the suction line in a controlled manner through the metering opening 71 the valve plate 70 and then flows through the recirculating device 12 and the nozzle 36 to the Carburetor 20, whereby the same metering effect is effected as that in known systems used solenoid control valve or accelerator valve in a greatly simplified manner. That Solenoid control valve of a known system keeps the throttle valve of the carburetor partially open, whereby what is achieved is that more air enters the intake line and the excessively rich mixture by reduction of the vacuum during idling and the emission is reduced. This solenoid valve, however sometimes sticks, keeping the throttle partially open. There was a major automobile recall by one of the automobile manufacturers, because the jaw holding this valve was defective, as a result of which caused the throttle valve to jam and remain partially open. This problem is caused by the The present invention is overcome in that, if the exhaust gas recirculation valve 12 malfunctions, the
Maschine lediglich im Leerlauf rauh läuft, die Drossel wird nicht klemmen noch wird die Maschine drehzahlmäßig hochlaufen, nur weil die Ventilplatte 70 fehlerhaft arbeitet.The machine only runs rough when idling, the throttle will not jam, nor will the machine speed run up just because the valve plate 70 is malfunctioning.
Selbst wenn das Ventil 12 vollständig ausgefallen ist, wird die Maschine 10 drehzahlmäßig nicht hochlaufen, sie wird vielmehr dazu neigen, stehenzubleiben aufgrund des nicht mehr ausgewogenen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, wiederum hervorgerufen durch den Luftüberschuß, der in die Ansaugleitung 18 einfließt.Even if the valve 12 has failed completely, the engine 10 will not speed up, Rather, it will tend to stand still due to the no longer balanced fuel-air ratio, again caused by the excess air flowing into the suction line 18.
Wenn die Maschine von einer Drehzahl von annäherungsweise 3000 Umdrehungen pro Minute auf eine Leerlaufdrehzahl von 650 Umdrehungen pro Minute abgebremst wird, ist die verstrichene Zeit länger als bei einer Maschine, die nicht mit einem EGR-Ventil 12 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Der Grund dafür besteht darin, daß durch die Ventilplatte 70 angesaugte Frischluft in die Ansaugleitung 18 über eine geeignete Öffnung in der Ansaugleitung oder über eine Zuführungsplatte, die zwischen dem Vergaser und der Ansaugleitung befestigt ist, eintritt, wodurch eine teilweise Öffnung der Drosselklappe simuliert wird. Wenn die Motorgeschwindigkeit einmal auf ungefähr 1000 Umdrehungen pro Minute abfällt, wird die Luft mit Abgasen verdünnt, wodurch eine geschlossene Drosselklappe simuliert wird und normale Leerlaufdrehzahl erhalten wird.When the machine increases from a speed of approximately 3000 revolutions per minute is braked at an idle speed of 650 revolutions per minute, the elapsed time is longer than an engine not equipped with an EGR valve 12 according to the present invention. The reason for this is that fresh air sucked in through the valve plate 70 enters the suction pipe 18 via a suitable opening in the suction line or via a feed plate, which is between the Carburetor and the intake pipe is attached, enters, causing a partial opening of the throttle valve is simulated. Once the engine speed drops to approximately 1000 revolutions per minute, the air is diluted with exhaust gases, which simulates a closed throttle valve and normal Idle speed is obtained.
Obgleich das in einem System ohne die universelle Düse 36 eingesetzte neuartige EGR-Ventil 12 Vorteile gegenüber einem ähnlichen System aufweisen würde, das nicht so ausgerüstet ist, ist es vorteilhafter, wenn das System die universelle Düse 36 enthält. Der F i g. 2 kann man entnehmen, daß die Düse 36 einen im wesentlichen L-förmigen Körper 80 umfaßt, der an einem Ende an eine Kupplung 81 angeschlossen ist, die wiederum an die Leitung 40 angeschlossen ist. Die Leitung 40 ist mit dem Auslaß des PCV-Ventils 34 verbunden. Ein Fitting 82 ist winklig mit der Kupplungsleitung 81 verbunden. Vom Fitting 82 erstreckt sich eine Ansaugleitung 84 nach innen. Die Querschnittsfläche des Kanals in der Leitung 84 muß kleiner sein als die Querschnittsfläche des Kanals im Körper 80. Die Querschnittsfläche des Kanals in der Leitung 84 wird dazu verwendet, den Abgas-Rezirkulierstrom zu dosieren, wenn sich die Ventilplatte 70 vom Ventilsitz am Ende der Leitung 61 entfernt befindet. Die Länge des Kanals in der Leitung 84 darf nicht kleiner sein als der zweifache Durchmesser des Kanals.Although the novel EGR valve 12 used in a system without the universal nozzle 36 has advantages would have compared to a similar system that is not so equipped, it is more advantageous if the System that includes the universal nozzle 36. The F i g. 2 it can be seen that the nozzle 36 is essentially a L-shaped body 80 comprises which is connected at one end to a coupling 81 which in turn is connected to the Line 40 is connected. The line 40 is connected to the outlet of the PCV valve 34. A fitting 82 is connected at an angle to the coupling line 81. A suction line 84 extends from the fitting 82 Inside. The cross-sectional area of the channel in conduit 84 must be less than the cross-sectional area of the Channel in body 80. The cross-sectional area of the channel in conduit 84 is used to direct the exhaust gas recirculation flow to be dosed when the valve plate 70 moves away from the valve seat at the end of the line 61 is located. The length of the channel in the line 84 must not be less than twice the diameter of the Canal.
Während des Leerlaufbetriebs der Maschine wird mit Frischluft gemischtes Abgas in die Ansaugleitung 18 über die Ansaugplatte 37 gesaugt. Es soll bemerkt werden, daß in einigen Fällen der Ansaugeinlaß in dem Vergaser ausgebildet sein kann anstatt in einer getrennten Ansaugplatte. Gase von der Leitung 42 gehen in den Kanal durch den Körper 80 über die Leitung 84 und die Öffnung 85. Während der Beschleunigung bewirken die von der Leitung 42, der Kupplung 82, der Leitung 84 und der Öffnung 85 kommenden Gase einen Unterdruck in der PCV-Verbindungsöffnung 86, wodurch der Gasstrom vom Kurbelgehäuse zum Vergaser durch die Öffnung 87 erleichtert wird, um die Spülung der Emissionen in dem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine zu unterstützen und dadurch das PCV-System zu unterstützen. When the engine is idling, exhaust gas mixed with fresh air is introduced into the intake line 18 sucked over the suction plate 37. It should be noted that in some cases the suction inlet in the Carburetor can be formed instead of in a separate suction plate. Gases from line 42 go into the channel through the body 80 via the conduit 84 and the opening 85. During the Acceleration is caused by the line 42, the coupling 82, the line 84 and the opening 85 coming gases create a negative pressure in the PCV connection opening 86, thereby facilitating the flow of gas from the crankcase to the carburetor through the opening 87 to reduce the purge of emissions in the To support the crankcase of the internal combustion engine and thereby support the PCV system.
In der Fig.8 ist eine weitere Modifikation des EGR-Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt Das EGR-Ventil 12 gemäß Fig.8 ist im wesentlichen dem Ventil der F i g. 2 bis 5 ähnlich, mit der Ausnahme, daß es eine Zweiplattenventilkonstruktion enthält. Zusätzlich zur Ventilplatte 70 ist ein Ventil 69 vorgesehen. Wie man der Fig.9 entnimmt ist das Plattenventil 69 der Ventilplatte 70 sehr ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Öffnung 68 im Zentrum größer ist als die Dosieröffnung 71 in der Ventilplatte 70 und daß der äußere Durchmesser der Ventilplatte 69 größer ist als der Ventilplatte 70. Beide Venfile 69 und 70 werdenIn Fig.8 is a further modification of the EGR valve according to the present invention shown. The EGR valve 12 according to FIG essential to the valve of FIG. 2 through 5, except that it is a two-plate valve design contains. In addition to the valve plate 70, a valve 69 is provided. As you can see from Fig. 9, that is Plate valve 69 is very similar to valve plate 70, except that the opening 68 in the center is larger than the metering opening 71 in the valve plate 70 and that the outer diameter of the valve plate 69 is greater than the valve plate 70. Both valves 69 and 70 are
ίο durch geeignete Führungen bzw. Führungsmittel zur Bewegung in Richtung auf Öffnungen 58 in der Trennplatte und die Leitung 61 und entgegengesetzt dazu geführt, so z. B. durch die Führungsbolzen bzw. Führungsstifte 72.ίο through suitable guides or guide means for Movement towards openings 58 in the divider plate and conduit 61 and opposite led to such. B. by the guide pins or guide pins 72.
Die Zweiplattenventileinheit 12, gezeigt in der F i g. 8, arbeitet im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie die Einfachventileinheit in den Fig. 2 bis 5, mit der Ausnahme, daß bei Betrieb mit hohen Drehzahlen, wie insbesondere in der F i g. 12 gezeigt ist, die Ventilplatte 69 fest gegen die Grundplatte 50 gedrückt wird, wobei die Öffnungen 58 geschlossen werden für den Fluß des Abgases und/oder der Luft. Die Fläche des Ventilplattenteils 69 ist ein wenig größer als die des Ventilplattenteils 70 und weist eine größere Öffnung 68 im Zentrum auf, die den Vakuumeffekt reduziert, wodurch die Ventilplatte 69 leichter auf den Auslaßdruck anspricht. Beim Betrieb mit hohen Drehzahlen drückt der Auslaßdruck die Ventilplatte 69 fest gegen die Grundplatte 50, wodurch der Druck zwischen denThe two-plate valve unit 12 shown in FIG. 8, works in essentially the same way like the single valve unit in FIGS. 2 to 5, with the exception that when operating at high speeds, such as especially in FIG. 12 is shown, the valve plate 69 is pressed firmly against the base plate 50, wherein the openings 58 are closed to the flow of exhaust gas and / or air. The area of the valve plate part 69 is a little larger than that of the valve plate part 70 and has a larger opening 68 in the center which reduces the vacuum effect, making the valve plate 69 more responsive to the outlet pressure. When operating at high speeds, the outlet pressure presses the valve plate 69 firmly against the Base plate 50, whereby the pressure between the
jo Ventilplatten 69 und 70 erhöht wird, welcher wiederum mehr Abgase durch die Dosieröffnung 71 in der Ventilplatte 70 hindurchdrückt. Dadurch wird eine größere Abgas-Rezirkulation unter dem Vergaser 20 hervorgerufen und weniger durch den Luftfilter 22, wodurch die Reduzierung des volumetrischen Wirkungsgrades bzw. des Füllungsgrades, hervorgerufen durch Rückzirkulierung heißer Gase, in den Einlaß des Vergasers eliminiert wird.jo valve plates 69 and 70 is increased, which in turn pushes more exhaust gases through the metering opening 71 in the valve plate 70. This creates a greater exhaust gas recirculation caused under the carburetor 20 and less through the air filter 22, whereby the reduction of the volumetric efficiency or the degree of filling caused by circulating hot gases back into the inlet of the carburetor.
Während des Betriebes im unteren Drehzahlbereich (Fig. 13) ist das Volumen und der Druck der in den Ventilkörper 46 eintretenden Abgase klein. Daher werden Abgase über die Dosieröffnung 71 in den Ventilteil 70 eingesaugt und treten in die Ansaugleitung 18 unter dem Vergaser 20 ein. Während dieses BetriebesDuring operation in the lower speed range (Fig. 13), the volume and pressure in the Valve body 46 entering exhaust gases small. Therefore, exhaust gases are via the metering opening 71 in the Valve part 70 sucked in and enter the suction line 18 under the carburetor 20. During this operation
4> bei niedriger Drehzahl bewegt sich die Ventilplatte 69 aufgrund der positiven und negativen Drucke in der Abgasleitung auf seinen Ventilsitz zu bzw. entfernt sich von diesem. Dadurch wird erreicht, daß Frischluft in den Ventilkörper 46 über Öffnungen 58 in der Grundplatte 50 eintritt, wo sie mit den Abgasen gemischt wird und dann durch die Dosieröffnung 71 in die Ansaugleitung 18 gesaugt wird.4> at low speed the valve plate 69 moves due to the positive and negative pressures in the exhaust pipe towards or away from its valve seat of this. This ensures that fresh air enters the valve body 46 via openings 58 in the base plate 50 enters, where it is mixed with the exhaust gases and then through the metering opening 71 into the suction line 18 is sucked.
Die F i g. 10 zeigt die Stellungen der Ventilplatten 69 und 70 während des Leerlaufbetriebes und der Abbremsphase. Die F i g. 11 stellt die Position der Ventile 69 und 70 während des Beschleunigungsbetriebes dar. Die F i g. 12 zeigt die Ventile 69 und 70 während des Betriebes im hohen Drehzahlbereich. Die Fig. 13 zeigt die Stellung der Ventile bei Betrieb im niedrigen Drehzahlbereich.The F i g. 10 shows the positions of the valve plates 69 and 70 during idle operation and the Deceleration phase. The F i g. 11 shows the position of valves 69 and 70 during the accelerate operation represents. The F i g. 12 shows valves 69 and 70 during of operation in the high speed range. Fig. 13 shows the position of the valves when operating in the low Speed range.
Es ist klar, daß das Abgas-Rezirkulierventil auf der Abgasleitung, dem Wärmesteigrohr oder der Leitung des Kopfteils montiert werden kann. Die Abgase sollten in das EGR-Ventil von der Abgasleitung, dem Wärmesteigrohr oder dem Ahgasrohr her eintreten.It is clear that the exhaust gas recirculation valve on the Exhaust pipe, the heat riser pipe or the pipe of the head part can be installed. The exhaust gases should enter the EGR valve from the exhaust pipe, heat riser pipe, or gas pipe.
In den Fig. 14 bis 21 ist eine verbesserte Ausführungsform eines Abgas-Rezirkulierventiles dargestellt Der Aufbau des Ventiles 112 ist sehr ähnlich demjenigen14-21 there is an improved embodiment of an exhaust gas recirculation valve. The structure of the valve 112 is very similar to that
des Ventiles 12, mit der Ausnahme, daß die zwei Plattenventile 169 und 170 auf gegenübei liegenden Seiten der Trennplatte 150 angeordnet sind, während in der Ausführungsform gemäß den Fig. 10 bis 12 die Ventilplatten 69 und 70 auf der gleichen Seite der Grundplatte 50 angeordnet sind.of the valve 12, with the exception that the two plate valves 169 and 170 are arranged on opposite sides of the partition plate 150, while in the embodiment according to FIGS .
Es soll nun die Arbeitsweise des Ventils betrachtet werden: In der Fig. 14 ist die Stellung der Teile während des Leerlaufbetriebes dargestellt. Während des Leerlaufbetriebes sitzt das Plattenventil 169 fest auf dem Sitz am Ende der Leitung 161 auf ui:d das Plattenoder Tellerventil 170 ist abgehoben gegen die Trennplatte 150, derart, daß ein voller Strom an Frischluft von der Leitung 156 durch den Einlaßteil 154 und die Öffnungen 158 in der Trennplatte 150 vorhanden ist. Ein Teil der Frischluft wird durch die Dosieröffnung 168 in dem Plattenventil 169 hindurchgehen und durch die Leitung 161 zu der Düse 36 strömen, von wo er in die Ansaugleitung 18 gelangt. Ein Teil der Frischluft strömt aufgrund der in der Abgasleitung herrschenden Schwingungen zurück zur Abgasleitung und dann aufwärts durch die Auslaßventile während der Ventilüberschneidungsperiode zurück in den Zylinder, wo sie mit der einfließenden Ladung der Kraftstoff-Luft-Mischung vermischt wird.The mode of operation of the valve will now be considered: FIG. 14 shows the position of the parts during idling operation. During idle operation, the plate valve 169 sits firmly on the seat at the end of the line 161 ui: d the plate or poppet valve 170 is raised against the partition plate 150 such that a full flow of fresh air from the line 156 through the inlet portion 154 and the openings 158 is present in the partition plate 150 . Some of the fresh air will pass through the metering opening 168 in the plate valve 169 and flow through the line 161 to the nozzle 36, from where it will enter the suction line 18. Some of the fresh air, due to the vibrations in the exhaust pipe, flows back to the exhaust pipe and then up through the exhaust valves during the valve overlap period back into the cylinder where it is mixed with the incoming charge of the fuel-air mixture.
In der Fig. 15 ist die Stellung der Plattenventile 169 und 170 während der Beschleunigungsphase der Maschine dargestellt. Die Abgase drücken das Plattenventil 169 gegen die Trennplatte 150, wodurch die Durchgänge bzw. Kanäle 158 und 158a in der Trennplatte 150 für den Abgasstrom geschlossen werden. Die Abgase erreichen einen Druck von 6,9 χ 103 N/m2 bis 48,3 χ 10J N/m2 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine und dem Schalldämpfersystem. Diese Abgase strömen dann aufwärts durch die Leitung 161, die völlig offen ist, da das Plattenventil 169 von seinem Sitz am Ende der Leitung 161 entfernt ist. Die Gase können zum PCV-System strömen und dann in das Ansaugleitungssystem Während der Beschleunigungsphase der Maschine tritt keine Frischluft in das System ein, da das Ventil 170 auf seinem Sitz 113 aufsitzt, der innerhalb des Abdeckteils 154 des Gehäuses 112 gebildet wird.15 shows the position of the plate valves 169 and 170 during the acceleration phase of the machine. The exhaust gases press the plate valve 169 against the partition plate 150, whereby the passages or channels 158 and 158a in the partition plate 150 are closed for the exhaust gas flow. The exhaust gases reach a pressure of 6.9 χ 10 3 N / m 2 to 48.3 χ 10 J N / m 2 , depending on the speed of the machine and the silencer system. These exhaust gases then flow up through line 161, which is fully open since plate valve 169 is removed from its seat at the end of line 161. The gases can flow to the PCV system and then into the intake line system. During the acceleration phase of the engine, no fresh air enters the system, since the valve 170 is seated on its seat 113 , which is formed within the cover part 154 of the housing 112 .
In der Fig. 16 ist das EGR-Ventil 112 während des Betriebes mit hohen Drehzahlen der Maschine dargestellt. Bei diesen hohen Drehzahlen ist die Platte 169 gegen seinen Sitz am Ende der Leitung 161 abgerückt aufgrund des Vakuums im Ansaugleitungssystem, welches in der Größenordnung von 254 bis 406 Torr liegen kann. Der Abgasdruck drückt das Plattenventil 170 gegen die Dichtung 113. Die in das EGR-System eintretenden Abgase strömen in das Ansaugleitungssystem und werden dann gesteuert weitergeleitet durch die Dosieröffnung 168 in der Platte 169. Es soll vermerkt werden, daß die Dosieröffnung 168 in der Platte 169 eine gekennzeichnete öffnung aufweist, deren Fläche bestimmt ist durch die Verrückung der Maschine mit der das EGR-Ventil 112 verwendet wird. Die Öffnungsfläche der öffnung 168 zur dritten Potenz ist der M aschinen verrückung direkt proportional. Wie gezeigt sitzt das Zungen- oder Plattenventil 170 auf dem Ventilsitz 113 auf. Die Auslaßdrucke werden ausreichend hoch, so daß sie das Zungenventil in den geschlossenen Zustand drücken und einen Druck in der EGR-Kammer 160 aufbauen können, wodurch mehr Abgase durch die Dosieröffnung 168 gedrückt werden. Das Ventil 170 unterbricht den Strom der Abgase und verhindert, daß sie durch das Frischluftsystem in das Luftfilter zurückströmen, von wo sie in den Vergaser eintreten könnten und dann eine überreiche Luft-Kraftstoff-Mischung hervorrufen könnten.FIG. 16 shows EGR valve 112 during high-speed operation of the engine. At these high speeds, the plate 169 has moved away from its seat at the end of the conduit 161 due to the vacuum in the intake manifold, which can be on the order of 254 to 406 Torr. The exhaust gas pressure pushes the plate valve 170 against the seal 113. The entering the EGR system exhaust gases flow into the air sampling pipe and forwarded then controlled by the metering orifice 168 in the plate 169. It should be noted that the metering orifice 168 in the plate 169 has a marked opening, the area of which is determined by the displacement of the engine with which the EGR valve 112 is used. The opening area of the opening 168 to the third power is directly proportional to the machine displacement. As shown, the reed or plate valve 170 rests on the valve seat 113 . The outlet pressures become sufficiently high that they can force the reed valve closed and build up pressure in the EGR chamber 160 , thereby forcing more exhaust gases through the metering orifice 168. Valve 170 interrupts the flow of exhaust gases and prevents them from flowing back through the fresh air system into the air filter, from where they could enter the carburetor and create an over-abundant air-fuel mixture.
In der Fig. 17 sind die Positionen der Ventilkomponenten während der Abbremsphase der Maschine dargestellt. Das Plattenventil 169 sitzt fest auf seinem Sitz am Ende der Leitung 161 aufgrund des hohen Vakuums in der Ansaugleitung auf. Frischluft kann nun in das EGR-Ventil 112 durch den Einlaßteil 154 und die öffnungen 158 in der Trennplatte 150 eintreten. Das Zungenventil liegt dicht an der Trennplatte 150 an und gestattet damit den freien Fluß frischer Luft in das EGR-System. Die in das EGR-Ventil 112 eintretende Frischluft strömt durch die öffnung 168 in der Platte 169 und in die Düse 36, wo sie in das Ansaugleitungssystem eintritt und dadurch das hohe Vakuum in dem Vergaserieerlaufkreis verringert. Dieses reduziert das Kraftstoff-Luft-Verhältnis während der Abbremsphase. Frischluft kann außerdem in die öffnung oder den Kanal in dem Einlaßabschnitt 154 eintreten und durch die Leitung 148 hindurchströmen, wodurch die Pumpwirkung verringert wird, die durch die Kolben hervorgerufen wird, wenn das Drosselventil geschlossen ist, und es ist kein Raum für die Zylinder vorhanden, um Frischluft zurück durch das Abgassystem und durch das Auslaßventil während der Ventilüberschneidungsperiode in die Zylinder zu saugen, wo sie mit der einströmenden überreichen Luft-Kraftstoff-Mischung gemischt wird, um auf diese Weise eine noch brennbare Kraftstoff-Luft-Mischung zu erzeugen. Verbrennung findet statt, wodurch die Bildung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid verringert wird.17 shows the positions of the valve components during the braking phase of the machine. The plate valve 169 sits firmly on its seat at the end of the line 161 due to the high vacuum in the suction line. Fresh air can now enter the EGR valve 112 through the inlet part 154 and the openings 158 in the partition plate 150 . The reed valve fits tightly against the partition plate 150 , allowing fresh air to flow freely into the EGR system. The fresh air entering the EGR valve 112 flows through the opening 168 in the plate 169 and into the nozzle 36, where it enters the intake line system and thereby reduces the high vacuum in the carburetor circuit. This reduces the fuel-air ratio during the braking phase. Fresh air can also enter the port or passage in the inlet section 154 and pass through the conduit 148, thereby reducing the pumping action created by the pistons when the throttle valve is closed and there is no room for the cylinders, to draw fresh air back through the exhaust system and through the exhaust valve into the cylinders during the valve overlap period where it is mixed with the incoming overflowing air-fuel mixture to create a still combustible fuel-air mixture. Combustion takes place, which reduces the formation of hydrocarbons and carbon monoxide.
In der F i g. 18 ist die Position der Ventile 169 und 170 im EGR-Ventil 112 während des Betriebes bei niedriger Drehzahl dargestellt. Das Zungenventil 170 entfernt sich von seinem Sitz, so daß auf diese Weise die in das EGR-Ventil 112 eintretenden Abgase und Frischluft durch den Einlaßteil 154 durch die öffnung 158 und durch die öffnung 168 in dem Plattenventil 169, das auf der Leitung 161 aufsitzt, in die Leitung 161 und dann in das Ansaugleitungssystem strömen können. Zur gleichen Zeit können wegen des Differenzdruckes in dem EGR-Ventil 112 Abgase von der Leitung 148 in die Kammer in dem EGR-Ventil 112 unterhalb der Dosieröffnung 168 eintreten und durch die Dosieröffnung zu der Düse 36 strömen. Beim Betrieb mit niedrigen Drehzahlen tritt sämtliche Frischluft und treten sämtliche Abgase durch die Dosieröffnung 168 im Zentrum der Platte 169 in die Düse ein.In FIG. 18 shows the position of valves 169 and 170 in EGR valve 112 during low speed operation. The reed valve 170 moves away from its seat, so that in this way the exhaust gases and fresh air entering the EGR valve 112 through the inlet part 154 through the opening 158 and through the opening 168 in the plate valve 169, which is seated on the line 161, can flow into line 161 and then into the suction line system. At the same time, because of the differential pressure in EGR valve 112, exhaust gases from line 148 can enter the chamber in EGR valve 112 below metering port 168 and flow through the metering port to nozzle 36. When operating at low speeds, all fresh air and all exhaust gases enter the nozzle through the metering opening 168 in the center of the plate 169.
In der F i g. 20 ist eine Draufsicht auf die Trennplatte 150 dargestellt. Man erkennt eine zentral gelegene Vielzahl von Löchern oder einen inneren Kreis von Löchern 158a kleinerer Größe und einen äußeren Kreis größerer Löcher 158. Außerdem ist nahe der peripheren Kante der Trennplatte 150 eine Vielzahl von Löchern 173 vorgesehen zur Aufnahme von Schrauben 152, die den Einlaßteil 154 an dem Hauptkörper 146 des EGR-Ventils 112 befestigen. Falls gewünscht, kann der innere Kreis von Löchern 158a durch ein einziges zentrales Loch ersetzt werden.In FIG. 20, a top view of the partition plate 150 is shown. One recognizes a centrally located plurality of holes or an inner circle of holes 158a of smaller size and an outer circle of larger holes 158. In addition, the partition plate 150 is a plurality of holes 173 are provided for receiving screws 152 near the peripheral edge of the inlet portion 154 to the main body 146 of the EGR valve 112 . If desired, the inner circle of holes 158a can be replaced with a single central hole.
In den Fig. 19 und 21 ist die Konstruktion des Gehäuses 112 besser dargestellt sowie die Mittel zur Bewegung der Plattenventile in Richtung auf ihre Sitze oder von diesen weg. Aus der Fig. 19 entnimmt man, daß das Plattenventfl 169 im wesentlichen ein massives oder nichtdurchlöchertes Plattenteil ist mit einer einzigen zentralen Dosieröffnung 168. Auf den Seitenwänden des Gehäuses 146 sind nach innen weisende19 and 21 better illustrated the construction of the housing 112 and the means for moving the plate valves toward or away from their seats. From Fig. 19 it can be seen that the plate valve 169 is essentially a solid or non-perforated plate part with a single central metering opening 168. On the side walls of the housing 146 are inwardly facing
Vorsprünge oder Führungsmittel 180,181,182 und 183 vorgesehen, um die Bewegung der Platte 169 in Richtung auf ihren Sitz i»oi Ende der Leitung 161 zu oder von diesem weg zu führen. In einigen Umgebungen wurde herausgefunden, daß dieses Führungsmittel der Platte 169 funktionell so gestaltet ist, als währen Bolzen oder Stifte an dem Inneren des Gehäuses und/oder der Trennplatte befestigt und durch geeignete öffnungen in dem Platten ventil 169 zur Führung desselben hindurchgeführt. Projections or guide means 180, 181, 182 and 183 are provided to guide the movement of the plate 169 in the direction of its seat at the end of the line 161 to or away from it. In some environments it has been found that this guide means of the plate 169 is functionally designed as while bolts or pins are attached to the interior of the housing and / or the partition plate and passed through suitable openings in the plate valve 169 for guiding the same.
Aus der Fig.21 entnimmt man, daß ähnliche Führungsmittel zum Führen des Venlils 170 bezüglich seines Sitzes 113 vorgesehen sind. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 186, 187, 188 und 189 erstrecken sich aufwärts vom Boden des Einlaßteils 154. Der innere Durchmesser der innersten Fläche der Führungsmittel 186, 187, 188 und 189 liegt gerade außerhalb des maximalen Durchmessers des Zungenventils 170. Die Führungsmittel stützen das Platten- oder Tellerventil 170 auf diese Weise bei der Bewegung in Richtung auf den Ventilsitz oder von diesem weg mit minimaler Reibung ab.From FIG. 21 it can be seen that similar guide means are provided for guiding the valve 170 with respect to its seat 113 . A plurality of protrusions 186, 187, 188 and 189 extend upward from the bottom of inlet portion 154. The inner diameter of the innermost surface of guide means 186, 187, 188 and 189 is just outside the maximum diameter of reed valve 170. The guide means supports the panel - or poppet valve 170 in this way with minimal friction as it moves toward or away from the valve seat.
In der Fig.22 ist eine weitere Modifikation eines Abgas-Rezirkulierventils gezeigt. Das Abgas-Rezirkulierventil 212 ist funktionell ähnlich dem Ventil 112 der Fig. 14 bis 18 mit einigen konstruktiven Verbesserungen. Die Ventilsitze 261 und 2131 sind aus einem geeigneten Material gebildet, beispielsweise rostfreiem Stahl, und sind in den Körper oder das Gehäuse 246 und die Abdeckung 244 eingearbeitet. Die Führungsmittel umfassen Bolzen oder Stifte 272, die an der Trennplatte 250 befestigt sind, und erstrecken sich in Ausnehmungen im Körper 246 und der Abdeckung 254 zum Halten der Enden der Bolzen oder Stifte 272 Die Bolzen 272 erstrecken sich durch Löcher in der Platte 269 und die unteren Abschnitte der Bolzen umfassen oder führen die Platte 272.A further modification of an exhaust gas recirculation valve is shown in FIG. The exhaust gas recirculation valve 212 is functionally similar to the valve 112 of FIGS. 14-18 with some design improvements. The valve seats 261 and 2131 are formed from a suitable material, such as stainless steel, and are machined into the body or housing 246 and cover 244. The guide means include bolts or pins 272 attached to the partition plate 250 and extend into recesses in the body 246 and cover 254 for holding the ends of the bolts or pins 272. The bolts 272 extend through holes in the plate 269 and the Lower portions of the bolts encompass or guide plate 272.
ίο Die jüngsten Testergebnisse sind nachfolgend in Form von Tabellen dargestellt Jeder Test wendet die California Air Resources Board's CVS-I Hot Start Standards an. Die Ergebnisse sind in Gramm pro Meile bzw. in Gramm pro 1,609 km ausgedrückt Die Tabelle 1ίο The most recent test results are below in Presented in the form of tables Each test applies to the California Air Resources Board's CVS-I Hot Start Standards. The results are expressed in grams per mile and grams per 1.609 km, respectively. Table 1
is gibt die Ergebnisse für einen 1969-Ford Mustang wieder, der eine 302 CI D-Maschine, einen 2-Venturi-Vergaser mit automatischer Übertragung hatte. Die Tabelle II gibt die Ergebnisse für einen 1969-Plymouth mit einer 440 CID-Maschine, einem 4-Venturi-Vergaser mit automatischer Übertragung wieder. Die Tabelle III gibt die Ergebnisse für einen 1970-Ford Maverick mit einer 170-CID-Maschine, einem 1-Venturi-Vergaser mit automatischer Über;ragung wieder. Ausgedehntere Vortests, vervollständigt für die California Air Resources Board am oder um den 25. Oktober 1972 untermauern die spezifischen Daten, die in den nachfolgenden Tabellen I, II und III dargestellt sind.is gives the results for a 1969 Ford Mustang again who had a 302 CI D engine, a 2 venturi carburetor with automatic transmission. the Table II gives the results for a 1969 Plymouth with a 440 CID engine, a 4 venturi carburetor with automatic transmission again. Table III reports the results for a 1970 Ford Maverick a 170 CID machine, a 1 venturi carburetor with automatic transfer again. More extensive pre-tests completed for California Air Resources Board on or about October 25, 1972 underpin the specific dates set out in the Tables I, II and III below are shown.
Durch die vorliegende Erfindung wurde ein verbessertes System zur Überwachung und Steuerung der Abgase vorgeschlagen unter Anwendung einer Abgas-Rezirkulierung zum Reduzieren der Verunreinigungen, die während des Maschinenbetriebes gebildet werden, ohne daß die Maschinenleistung, -stärke und -Wirtschaftlichkeit wesentlich beeinträchtigt wird. Die vorliegende Erfindung reduziert die Spitzenarbeitstemperaturen in den Zylindern, die Brenndauer wird gesteuert und die Stickoxidabgabe wird reduziert. Die vorliegende Erfindung offenbart im wesentlichen ein EGR-Ventil mit einem Einzelplattenventil oder einem Doppelplattenventil, das den Anteil des rezirkulierten Abgases und den Anteil an Frischluft steuert, der zur Belüftung aus der Atmosphäre genommen wird, wobei das EGR-Ventilsystem automatisch auf die Differentialdrucke in dem Abgasleitungssystem, dem Ansaugleitungssystem und der Umgebungsluft oder der Frischluft anspricht.The present invention provides an improved system for monitoring and controlling the Proposed exhaust gases using exhaust gas recirculation to reduce pollutants, which are formed during machine operation without affecting machine performance, strength and economy is significantly impaired. The present invention reduces peak working temperatures in the cylinders, the burning time is controlled and the nitrogen oxide emission is reduced. the The present invention essentially discloses an EGR valve with a single plate valve or a Double plate valve that controls the proportion of recirculated exhaust gas and the proportion of fresh air that is used Ventilation is taken from the atmosphere, the EGR valve system automatically responding to the differential pressures in the exhaust pipe system, the intake pipe system and the ambient air or the fresh air appeals to.
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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