DE2353925C3 - 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 Verbrennungskraftmaschinea 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 a to reduce. The increased amount of contaminants released into the atmosphere due to the increasing use of vehicles with internal combustion engines is a concern with regard to the health and well-being of humans as well as other living organisms evoked. A method of reducing the pollutants emitted from internal combustion engines consists in sealing the system and some of the gases from the crankcase to feed mixed exhaust gases into the suction line. Such a method is given in US Pat. No. 3,362,386. The arrangement specified in the cited patent is relatively complicated and reduced undesirable the exhaust gas temperature before the intake manifold exhaust gases mixed with the crankcase gases be fed back. The arrangement does not provide for the introduction of 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 zugeführt, wenn die maximale Ausnutzung des volumetrischen Wirkungsgrades gefordert wird. In allen anderen Fällen gehen die Gase Ober 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 zusteuern.Another arrangement for reducing pollution from internal combustion engines is known from US-PS 27 22 927 In 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 fed in when the maximum utilization of the volumetric efficiency is required. In all other cases they go Gases out through the exhaust pipe. This arrangement is very complicated, since it has controls, diaphragms and associated compounds are used, and are incapable of releasing impurities at all 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 brr 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, they get into the machine and cause disturbances to get into 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 Umgebungsluft 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 Automobile 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 billig herzustellen und sowohl in gebrauchte als auch in neue Kraftfahrzeuge eingebaut werden kann.Internal combustion engine with improved exhaust gas recirculation device to create that are relatively cheap to manufacture and 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 Rezirkuliereianchtung eine Düse zum Zuführen von Frischluft und Abgas in die Ansaugleitung und zum Spülen der Kurbelgehäusegase der Verbrennungskraftmaschine auf. Hierdurch wird die Spülung und Reinigung der Kurbelgehäuseemissionen unterstütztAccording to a further development of the invention, the recirculation device has a nozzle for supplying 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 Unteransprüchen angegeben. Durch diese Weiterbildungen werden verschiedene Vorteile erreicht Die Abgase des Motors werden ohne wesentliche 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, ohne die Menge an Stickstoffoxyden und allgemein Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd, Aldehyden und die Kohlenwasserstoff-Reaktionsfähigkeit zu reduzieren. Further developments of the invention are specified in the remaining subclaims. Through this Further developments, various advantages are achieved. The exhaust gases from the engine are produced without substantial Impairment of performance reduced Fresh intake air is used while the machine is in operation taken care of via the plate valve, which is automatic reacts to the different atmospheric pressure in the suction line and the exhaust line, without the amount of nitrogen oxides and generally hydrocarbons, carbon monoxide, aldehydes and reduce hydrocarbon reactivity.
Außerdem wird durch die weiteren Ausbildungen der Erfindung erreicht, daß der Strom des Abgases und vier Frischluft genauer gesteuert wird.It is also achieved by the further embodiments of the invention that the flow of exhaust gas and four Fresh air is controlled more precisely.
Einzelheiten der Erfindung und ihrer weiteren Ausbildungen und der damit erreichten Vorteile sollen anhand der beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher erläutert werden.Details of the invention and its further developments and the advantages achieved therewith are intended are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigt:It shows:
F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem neuartigen Verunreinigungsüberwachungs- und Reguliersystem gemäß der so vorliegenden Erfindung,F i g. 1 is a schematic view of an internal combustion engine with a new contamination monitoring and regulation system according to the so 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 verschiedene Arbeitsstellungen des Plattenventils innerhalb eines modifizierten Abgas-Rezirkulierventils der vorliegenden Erfindung dargestellt sind,3, 4 and 5 detailed cross-sections in which different working positions of the plate valve within a modified exhaust gas recirculation valve of the present invention are shown,
Fig.6 eine Draufsicht auf eine in dem Abgas-Rezirkulierventil gemäß den Fig.3 bis 5 verwendete Abtrennplatte,6 is a plan view of one in the exhaust gas recirculation valve partition plate used in accordance with FIGS. 3 to 5,
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 is a plan view of an in the exhaust gas recirculation valve according to FIGS. 3 to 5 typical plate valve used,
F i g. 8 ein Querschnitt einer weiteren Auiführungsb5 form des Abgas-Rezirkulierventils,F i g. 8 shows a cross section of a further embodiment 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. 9 shows a plan view of a device in the embodiment according to FIG. 8 secondary plate valve used,
Fig. 10,11,12 und 13 Querschnitte des modifiziertenFigures 10, 11, 12 and 13 are cross-sections of the modified
Abgas-Rezirkulierventils gemäß F i g. 8, das die Positionen der Doppeiplattenventile während verschiedener Maschinenbetriebsweisen darstellen,Exhaust gas recirculation valve according to FIG. 8 showing the positions of the double plate valves during various Represent machine operating modes,
F i g. 14,15,16,17 und 18 Querschnitte einer weiteren Modifikation des Abgas-Rezirkulierventils, das verschiedene Arbeitspositionen des Doppelplattenventils darstellt,F i g. 14,15,16,17 and 18 cross-sections of another Modification of the exhaust gas recirculation valve, the different working positions of the double plate valve represents
Fig. 19 ein Querschnitt durch das Abgas-Rezirkulierventil gemäß F i g. 15 entlang der Linie 19-19,19 shows 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 Fig. 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 Fig. 1 ist ein verbessertes System zur Überwachung und Steuerung von Verunreinigungen für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt, das Gegpnctanrl rlpr vnrlipgpnHpn F.rfinHiing ist Dip 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 system for monitoring and controlling contamination for an internal combustion engine is shown, the Gegpnctanrl rlpr vnrlipgpnHpn F.rfinHiing is Dip internal combustion engine 10 using the pollution monitoring and control device 12 may be of conventional construction and may include an engine block 14 having a pan attached to is attached to the bottom of the block and which cooperates with the block 14 such that a crankcase is formed. The usual pistons can be actuated in the cylinders located in the engine block 14, with the block is closed on the top by a cylinder head 16a and a valve cover 16.
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.
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 are located. The engine 10 has a flywheel 15 and the other conventional ones Accessories on.
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 angeschlossen.Although it is possible. the system according to the invention use to monitor and control contamination in a system that is not an inevitable Has shaft housing ventilation valve (PCV valve), such valves are built into new types of machines and it is desirable that the system according to the present invention with a system that a PCV valve (34), compatible is that of the invention 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 is 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 Ansauglei-It is known to be an effective device includes recirculating exhaust gas to reduce nitrogen oxide emissions by recirculation part of the exhaust gas from the exhaust pipe and by recirculating this gas through the suction pipe
tung 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 eine 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 der 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 Frischliiftheliifiiing 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.tion in the machine can be 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, since if the recirculation is too strong, the proportion of hydrocarbons and carbon monoxide increases and the efficiency and driving characteristics of the motor vehicle deteriorate. The present invention proposes one 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 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, contributes the present invention, which provides controlled fresh air lifting from the atmosphere, adds to this helping to reduce the adverse impact, reducing the amount of impurities emitted by the engine are formed and released, is advantageously reduced. It has also been shown that for use of the system according to the invention, the engine temperature 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 Körner 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 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, zur Herstellung einer Verbindung mit der Kammer 60 des Ventilkörpers 46. Eine Auslaßkupplung 62 wiederum verbindet den Ventilkörper 46 mit Her Leitung 42. die mit der Düse 36 verbunden ist Innerhalb der KammerAn exhaust gas recirculation valve 12 and the nozzle 36 are shown in more detail in FIG. 2. The grain or housing 46 of the exhaust gas recirculation valve (EGR valve) 12 is connected to the exhaust pipe 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 Screws 52, which also hold an inlet coupling 54 on the 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 establishing a connection with the chamber 60 of the Valve body 46. An outlet coupling 62 in turn connects the valve body 46 with Her line 42. the connected to nozzle 36 is within the chamber 60 151 eine Vemiipiauc 70 allgcuiunci, ilic auwciiiscinu60 151 a Vemiipiauc 70 allgcuiunci, ilic auwciiiscinu mit der öffnung 58 und dem Leitungs-Ventilsitz 61 zusammenwirkt, um den Strom an Frischluft und Abgasen in das Verunreinigungs-, Überwachungs- und Steuersystem genau zu regulieren. Führungsmittel 72 führen die Bewegung der Ventilplatte 70 abwechselnd in Richtung auf die öffnungen 58 in der Grundplatte 50 und den Leitungsventilsitzen 61 und entgegengesetzt dazu. Wie gezeigt, können die Führungsmittel T* die Form von Bolzen haben, die 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.cooperates with the opening 58 and the conduit valve seat 61 to precisely regulate the flow of fresh air and exhaust gases into the pollution, monitoring and control system. Guide means 72 guide the movement of the valve plate 70 alternately in the direction of the openings 58 in the base plate 50 and the line valve seats 61 and in the opposite direction. As shown, the guide means T * may be in the form of bolts attached to the base plate 50 and mounted in openings in the valve plate 70 so that the valve plate 70 can slide on the bolt 72 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 the conduit 48 a, which is connected either to a so-called heat riser pipe 24a or the exhaust pipe 24, fresh air enters into the EGR valve 12 from the air cleaner 22 via the line 56, the inlet coupling 54 and the openings 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 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 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 dk. Zumeß- oder Dosieröffnung 71 im Zentrum der Ventilplatte 70 und durch die Düse 36 in die 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 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 allen 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 . When the engine is idling, fresh air flows into the recirculation valve, mixing with the exhaust gases, and is passed through dk. Metering or metering opening 71 in the center of the valve plate 70 and sucked through the nozzle 36 into the 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 EGR valve 12, where they are mixed with the incoming fresh air generated by the suction pressure via the metering port 71 and valve plate 70 plus negative impulses 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 can reach all cylinders without loss of condensation. This automatically results in a lean mix without a rough idle occurring.
Während des Betriebes mit niedrigen Drehzahlen (Fig. 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 FrischluftDuring 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 with fresh air entering the intake line 18 stung 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.enter the volumetric !! Efficiency or the degree of filling is reduced due to the overheating and the displacement of the incoming air. Therefore, all of the exhaust gases recirculated during the acceleration phase go below the carburetor 20 through.
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, thereby diluting the air-fuel mixture reduced by exhaust gases and therefore better combustion 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 swinging of the valve plate 70 keeps the valve seat at the bottom of the line 61 and the metering opening 71 in the valve plate 70 clean. It just occurs filtered air from the carburetor air filter 22 via the clutch 54 into the EGR valve 12. The valve plate 70 is determined by the differential pressure in the exhaust pipe, in the intake pipe and by the ambient pressure controlled, in a suitable and accurate manner, the flow of, if necessary, introduced exhaust gases and Control fresh air. The valve plate 70 automatically responds to the pressure applied to 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 derAn advantage of the system that the EGR valve according to Used in the present invention is that it eliminates the need for the use of solenoids, idle control valve, and associated connections such as are used in a known emission control and control system. the Valve plate 70 is designed so that during the
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Während des Betriebes mit höheren Drehzahlen (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 at higher speeds (Fig. 3) the positive pulses are stronger than the negative impulses in the exhaust pipe. Therefore, no fresh air is drawn into the recirculation valve. That Intake line system 18 only sucks exhaust gases through the metering opening 71 in the valve plate 70, and exhaust gases also exit through openings 58 and pass through line 56 through the carburetor air filter. These exhaust gases reduce the nitrogen oxides.
Wenn die Maschine beschleunigt wird, wird die Ventilplatte 70 gegen die Grundplatte 50 gedruckt, 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 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 Maximallei-When the machine is accelerated, the valve plate 70 is pressed against the base plate 50, the openings 58 being 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 as the valve plate 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 the maximum
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luft 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 überreiche 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 dieair 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 excess mixture is reduced by reducing it 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 automakers because of the that valve holding jaw was defective causing the throttle to jam and partially remained open. This problem is overcome by the present invention in that. if the exhaust gas recirculation valve 12 is malfunctioning
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 run up in terms of speed just because the valve plate 70 is defective is working.
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 LuftüberschuG, tier 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 stop because of the no longer balanced fuel-air ratio, again caused by the Excess air that flows into the intake 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 through the valve plate 70 into the suction line 18 via a suitable opening in the suction line or via a supply plate which is located 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-Rewesentlichen dem Ventil der F i g. 2 bis ü ähnlich, mit der Ausnahme, daß es eine Zweiplattenventilkonstruktion enthält. Zusätzlk Ί 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 Ventile 69 und 70 werden 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.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. It can be seen from FIG. 2 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 Passage in body 80. The cross-sectional area of the passage in conduit 84 is used to convey the exhaust gas essentials to the valve of FIG. 2 to ü similar, with the Except that it contains a two-plate valve construction. In addition to valve plate 70, there is a valve 69 intended. As can be seen from FIG. 9, the plate valve 69 is very similar to the valve plate 70, with the 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 larger than the valve plate 70. Both valves 69 and 70 are by suitable guides or guide means for movement in the direction of openings 58 in the Separating plate and the line 61 and guided opposite thereto, so z. 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 F i g. 2 bis 5, mit der Ausnahme, daß bei Betrieb mit hohen Drehzahlen, wie insbesondere in der Fig. 12 gezeigt ist, die Ventiiplattt 69 fest gegen die Grundplatte 50 gedrückt wird, wobei die Öffnungen 58 geschlossen werden für den Hub 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 den 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.The 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 is shown in particular in FIG. 12, the valve plate 69 is pressed firmly against the base plate 50, the openings 58 being closed for the stroke of the 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 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 AnsaugleitungDuring 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
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.from the valve seat at the end of the line 61 is removed. The length of the channel in the line 84 is allowed not be smaller than twice the diameter of the duct.
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, whereby the gas flow from Crankcase to the carburetor through the opening 87 is facilitated to flush the 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 imIn Fig.8 is a further modification of the EGR valve according to the present invention shown. The EGR valve 12 "according to FIG. 8" is in 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.at low speed, the valve plate 69 moves due to the positive and negative pressures in the Exhaust pipe towards its valve seat or moves away from it. This ensures that fresh air in the Valve body 46 enters via openings 58 in the base plate 50, where it is mixed with the exhaust gases and is then sucked through the metering opening 71 into the suction line 18.
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 illustrates the position of the valves 69 and 70 during the acceleration mode. 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 Abgasrohr 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 exhaust pipe.
In den Fig. 14 bis 21 ist eine verbesserte Aasführungsform eines Abgas-Rezirkulierventiles dargestellt Der Aufbau des Ventiles 112 ist sehr ähnlich demjenigen14 to 21 show an improved form of exhaust gas recirculation valve The structure of the valve 112 is very similar to that
des Ver.-iiles Ii1 mit der Ausnahme, daß die zwei Plattenventile 169 und 170 auf gegenüberliegenden Seiten der Trennplatte ISO angeordnet sind, während in der Ausfühningsform gemäß den Fig. 10 bis 12 dte Ventilplatten 69 und 70 auf der gleichen Seite der Grundplatte 50 angeordnet sind.des Ver.-iiles II 1 with the exception that the two plate valves 169 and 170 are arranged on opposite sides of the partition plate ISO, while in the embodiment according to FIGS. 10 to 12 dte valve plates 69 and 70 on the same side of the base plate 50 are arranged.
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 und 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 i> 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.Let us now consider the operation of the valve: In Fig. 14 is the position of the parts shown during idle operation. During the idling operation, the plate valve 169 is firmly seated the seat at the end of the line 161 and the plate or poppet valve 170 is raised against the Divider plate 150 such that a full flow of fresh air from line 156 through inlet portion 154 and the openings 158 in the partition plate 150 i> is available. 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 enters the suction line 18. Part of the fresh air flows due to the in the exhaust pipe - '" prevailing vibrations 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 x> Trennplatte 150 für den Abgjsstrom geschlossen worden. Die Abgase erreichen einen Druck von 6,9 χ 103 N/m2 bis 483 x 103 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 separating plate 150, whereby the passages or channels 158 and 158a in the separating plate 150 have been closed for the exhaust flow. The exhaust gases reach a pressure of 6.9 χ 10 3 N / m 2 to 483 x 10 3 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.
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 so 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 Maschinenverrückung 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 dasThe machine is shown operating at high speeds. At these high speeds the plate is 169 moved towards its seat at the end of line 161 due to the vacuum in the suction line system, which can be on the order of 254 to 406 Torr. The exhaust pressure pushes the plate valve so 170 against the seal 113. The exhaust gases entering the EGR system flow into the intake line system and are then passed through in a controlled manner the metering opening 168 in the plate 169. It should be noted that the metering opening 168 in the plate 169 is a has marked opening, the area of which is determined by the displacement of the machine with the the EGR valve 112 is used. The opening area of the opening 168 to the third power is the Machine displacement directly proportional. As shown, the reed or plate valve 170 sits on top of the Valve seat 113 on. The outlet pressures become sufficiently high that they push the reed valve into the Press closed state and a pressure can build up in the EGR chamber 160, whereby more Exhaust gases are pressed through the metering opening 168. The valve 170 interrupts the flow of exhaust gases and prevents them from entering the Luftfilter zurückströmen, von wo sie in der, Vergaser eintreten könnten und dann eine überreiche Luft-Kraftstoff-Mischung hervorrufen könnten.Air filters flow back from where they are in the, carburetor could occur and then 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 Einiaßteil 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 eiiitritt und dadurch das hohe Vakuum in dem Vergaserleerlaufkreis 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 i4» hindurchströmen, wodurch die Fumpwirkung 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.In Fig. 17 are the positions of the valve components during the braking phase of the machine shown. 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 enter. The reed valve rests tightly against the partition plate 150 and thus allows fresh air to flow freely into the EGR system. The one entering the EGR valve 112 Fresh air flows through the opening 168 in the plate 169 and into the nozzle 36, where it enters the suction line system eiiitritt and thereby the high vacuum in the carburetor idle circuit is reduced. This reduces that Air-fuel ratio during the braking phase. Fresh air can also enter the opening or the Passage in inlet section 154 and flow through conduit i4 »thereby reducing the pumping effect exerted by the pistons is caused when the throttle valve is closed and there is no room for the cylinders to To draw fresh air back through the exhaust system and through the exhaust valve during the valve overlap period into the cylinders where it is with the inflowing abundant air-fuel mixture is mixed to make this an even more combustible one Generate 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 .trömen können. Zur gleichen Zeit können wegen des Differenzdruckes in dem EGR-Ventil 112 Abgase von der Leitung 148 in dieIn FIG. 18 is the position of valves 169 and 170 in EGR valve 112 during operation at lower Speed shown. The reed valve 170 moves away from its seat, so that in this way the Exhaust gases and fresh air entering EGR valve 112 through inlet portion 154 through opening 158 and through the opening 168 in the plate valve 169, which is seated on the line 161, into the line 161 and then into the suction line system .may flow. At the same time, because of the differential pressure in the EGR valve 112 enters the exhaust from line 148
»nhl 111 untorKülh Apr »Nhl 111 untorKülh Apr
Dosieröffnung 168 eintreten und durch die Dos'Eröffnung 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.Enter the dosing opening 168 and flow through the dosing opening to the nozzle 36. When operating with all fresh air and all exhaust gases pass through the metering opening 168 in the Center of the plate 169 into the nozzle.
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 größerei· 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 shows a top view of the partition plate 150. A centrally located one can be seen A plurality of holes or an inner circle of smaller sized holes 158a and an outer circle larger · holes 158. Also, near the peripheral edge of the partition plate 150, there are a plurality of holes 173 for receiving screws 152 which attach the inlet part 154 to the main body 146 of the Attach the EGR valve 112. If desired, the inner circle of holes 158a can be replaced by 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 Plattenventil 169 im wesentlichen ein massives oder nichtdurchlöchertes Plattenteil ist mit einer einzigen zentralen Dosieröffnung 168. Auf den Seitenwänden des Gehäuses 146 sind nach innen weisendeIn Figs. 19 and 21, the construction of the Housing 112 is better shown and the means for moving the plate valves towards their seats or away from them. From FIG. 19 it can be seen that the plate valve 169 is essentially a solid one or imperforate plate part is 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 am 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 Plattenventil 169 zur Führung desselben hindurchgeführt Projections or guide means 180,181,182 and 183 are provided to guide the movement of the plate 169 towards or away from its seat at the end of the conduit 161. In some environments it has been found that this guide means of plate 169 is functionally designed as if bolts or pins are attached to the interior of the housing and / or partition plate and passed through suitable openings in plate valve 169 for guiding the same
Aus der Fig.21 entnimmt man, daß ähnliche Führungsmittel zum Führen des Ventils 170 bezüglich seines Sitzes 113 vorgesehen sind. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 186, 187, 188 und 189 erstrecken sich eufwärts vom Boden des Einlaßteils 154. Der innere Durchmesser der innersten Fläche der Führungsmittel 186, 187, 188 und 189 liegt gerade außerhalb des maximale!, 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 projections 186, 187, 188 and 189 extend upwardly 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 support the plate or poppet valve 170 thus abates 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 IS mit einigen konstruktiven Verbesserungen. Die Ventilsitze 261 und 213 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 27Z A further modification of an exhaust gas recirculation valve is shown in FIG. 22. The exhaust gas recirculation valve 212 is functionally similar to the valve 112 of FIGS. 14 to 14 with some structural improvements. The valve seats 261 and 213 are formed of a suitable material such as stainless steel, and the body or housing 246 and the cover are incorporated 244. The guide means include bolts or pins 272 which are fixed to the partition plate 250, and extend in Recesses in body 246 and cover 254 for holding the ends of bolts or pins 272. Bolts 272 extend through holes in plate 269 and the lower portions of the bolts encircle or guide plate 27Z
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 I gibt die Ergebnisse für einen 1969-Ford Mustang wieder, der eine 302 CID-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 IH gibt die Ergebnisse für einen 1970-Ford Maverick mit einer 170-CID-Maschine, einem I-Venturi-Vergaser mit automatischer Übertragung 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.ίο 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 gives results for a 1969 Ford Mustang using a 302 CID engine, 2 venturi carburetor with automatic transmission. Table II gives the results for a 1969 Plymouth with a 440 CID engine, a 4 venturi carburetor with automatic transmission again. Table IH shows the results for a 1970 Ford Maverick a 170-CID machine, an I-Venturi carburetor with automatic transmission 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.
1,82
-25-2.42
1.82
-25
16,21
-4227.91
16.21
-42
548,26
+ 6516.77
548.26
+ 6
1,67
-513.39
1.67
-51
1,94
-574.46
1.94
-57
2,09
-564.79
2.09
-56
Vorrichtung
Änderung in %Base
contraption
Change in%
3,46
03.46
3.46
0
31,26
-3447.02
31.26
-34
696,45
+ 6653.40
696.45
+ 6
2,60
-474.88
2.60
-47
2,9C
-526.03
2.9C
-52
3,17
-526.60
3.17
-52
Vorrichtung
Änderung in %Base
contraption
Change in%
2,24
-192.75
2.24
-19
28,77
-2638.75
28.77
-26
485,47
+ 5459.43
485.47
+ 5
2,53
-494.98
2.53
-49
2,99
-566.83
2.99
-56
3,65
-568.33
3.65
-56
Vorrichtung
Änderung in %Base
contraption
Change in%
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 The present invention proposes an improved system for monitoring and controlling exhaust gases utilizing exhaust gas recirculation to reduce the contaminants generated during engine operation without significantly affecting engine performance, strength and economy. The present invention reduces the peak working temperatures in the cylinders, the burn time is controlled and the nitrogen oxide emission is reduced. the
vorliegende Erfindung offenbart im wesentlichen eir EGR-Ventil mit einem Einzelplattenventil oder einen Doppelplattenventil, das den Anteil des rezirkuliertet Abgases und den Anteil an Frischluft steuert, der zui Belüftung aus der Atmosphäre genommen wird, wöbe das EGR-Ventilsystem automatisch auf die Differential drucke in dem Abgasleitungssystcm, dem Ansauglei tungssystem und der Umgebungsluft oder der Frischluf anspricht.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 supplied Ventilation is taken from the atmosphere, the EGR valve system would automatically act on the differential print in the exhaust pipe system, the intake duct management system and the ambient air or the fresh air appeals to.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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