DE2364712C2

DE2364712C2 - Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2364712C2
Application number: DE2364712A
Authority: DE
Inventors: Harry P. Horseheads N.Y. Wertheimer
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-27
Publication date: 1982-03-25
Also published as: JPS572901B2; CA987559A; JPS4996134A; IT1002267B; AU476179B2; GB1454419A; AU6389173A; DE2364712A1; FR2211971A5; US3814070A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine in deren Ansaugkanal mit mindestens einem einen Venturi-Einsatz aufweisenden Vergaser, einer Abtasteinrichtung, die in Abhängigkeit von der in die Brennkraftmaschine strömenden Luftmenge ein erstes Drucksignal abgibt, einem auf dieses Drucksignal ansprechenden Glied und einem Ventil in dem Rückführungsweg zur Steuerung der in den Ansaugkanal eintretenden Abgasmenge, das durch das Drucksignal gesteuert wird. Die Abgase von Kraftfahrzeugen tragen wesentlich zur Luftverschmutzung bei. Zur Abhilfe sind zv/ei prinzipielle Lösungswege eingeschlagen worden, nämlich Vorrichtungen zum Verbessern der Abgase, z. B. Katalysatoren im Auspuff, Nachverbrenner usw., oder Änderungen an der Brennkraftmaschine zar Verbesserung der Verbrennung. Für den letztgenannten Fall existieren Vorrichtungen zur Zündzeitpunktverstellung, temperaturabhängige Drehzahl-Steuervorrichtungen und/oder Regelventile für eine Umwälzung bzw. Rückführung der Abgase.

Die Erfindung zielt auf Änderungen an der Brennkraftmaschine und insbesondere auf Verbesserungen der Rückführung der Abgase in den Brennräumen ab. Die Rückführung der Abgase wird bei den meisten in Personenkraftwagen eingebauten Brennkraftmaschinen dann notwendig, wenn die vom Gesetzgeber festgelegten Emissionsgrenzen der Stickoxide eingehalten werden sollen. Die Steuerung der Umwälzung geschieht hierbei in bekannter Weise einfach durch das Öffnen oder Schließen einer Verbindung zwischen Abgas- und Ansaugsystem. Bei einer derartigen Steuerung hängt die Umwälzung vom Ansaugdruck ab, was nicht unbedingt wünschenswert ist. Um den strengeren Auflagen des Gesetzgebers zu genügen, müssen die umgewälzten

J" Abgasmengen mehr als 15% der in die Brennkraftmaschine strömenden Luftmengen betragen, wenn die Umwälzung als Hauptmittel für die Herabsetzung des Stickoxidgehaltes eingesetzt wird. Im Hinblick auf eine möglichst große Wirksamkeit unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Fahrzeugbeweglichkeit sollte der zurückgeführte Strom der Auspuffgase weich einsetzen und in einem relativ konstanten oder vorgegebenen Verhältnis zum Luftstrom in den Motor gehalten werden. Weiterhin sollte die Umwälzung bei niedrigen Temperaturen der Umgebung oder des Motorraumes sowie bei geringen und großen Luflstrommengen unterbrochen werden.

Die bekannte Zündverstellung sorgt im allgemeinen für einen wirtschaftlichen Brennstoffverbrauch, minima-

^⁵ lisiert aber nicht notwendigerweise den Ausstoß unerwünschter Abgase. Andererseits minimalisieren zwar Vorrichtungen zur Aufbereitung der Abgase den Ausstoß giftiger Anteile, müssen pber bei dem gegenwärtigen Stand der Technik in Zusammenhang

⁵⁽¹ mit Änderungen an der Brennkraftmaschine verwendet werden.

Andere Vorrichtungen sind als Venturi-Unterdruckverstärker bekannt, die für eine gewisse Proportionalität zwischen der rückgeführten Abgasmenge und der gesamten, dem Motor zugeführten Luftmenge sorgen sollen. Obwohl diese Vorrichtungen auf den Ansaugluftstrom des Motors ansprechen, ist keine Rückkopplung von der Umwälzeinrichtung her vorhanden, womit ein Nachstellen möglich wäre, um Änderungen an den abgetasteten Größen einschließlich der zurückgeführten Abgasmenge zu kompensieren. Weiterhin sind für den Unterdruckverstärker geringe Herstellungstoleranzen erforderlich, wenn eine genaue Steuerung erhalten werden soll. Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 36 43 640 bekannt und entspricht der eingangs erwähnten Bauart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs aufgezeigten Art zu schaffen,

die eine genauere Regelung der Abgasrückführung ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite Abtasteinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Abgasdurchflußmer.ge ein zweites Drucksignal abgibt, und daß ein zweites, auf das zweite Drucksignal ansprechendes Clied sowie ein zweites, das erste Glied und das zweite Glied verbindendes Ventil vorhanden ist, so daß durch das erste Drucksignal und das zweite Drucksignal die Stellung dei ersten Ventils gesteuert wird.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird somit zum einen ein von dem Ansaugiuftstrom des Motors abhängiges Drucksignal und zum anderen ein von der umgewälzten Abgasmenge abhängiges Druck- i"> signal erzeugt. Es sind desweiteren zwei Glieder vorgesehen, die jeweils auf ein Drucksignal ansprechen. Über ein zweites, das erste und zweite Glied miteinander verbindendes Ventil werden die Drucksignale »summiert«, so daß die Stellung des in dem Rückführungsweg der Abgase befindlichen Ventils durch das erste und zweite Drucksignal gesteuert werden kann. Dadurch können Änderungen an den abgetasteten Größen einschließlich der zurückgeführten Abgasmenge in einfacher Weise durch Nachstellen ?·"■ kompensiert werden.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Jo einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Regeleinrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine den Strom der Abgase abtastende Einrichtung zusammen mit einem Umwälz- j^r> ventil,

F i g. 3 das Schema eines normalen Vergasers und damit die Abtasteinrichtung für den Luftstrom in den Motor,

F i g. 4 einen Teil der Regeleinrichtung von F i g. I in w einer zweiten Ausführungsform, in der ein temperaturempfindlicher Körper vorgesehen ist,

Fig. 5 ein Blockdiagramm der erfiiidungsgemäßen Regelung,

Fig. 6 die grafische Darstellung der Testergebnisse 4·ϊ der Vorrichtung und

F i g. 7 eine zweite Ausführungsform der den zurückgeführten Strom der Abgase abtastenden Einrichtung.

Wie aus F i g. 3 zu sehen ist, weist ein Vergaser 41 den gewöhnlichen Ansaugkanal 45 für die Luft und den Brennstoff mit einem Einlaß 44 für die Luft aus der Atmosphäre auf der einen Seite des Kanals auf, wobei die gegenüberliegende Seite mit dem Ansaugrohr 47 der Brennkraftmaschine verbunden ist. Der Ansaugkanul 45 enthält den üblichen Lufttrichter 42 und eine Drossel- v> klappe 46. Letztere ist auf einem Teil des Vergasergehäuses quer zum Ansaugkanal 45 zur Steuerung des Luft-Brennstofl'-Gemisches in das Ansaugrohr drehbar angeordnet. Der Brennstoff wird in gewöhnlicher Weise von einer Düse (nicht gezeigt) zugeführt, die in en bekannter Weise in den Lufttrichter vorsteht oder an ihn angrenzt.

Die Drosselklappe 4(> ist in der Leerlaufstellung gezeigt, in der der Ansaugkanal 45 im wesentlichen geschlossen ist, und kann in eine nahezu vertikale to Stellung geschwenkt werden, in der der Ansaugkanal 45 praktisch nicht blockiert wird. Eine öffnung 49 im EneDaß des Lufttnchters 42 ist über einen Kanal 48 an die mit dem Unierdruck der Brennkraftmaschine arbeitenden Einrichtungen angeschlossen. Der Unterdruck an der Öffnung 49 hängt dabei von dem gesamten Luftstrom durch den Lufttrichter 42 ab. Der Luftstrom zum Motor wird durch die lelative Stellung der Drosselklappe 46 gesteuert. Sowie die Drosselklappe öffnet, nimmt der Luftstrom zu, womit der Druck an der Öffnung 49 gegenüber dem Atmosphärendruck oder einem nicht gezeigten, einlaßseitigen Staupunkt fällt. Das an der Öffnung 49 auftretende »Vakuum« ist ein Drucksignal, das für die weiteren Erläuterungen mit S₁ bezeichnet wird. Das Drucksignal S\ ist, wie in F i g. 1 gezeigt ist, zum Gehäuse 21 einer Steuereinrichtung über den Kanal 48 geführt. Die Querschnittsfläche am Engpaß des Lufttrichters 42 ist mit Aj bezeichnet. Die Querschnittsfläche Λ5 ist ein Parameter, der bekannt sein muß, da die Vorrichtung die Umwälzung der Auspuffgase entweder in einer vorgegebenen Beziehung zum Luftstrom in dieser Öffnung oder proportional dazu steuert.

Eine Öffnung 43 kann an einem Punkt oberhalb der Drosselklappe 46 vorgesehen sein, wenn diese sich in ihrer Leerlaufstellung befindet, und wird von der Drosselklappe während ihrer Öffnungsbewegung überquert. Der Unterdruck an der Öffnung 43 ist von der jeweiligen Stellung der Drosselklappe abhängig, wobei die Öffnung 43 bei geschlossenem Drosselventil im wesentlichen den Atmosphärendruck am Einlaß 44 wiedergibt. Der Unterdruck an der Öffnung 43 kann über einen Kanal 115 mit einem in Fig. 1 gezeigten Unterdrtick-Vorratsbehälter 122 verbunden sein. Mit dieser Modifikation würde die Umwälzung der Abgase aus gewissen Gründen, die noch näher erläutert werden, bei kleinen öffnungen der Drosselklappe sowie geringem Luftstrom in den Motor verhindert sein.

Obwohl die Einrichtung 40 zur Abtastung des Luftstromes in den Motor im Zusammenhang mit einem Vergaser 41 beschrieben worden ist, kann sie ganz allgemein bei jeder den Brennstoff dosierenden Einrichtung verwendet werden, wenn Mittel zur Abtastung des Lufistromes vorhanden sind.

In F i g. 2 ist eine zweite Abtasteinrichtung 30 gezeigt, die auf den Strom der Abgase anspricht. Ein Gehäuse 31 weist einen Kanal 32 auf, an den ein Rohr 33 vom Motorauslaß angeschlossen ist sowie ein Rohr 34. das mit dem Ansaugkanal 45 verbunden ist. Im Kanal 32 is; ein Venturi-Einsatz 35 starr angeordnet. Der Engpaß des Venturi-Einsatzes 35 hat eine Öffnung 35' mit einer Querschnittsfläche Ai. Ein Kanal 36 ist an der öffnung 35' im Gehäuse 31 vorgesehen, und ein Kanal 37 stromaufwärts vom Venturi-Einsatz 35. Ein Ventilsitz 38 mit einer Querschnittsfläche A₂ ist im Kanal 32 stromabwärts vom Venturi-Einsatz 35 ausgebildet. Der Kanal 32 endet in einer Öffnung 39 mit einer Querschnittsfläche A\, stromabwärts vom Ventilsitz 38. Pfeile zeigen die Richtung der umgewälzten Auspuffgase an (E).

Ein erstes Ventil 10 (Rückführventi!) von herkömmlicher Bauart ist starr mit dem Gehäuse 31 verbunden. Eine Stange 12 im Ventil ist starr mit einer Membran 13 verbunden. Die Membran 13 teilt das Gehäuse 11 des Ventils in zwei getrennte Kammern 14 und 15, wobei die Kammer 14 durch eine (nicht gezeigte) Öffnung der Um^ebungsluft ausgesetzt ist und die Kammer 15 mit der Steuereinrichtung 21 (gezeigt in F i g. 1) über einen Kanal 16 verbunden ist. Der Ventilkörper 18, der an der Stange 12 befestigt oder einstückig mit ihr ausgebildet ist. wird durch eine Feder 17 mit einer voreeeebenen

Federkraft Fi gegen den Ventilsitz 38 des Gehäuses 31 gedrückt. Da der Druck auf die Membran 13 variiert, bewegt sich die Stange und daher der Ventilkörper 18 zum Ventilsitz 38 hin oder von ihm weg, so daß der Strom der Abgase durch den Kanal 32 gesteuert wird.

Wenn ein Venturi-Rohr als Abtastelement für eine Strömung verwendet wird, wird die größte Druckdiffe renz dann erhalten, wenn man den Druck stromaufwärts mit einem Staurohr 37 und den Druck am Engpaß des Venturi-Rohres 35' mißt. Der Kanal 37 mit seiner Öffnung 37' tastet den Druck 52 der Abgase im Kanal 32 ab und führt dieses Drucksignal zum Gehäuse 21 der Regeleinrichtung, wobei der Kanal 36 das Drucksignal Si der Abgase an der Öffnung 35' zum Gehäuse 21 führt. Die Differenz zwischen den Drucksignalen 5: und Sj steigt mit der Durchflußgeschwindigkeit der Abgase im Trichter 35 genauso an, wie die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und S_t mit der Durchflußgeschwindigkeit der Luft im Lufttrichter 42.

Obwohl es nicht eigens dargestellt ist, könnte das Venturi-Rohr 35 auch stromabwärts vom Ventil 18 angeordnet sein. Diese Anordnung ist jedoch nicht so günstig, da die Druckdifferenz auf der Ansaugseite (die Si und S₁ stark beeinflußt) viel größer als der Druck auf der Auslaßseite stromaufwärts des Ventils 18 ist, wodurch die Steuerung der Regeleinrichtung der Fig.! schwieriger wird.

In Fig. 1 ist die Regeleinrichtung 20 für die Rückführung der Abgase näher dargestellt. Das Gehäuse 21 der Regeleinrichtung ist lamellenartig aufgebaut, wobei die Teile 21a und 21 b eine Membran 60. die Teile 216 und 21cdie Membranen 70 und 170 und die Teile 21cund iic/eine Membran 80 halten. Die vier lamellenartig angeordneten Teile bestimmen einen Hohlraum 22. der aufgrund der Membranen 60, 70 und 80 in getrennte Kammern 22a. 226. 22c und 22c/ aufgeteilt ist. Mit den Membranen 60, 70 und 80 fest verbunden ist innerhalb des Hohlraums 22 ein zweites Ventil 23 angeordnet. Die Abschnitte der Membranen 60, 70 und 80. die im Hohlraum 22 liegen, haben die »effektiven« Querschnittsflächen .4„. .4- und 4_B- Die effektive Fläche ist eine Funktion sowohl des Außendurchmessers der Membranen als auch des Durchmessers der Druckverteilungsscheiben.

Das Drucksignal S: wird zur Kammer 22a über einen diese Kammer mit dem Kanal bzw. Schlauch 37 verbindenden Kanal 21a'geführt. Das Drucksignal Si wird zur Kammer 226 über einen diese Kammer mit dem Kanal bzw. dem Schlauch 38 verbindenden Kanal 216'geführt. In der Kammer 22cliegt ein Drucksignal S, vor. das zur Kammer 22c über einen im Teil 21c ausgebildeten Kanal 21c'geführt wird. In der Kammer 22u iici rSCnt AirfiGSphärcndriick. dcf üucf cincH Kttiitii 21c/' im Teil 21c/ in die Kammer 22d gelangt. Die Kammer 22d ist auch über einen Kanal 91 mit einer zweiten Kammer 90 im Teil 21 d verbunden. Im Kanal 91 ist an der Kammer 90 ein Ventilsitz 92 ausgebildet, und ein zweiter Ventilsitz 93 ist dem Ventilsitz 92 diametral gegenüberliegend in einem in die Kammer 90 führenden Kanal 95 ausgebildet. Der Ventilsitz 93 hat die Querschnittsfläche A*. Ein Kanal 94 im Teil 21 d verbindet die Kammer 90 mit einem Kanal 16.

Ein weiteres Lamellenteil 21 e ist derart am Teil 21 d befestigt daß ein darin ausgebildeter Kanal 21 e' mit dem Kanal 95 zusammentrifft. Ein Drosselkörper 110 mit einem Durchgang 111 ist in den Kanal 21 e' geschraubt. Der Kanal 21 e'mündet in den Vorratsbehälter 12Z der im Teil 21 e ausgebildet ist. Der Ansaugdruck /'„, gelangt vom Ansaugrohr 47 über den Kanal bzw. den Schlauch 115 zum Vorratsbehälter 122. Ein Rückschlagventil 124 bekannter Bauart ist über Öffnungen 123 des Vorratsbehälters 122 angeordnet, um vom Ansaugdruck des Motors unabhängig eine hinreichende Unterdruckquelle sicherzustellen.

Das zweite Ventil 23, das man auch als »Summiereinrichtung« bezeichnen kann, besteht im wesentlichen aus drei Hauptteilen, nämlich aus zwei stangenähnlichen

in Abschnitten 24 und 25 und aus einem kolbenartigen Teil 26. Der Abschnitt 24 ist an der Membran 60 mit Hilfe mehrerer Scheiben 61 und einer Schraube 62 in bekannter Weise befestigt. Der Abschnitt 25 ist in den Abschnitt 24 eingeschraubt, wobei zwischen den

ii Abschnitten die Membran 70 eingeklemmt ist. Der Abschnitt 25 weist für die Aufnahme des kolbenartigen Teils 26 eine Kammer 7i auf. Am Teii 26 ist ein Flansch 26' vorgesehen, an dem mehrere Scheiben 81 und eine Mutter 82 angeordnet sind, so daß in klemmender Weise die Membran 80 mit dem Teil 26 befestigt ist. Der oberste Fortsatz des Teils 26 (siehe Fig. 1) ist in der Kammer 71 des Abschnittes 25 verschiebbar. Eine Feder 87 mit der Federkraft F; ist um den Abschnitt 25 angeordnet und drückt das Teil 26 vom Abschnitt 25

r> weg. Am untersten Forlsatz des Teils 26 ist ein Ventilkörper 27, /.. B. durch Niete, befestigt. Selbstverständlich kann auch der Ventilkörper 27 einstückig mit dem Teil 26 ausgebildet sein. Je nach Verschiebung des Teils 26 kann der Ventilkörper 27 entweder am

in Ventilsitz 92 oder am Ventilsitz 93 aufsitzen. Ein Drucksignal S„ das von der Kammer 90 zum ersten Vent'l 10 gelangt, ist von der relativen Stellung des Teils 26 abhängig und kann zwischen dem Atmosphärendruck und dem Ansaugdruck variieren. Unter besonderen Umständen, die noch erläutert werden, kann 5, auch außerhalb dieser Grenzen liegen.

Ein drittes Ventil (Absperrventil) 223 ist innerhalb eines von den Teilen 2116. 21c und 21d gebildeten Hohlraumes 222 angeordnet. Der Hohlraum 222 ist in

4(i vier Kammern aufgeteilt, in die Kammern 222a und 2226. die durch die Membran 170 getrennt sind, und in die Kammern 222c und 222d wobei die Kammern 2226 und 222c durch einen Kanal 221c'verbunden sind. Das dritte Ventil 223 weist einen stangenähnlichen Abschnitt 224 auf, der an mehreren Scheiben 171 zum Einklemmen der Membran 170 angenietet ist. Der Abschnitt der Membran 170. der innerhalb des Hohlraumes 222 liegt, hat die wirksame Querschnittsfläche A_u. Ein Ventilkörper 225 ist am untersten Fortsatz des Abschnittes 224 in

so bekannter Weise befestigt und kann sich auf einen Ventilsitz 226 am unteren Ende des Kanals 221c'hin- oder von ihm fort bewegen. Ein Stützteil 228 ist in die Kammer 222d des Teils 21 d geschraubt und hält είπε Feder 227 zwischen ihm und dem Ventilkörper 225. Die Feder 227 mit der Federkraft F) kann den Ventilkörper 225 gegen den Ventilsitz 226 drücken. Die Kammer 222a ist durch den Kanal 221 6 im Teil 2ib dem Atmosphärendruck ausgesetzt In der Kammer 2226 liegt das Drucksignal Si über einen im Teil 21c ausgebildeten Kanal 48' vor, der an den Kanal bzw. den Schlauch 48 angeschlossen ist Die Kammern 222c und 222c/ sind durch eine Öffnung 229 im Boden des Teils 2id dem Atmosphärendruck ausgesetzt Ein Filter 230 ist an der Öffnung 229 befestigt und sorgt für die Reinheit der in die Kammer 222c/und in einen Kanal 21c/'eintretenden Luft Die Kammer 22c und der Kanal 221c'sind durch einen Kanal 21 c'verbunden.

F i g. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der

Vorrichtung mit einem auf die Temperatur ansprechenden Teil 50. Die Teile in der F i g. 4, die mit den Teilen der Regelvorrichtung 20 in Fi g. 1 identisch sind, haben das gleiche Bezugszeichen. Der Niet 172, mit dem die Scheiben 171 an der Membran 170 befestigt sind, hat linen verlängerten Teil 172'. Ein Bimetallstreifen 52 ist am Lamellenteil 21/?' durch eine Schraube 54 oder anderweitig befestigt. Der Bimetallstreifen 52 greift an dem verlängerten Teil 172' des Nietes 172 an. Der Bimetallstreifen 52 fühlt die Temperatur in der Umgebung der Regeleinrichtung 20, d. h. die Temperatur des Motorraumes, und wirkt ab einer bestimmten Temperatur auf das dritte Ventil 223 so ein, daß das Drucksignal S, nicht in die Kammer 22c gelangt, wie unten beschrieben wird. Natürlich könnte auch eine andere, auf die Temperatur ansprechende Einrichtung verwendet werden, so daß die Regeleinrichtung 20 auf andere Temperaturgrößen ansprechen würde, z. B. auf die Temperatur des Motorkühlmittels.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der den Strom der Abgase abtastenden Einrichtung 30' gezeigt. In ihrer Struktur mit den Teilen der F i g. 2 übereinstimmende Teile der Einrichtung 30' sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die in ihrer Struktur geänderten Teile für die analogen Aufgaben sind in ihren Bezugszeichen um 100 größer. Ein dem Strom der Auspuffgase ausgesetztes Teil 135 mit einer öffnung 135' ist im Kanal 32 befestigt. Das Teil 135 hat dieselbe Aufgabe wie der Trichter 35 in F i g. 2, und der Druck S₃, der an der öffnung 35' gemessen wird, ist derselbe wie der Druck an der Öffnung 135'. Wenn die Querschnittsfläche A₃ gleich der Querschnittsfläche Ai der öffnung 39 (siehe F i g. 2) ist, wird die Funktion der öffnung 39 gleichzeitig von der öffnung 135' übernommen. Das heißt, daß das Teil 135 sowohl der Begrenzung als auch der Abtastung des Stromes der Abgase dient.

Der Betrieb der Regelvorrichtung wird nun beschrieben, wobei die Ansaugluftstrommenge von einem sehr kleinen Wert ausgehend ansteigen soll. Der Druck Si am Lufttrichter steht über den Kanal 48 mit der Unterseite der Membran 170 in Verbindung. Das Drucksignal Si nimmt ab, wenn der Luftstrom durch den Vergaser steigt, und ist immer kleiner als der Atmosphärendruck P₃, der an der Oberseite der Membran 170 herrscht. Die Federkraft F₃ ist groß genug, um das dritte Ventil 223 bei geringem Luftstrom nach oben zu drücken, so daß der Druck Sogleich dem Druck Si ist

Wenn der Luftstrom auf einen bestimmten Wert gestiegen ist, ist die Druckdifferenz P_a minus S, an der Membran 80 so groß, daß die Federkraft F₂ der Feder 87 überwunden werden kann. Dadurch wird das kolbenartige Teil 26 des zweiten Ventils 23 angehoben, wodurch der Ventilkörper 27 bestrebt ist, in Schließrichtung auf den Ventilsitz 92 hin zu wandern, so daß S_x mehr vom Ansaugdruck P_m als vom Atmosphärendruck P₃ abhängig gemacht wird. Das Drucksignal S_x gelangt in die Kammer 15 des Ventils 10, so daß die Membran gegen die Federkraft Fi der Feder 17 gedrückt wird und das Ventil 18 den Weg der Abgase durch das Venturi-Rohr 35 freigibt Der Strom durch das Venturi-Rohr 35 erzeugt einen Differenzdruck S₂ minus S₃. Da diese zwei Drucksignale auf beiden Seiten der lembran 60 des Ventils 23 anliegen und S₃ kleiner als S₂ ist wird eine nach unten gerichtete Kraft an der Membran 60 aufgebaut Eine zusätzliche Kraftkomponente nach unten wird durch den Differenzdruck S₃ minus Sy an der Membran 70 bewirkt Dadurch wird die Feder 87 weiter zusammengedrückt und das Ventil wirkt durch die drei Membranen 60, 70 und 80 so, als wenn die Membranen starr an einer gemeinsamen Stange befestigt wären. Falls der Strom der Abgase zu stark wird, bewirkt der Differenzdruck S2 minus S3 ein Ungleichgewicht der Kräfte in bezug auf die Membran 60. so daß der Ventilkörper 27 bestrebt ist. am Ventilsitz 93 anzugreifen, wodurch der Atmosphärendruck P_n in die Kammer 15 des Ventils 10 gelangt. Dadurch wird nun seinerseits der Ventilkörper 18 gegen den Ventilsitz 38 gedruckt und der Strom der Abgase unterbrochen. Die auf die Membran 13 des Ventils 10 einwirkenden Kräfte sorgen daher entweder für eine relativ geöffnete oder geschlossene Stellung des Ventilkörpers 18.

Wenn der Luftstrom in den Motor weiter ansteigt und Sy weiter abnimmt, bewegt sich der Ventilkörper 27 weiter nach oben. Gleichzeitig erfordert das Kräftegleichgewicht am Ventil 23 ein entsprechendes Ansteigen des Differenzdruckes S₂ minus S₃, da durch ein weiteres öffnen des Ventilkörpers 18 sich der Strom der Abgase vergrößert. Daher wird das Ventil zum Steuern des Stromes der Abgase in einer zunehmenden Beziehung zu dem wachsenden Luftstrom eine bestimmte Stellung einnehmen. Falls die wirksame Fläche A₆ der Membran 60 gleich der wirksamen Fläche A₈ der Membran 80 ist, und die Flächen A₇ und A₉ hinreichend klein sind, wird der Strom der Abgase dem Luftstrom direkt proportional sein.

Andererseits können die Querschnittsflächen A? und

A₉ der Membran 70 und des Kanals 95, oder eine

zusätzliche Feder (nicht gezeigt) mit Hilfe des Rückdruckes der Abgase und des Ansaugdruckes zur Erzielung einer vorgegebenen, von der Proportionalität

abweichenden Beziehung zwischen dem Strom der Abgase und dem Luftstrom verwendet werden. Die

Vorrichtung läuft auf einen geschlossenen Regelkreis

hinaus, dessen Sollwert mittels anderer Meßgrößen

variiert werden kann. Die Regelvorrichtung 20 stellt ein Mittel zur Summierung der Drucksignale S, und S₃ dar, derart, daß die in den Ansaugkanal eintretende Menge

der rückgeführten Auspuffgase in einer modifizierbaren,

proportionalen Beziehung zum in den Motor geführten

Luftstrom variiert wird.

Wenn der Strom der Abgase durch die Öffnung 39 begrenzt wird, kann der Differenzdruck S₂ minus S₃ nicht mehr langer für ein Gleichgewicht der Kräfte bezüglich des Ventils 23 sorgen. Durch das Ventil gelangt daher der Ventilkörper 27 in Anlage mit seinem Ventilsitz 92, wodurch S» gleich P_n, wird. Unter diesen Umständen kann der Vorratsbehälter 122 derart wirksam werden, daß sich im Ventil 10 ein Unterdruck einstellt der größer als der Ansaugdruck des Motors ist. Dadurch ist der Betrieb des Ventils bei beträchtlichen Unterdruckwerten sichergestellt wobei noch die Möglichkeit besteht, den Strom der Abgase bei sehr niedrigen Ansaugdrücken zu erhalten. Das heißt, durch die Kombination des Vorratsbehälters 122 mit dem Rückschlagventil 124 wird eine hinreichende Unterdruckquelle unabhängig von den Ansaugdruckänderungen des Motors und unabhängig davon, ob der Vorratsbehälter vom Druck an der Öffnung für die Zündung oder vom Ansaugdruck beaufschlagt ist erhalten. Obwohl die Öffnung 39 mit der Querschnittsfläche Ai nicht unbedingt erforderlich ist würde ohne solche Öffnung der Strom der Abgase mit steigendem Luftstrom bis zur Absperrung weiter ansteigen.

Wenn der Luftstrom weiter ansteigt wird der Strom der'Abgase aufgrund des steigenden Rückdruckes in den Abgasen nur wenig ansteigen. An einem durch die

u f.'j

Federkraft F3 der Feder 227 bestimmten Punkt wird der Druckabfall an der Membran 170 zum Schließen des dritten Ventils 223 ausreichen. Das heißt, der Ventilkörper 235 an der Ventilstange 224 des dritten Ventils 223 wird am Ventilsitz 236 aufsitzen, der am oberen Ende des Kanals 221c'ausgebildet ist, und der Ventilkörper 225 wird vom Ventilsitz 226 abheben, so daß Atmosphärendruck über den Kanal 221c'und den Kanal 21c'indie Kammer 22cgelangt. Da S_y dann gleich P₃ ist, kommt der Ventilkörper 27 aufgrund des Kraftausgleiches an der Membran 80 in Anlage mit dem Ventilsitz 93, so daß S_x gleich P_a wird und das Ventil 10 schließt.

Durch Änderung einzelner Parameter, beispielsweise durch Verwendung des Druckes an der Entnahmeöffnung für die Zündungsverstellung anstelle des Ansaugdruckes Pm im Vorratsbehälter 122 können verschiedene Kriterien für die Regelung des Stromes der Abgase geschaffen werden.

Wie oben beschrieben worden ist, kann mit Hilfe des auf die Ventilstange des dritten Ventils 223 einwirkenden Bimetallstreifens 52 in F i g. 4 die Vorrichtung von der Temperatur der Umgebung oder des Motorraumes abhängig gemacht werden, um die Rückführung der Abgase im Falle einer zu niedrigen und/oder einer zu hohen Temperatur zu sperren. Das heißt, sowie die Temperatur des Motorraumes auf einen vorgegebenen Wert abfällt, wird der Bimetallstreifen in Richtung des Pfeiles Tin Fig.4 nach unten gebogen und drückt die Ventilstange 224 nach unten, womit der Weg des Drucksignals S\ unterbrochen wird. Das bedeutet, daß Atmosphärendruck in die Kammer 22c gelangt und das stangenähnliche Teil 26 nach unten drückt, das seinerseits für eine Atmosphärendruckverbindung zum Ventil 10 sorgt.

Der Drosselkörper 110 in F i g. 1 begrenzt die in den Ansaugkanal strömende Luft, so daß Verfälschungen des Luft-Brennstoff-Gemisches durch eine größere Luftmenge unter Umgehung des Vergasers vermieden werden. Solange sich der Ventilkörper 27 zwischen seinen beiden Ventilsitzen befindet, strömt kontinuierlich Luft durch den Kanal 21c/', den Kanal 91, den Vorratsbehälter 122 usw. in den Ansaugkanal. Daher sind Einrichtungen, die diesen ungünstigen Effekt ausschalten, für die gesamte Vorrichtung wichtig.

In F i g. 6 sind Testergebnisse grafisch dargestellt. Die Kurven A und Czeigen Abgasumwälzeinrichtungen, bei denen die rückgeführte Menge der Abgase genau 10 bzw. 30% der in den Motor strömenden Luftmenge ist. Die Kurve B zeigt das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltene Ergebnis, wobei der Ansaugdruck im wesentlichen zwischen 150 und 350 mm Hg variiert. Alle an die Vorrichtung gestellten Aufgaben werden erfüllt, da die Umwälzung bei geringem und großem Luftstrom in den Motor unterbrochen wird und der Strom der Abgase, also die rückgeführte Menge, von null langsam ansteigt und dann in einem relativ konstanten oder vorgegebenen Verhältnis zum Luftstrom bleibt.

Selbstverständlich können die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele Abänderungen erfahren, und in einigen Fällen könnten gewisse Merkmale der Erfindung unabhängig von anderen Merkmalen vorteilhaft verwendet werden. Beispielsweise wurde angedeutet, daß die Steuerung des zweiten Ventils leicht durch Abänderungen gewisser Parameter modifiziert werden kann. Ebenso können in gewissen druckbeaufschlagten Kammern im Gehäuse 21 andere als die hier genannten Drücke vorliegen. Auch wäre eine direkte Steuerung der umgewälzten Abgasmenge durch das zweite Ventil 23 denkbar. Da jedoch die Drucksignale in den Venturi-Einsätzen relativ klein sind, und das Umwälzventil eine beträchtliche Fläche aufweisen muß, würde dies sehr große Membranen erfordern, was unpraktisch wäre.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine in deren Ansaugkanal mit mindestens einem einen Venturi-Einsatz aufweisenden Vergaser, einer Abtasteinrichtung, die in Abhängigkeit von der in die Brennkraftmaschine strömenden Luftmenge ein erstes Drucksignal abgibt, einem auf dieses Drucksignal ansprechenden Glied und einem Ventil in dem Rückführungsweg zur Steuerung der in den Ansaugkanal eintretenden Abgasmenge, das durch das Drucksignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Abtasteinrichtung (30) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Abgasdurchflußmenge ein zweites Drucksignal (S₂, S3) abgibt, und daß ein zweites, auf das zweite Drucksignal (Sz, S3) ansprechendes Glied (60, 70) sowie ein zweites, das erste Glied (70, 80) und das zweite Glied (60, 70) verbindendes Ventil (23) vorhanden ist, so daß durch das erste Drucksignal (Si) und das zweite Drucksignal (S₂, S3) die Stellung des ersten Ventils (10) gesteuert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (23) zwischen einem ersten Ventilsitz (92) für die Umgebungsluft und einem zweiten Ventilsitz (93) für einen Unterdruck bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Abtasteinrichtung (40) und dem zweiten Ventil (23) ein drittes Ventil (223) angeordnet ist, das von einer ersten Stellung, in der das erste Drucksignal (S\) zum zweiten Ventil (23) geleitet wird, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der die Umgebungsluft zum zweiten Ventil geleitet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturempfindliches Glied (52) vorhanden ist, das mit derr. dritten Ventil (223) zu seiner Steuerung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil (223) ein drittes, druckempfindliches Glied (170) aufweist, wobei auf dessen einer Seite das erste Drucksignal (S₁) und auf dessen anderer Seite die Umgebungsluft (P„) anliegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtasteinrichtung (30) einen Venturi-Einsatz (35) in dem Rückführungsweg (32) aufweist, an dessen Engstelle eine Öffnung (35') vorgesehen ist, sowie einen das Drucksignal (S3) an dieser Öffnung zum zweiten Glied (60,70) leitenden Kanal (36).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtasteinrichtung (30) einen Strömungsfühler mit einer Öffnung (37') in dem Rückführungsweg (32) und einen Kanal (37) aufweist, der das Drucksignal (S₂) an der Öffnung (37') zum zweiten Glied (60,70) leitet.