DE2365340A1

DE2365340A1 - EXPENSIVE DEVICE FOR THE RECIRCULATION OF EXHAUST GAS

Info

Publication number: DE2365340A1
Application number: DE2365340*A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Engels; Guenther Frohberg; Peter Dipl Ing Klotzbach; Ernst Kuhlen; Helmut Rossel
Original assignee: A Pierburg Autogeraetebau KG
Current assignee: A Pierburg Autogeraetebau KG
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE2365340B2

Description

Steuereinrichtung für die Rückführung von Auspuffgas Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Rückführung von Auspuffgas in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, wobei die Menge des rückgeführten Auspuffgeses durch; ein Stellgerät beeinflußt wird, das als Führungsgröße einen in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine vorhandenen und über eine Steuerleitung zugeführten Gasdruck verwendet. Dabei besitzt das Stellgerät eine ein Stellglied betätigende Steuermembran, die eine Kammer in Abschnitte unterteilt, in denen ein durch die Führungsgröße verursachter Differenzdruck wirksam ist im Leitungszug der Steuerleitung ein Mehrwegeventil so angeordnet und ausgebildet ist, c,aß der Steuerdruckraum des Stellgerätes wahlweise von Unterdruck und/oder dem Atmosphärendruck beaufschlagt ist.Control device for the recirculation of exhaust gas The invention relates to a control device for the recirculation of exhaust gas into the intake line of a mixture-compressing internal combustion engine, the amount of the recirculated exhaust gas being determined by; an actuator is influenced, which uses a gas pressure present in the intake line of the internal combustion engine and supplied via a control line as a reference variable. The actuator has a control diaphragm which actuates an actuator and divides a chamber into sections in which a differential pressure caused by the reference variable is effective a multi-way valve is arranged and designed in the line of the control line in such a way that the control pressure chamber of the actuating device is optionally acted upon by negative pressure and / or atmospheric pressure.

Ni t der Rückführung von Auspuffgas in die Ansaugleitung wird bekenntlich in erster Linie eine Senkung der Brennraumtemperatur bezweckt, um damit die Bildung von Stickoxiden zu vermindern.Neither the return of exhaust gas into the intake line is acknowledged primarily aimed at lowering the combustion chamber temperature in order to reduce the formation to reduce nitrogen oxides.

Außerdem werden unverbrannt gebliebene Bestandteile der Auspuffgase erneut der Verbrennung zugeführt.In addition, components of the exhaust gases that have remained unburned are removed again fed to the incineration.

in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2 o34 93o ist bereits eine derartige Steuereinrichtung dargestellt und beschrieben wordein, bei der die Menge des zurückgeführten Auspuffgases die Stellgröße ist. Sie wird beeinflußt durch ein Stellgerät, das als Führungsgröße im Leerlaufbetrieb den stromauf der Gemischdosiereinrichtung eines Vergasers vorhandenen Gasdruck, im Halblast-und Vollastbetrieb den in der Ansaugleitung stromab der Gemischdosiereinrichtung vorhandenen Gasdruck und im Übergangsbetrieb ei.nen aus beiden Drücken resultierenden Mischdruck verwendet.in the German Offenlegungsschrift No. 2 o34 93o is already one such control device shown and described in which the amount of the recirculated exhaust gas is the manipulated variable. It is influenced by one Actuator that acts as a reference variable in idle operation upstream of the mixture metering device of a carburetor existing gas pressure, in half-load and full-load operation the one in the Suction line downstream of the mixture metering device existing gas pressure and in transition mode a mixed pressure resulting from both pressures is used.

Die bekannte Steuereinrichtung arbeitet ausschließlich in einem eng begrenzten Gebiet, das sich von Leistungen etwss oberhalb der Leerlaufleistung bis zu höchstens mittleren Leistungen der Brennkraftmaschine erstreckt. Nachteilig ist, daß die Eingabe der Führungsgröße lediglich von der Stellung der Gemischdosiereinrichtung abhängig ist.The known control device works exclusively in one narrow way limited area that extends from services slightly above idle power up to a maximum of average performance of the Internal combustion engine extends. The disadvantage is that the input of the reference variable only depends on the position of the Mixture metering device is dependent.

In der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2221 152 ist eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art dargestellt und beschrieben, beider im Leitungszug der Steuerleitung ein Mehrwegeventil angeordnet ist, das pneumatisch durch den drehzahlabhängigen Venturiunterdruck betätigt wird. Es sind jedoch zusätzliche Maßnahmen und Einrichtungen erforderlich, um zu verhindern, daß sowohl im Betriebsbereich des Leerlaufs als.auch im Betriebsbereich der Vollast Abgas rückgeführt wird, was in beidenFällen unerwünscht ist.In the German Offenlegungsschrift No. 2221 152 there is a control device of the type described and described, both in the cable run the control line a multi-way valve is arranged, which is pneumatically driven by the speed-dependent Venturi vacuum is actuated. However, there are additional measures and facilities required to prevent both idling and exhaust gas is recirculated in the operating range of full load, which is undesirable in both cases is.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Nachteil zu beheben und die Abgasrückführung zu vereinfachen und ohne großen Aufwand auf den gewünschten Betriebsbereich von etwas oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegenden bis etwa mittleren Drehzahlen zu beschränken.The invention has the task of eliminating this disadvantage and the To simplify exhaust gas recirculation and without great effort to the desired operating range from slightly above idle speed to approximately medium speeds to restrict.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Stellglied des Stellgerätes aus einem rotationasymmetrisch profilierten, in eine Lochblende eintauchenden Ventildoppelkegel besteht, dessen verjüngte Partien einander zugekehrt sind und daß der Ventildoppelkegel von einer Steuermembran gesteuert ist, die durch eine erste Membranfeder dauernd und durch eine zweite Nembranfeder zusätzlich erst dann belastet ist, wenn die Steuermembran gegen die Kraft der ersten Membranfeder unter der Wirkung des Differenzdruckes ein bestimmtes Naß an elastischer Verformung angenommen hat.According to the invention, this object is achieved in that the actuator of the actuating device from a rotationally asymmetrically profiled into a perforated diaphragm submerged valve double cone consists, the tapered parts facing each other are and that the valve double cone is controlled by a control diaphragm which is through a first diaphragm spring permanently and additionally only by a second diaphragm spring is then loaded when the control diaphragm against the force of the first diaphragm spring a certain amount of elastic deformation under the effect of the differential pressure has accepted.

Dabei sind vorteilhaft beide Endstellungen des Stellgerätes zugleich Schließstellungen.Both end positions of the actuator are advantageous at the same time Closed positions.

Der Begriff "Ventilkegel ist dabei weit auszulegen. Auch ballige oder nahezu zylindrische Kegelformen und alle Mischformen gehören dazu, ebenso wie kalibrierte Düsen mit erweiterten Ein- oder Austrittsöffnungen unter den Begriff-"Lochblende" fallen.The term "valve cone" is to be interpreted broadly. Also spherical or almost cylindrical cone shapes and all mixed shapes are included, as well as calibrated ones Nozzles with enlarged inlet or outlet openings under the term "perforated diaphragm" fall.

Eine federnde oder bewegliche Befestlgang des Ventilkegels ist sehr zweckmäßig, d-amit er sich beim Verschließen der Blendenöffnung genau an den Öffnungsrand anpaßt.A resilient or movable fastening gear of the valve cone is very expedient, that is, when closing the diaphragm opening, it is exactly at the edge of the opening adapts.

Die Erfindung besitzt den Vorteil größter Einfachheit. Das Stellgerät kann unter Vorschaltung eines Mehrwegeventils sehr feinfühlig durch den Druck in der Ansaugleitung gesteuert werden.Die Einstellung auf den gewünschten Arbeitsbereich geschieht durch zweckentsprechende Bemessung der Membranfedern und die Einstellung der Federkraft durch Stellschrauben.The invention has the advantage of great simplicity. The actuator can be very sensitive through the pressure in The suction line can be adjusted to the desired working area is done by appropriate dimensioning of the diaphragm springs and the setting the spring force by adjusting screws.

Ein Beispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen 1 und 2 für eine Brennkraftmaschine mit Vergaser dargestellt und in den fol genden Abschnitten beschrieben.An example of the invention is shown in drawings 1 and 2 for a Internal combustion engine shown with carburetor and described in the fol lowing sections.

Der Zylinder 21, in dem der Kolben 22 angeordnet ists umschließt den Brennraum 23. Die Gemischzuführung geschieht über das Einlaßventil 24. Die Auspuffgase verlassen über das Auslaßventil 25 den Brennraum 23.The cylinder 21 in which the piston 22 is arranged encloses the Combustion chamber 23. The mixture is supplied via the inlet valve 24. The exhaust gases leave combustion chamber 23 via exhaust valve 25.

Die Gemischbildung geschieht im Vergaser 84. Die Gemischmenge wird (1urch die willkürlich verstellbare Dosiereinrichtung 29 zugemessen. Das Gemisch gelangt über die Ansaugleitung 30 in die Brennkraftmaschine. Die Auspuffgase verlassen die Brennkraftmaschine über die Auspuffleitung 31 und den Schalldämpfer 32.The mixture is formed in the carburetor 84. The amount of mixture is (1 metered by the arbitrarily adjustable metering device 29. The mixture reaches the internal combustion engine via intake line 30. Leave the exhaust gases the internal combustion engine via the exhaust pipe 31 and the muffler 32.

Uber die Leitungen 33 und 34 wird ein Teil der Auspuffgase aus der Auspuffleitung 31 in die Ansaugleitung 30 stromab der Dosiereinrichtung 29 zurückgeführt.Via the lines 33 and 34, some of the exhaust gases are released from the Exhaust line 31 is fed back into the suction line 30 downstream of the metering device 29.

Im Zuge der Leitungen 33 und 34 ist das Stellgerät 201 angeordnet, das i Fig. 2 näher dargestellt ist. Gemäß Fig. 2 umschließt eine Membrandose 202 den Steuerdruckraum 203, der nach unten durch die Steuermembran 204 abgeschlossen ist. Unterhalb der Steuermembran 204 befindet sich der atmosphärisch belüftete Bezugsdruckraum 205, der von einem Blechgehäuse 2oG umgeben ist. Der obere Rand des Blechgehäuses 206 umklammert den Rand der Steuermembran 204 und den Rand der Membrandose 202.In the course of the lines 33 and 34, the actuator 201 is arranged, the i Fig. 2 is shown in more detail. According to FIG. 2, a diaphragm box 202 encloses it the control pressure chamber 203, which is closed at the bottom by the control membrane 204 is. The atmospherically ventilated reference pressure space is located below the control diaphragm 204 205, which is surrounded by a sheet metal housing 2oG. The upper edge of the sheet metal housing 206 clasps the edge of the control diaphragm 204 and the edge of the diaphragm box 202.

Das Blechgeäuse 206 Ist mit dem Ventilgehäuse 207 verbunden. An der Verbindungsstelle ist die Führungsbüchse 208 angebracht.The sheet metal housing 206 is connected to the valve housing 207. At the The guide bushing 208 is attached to the connection point.

Die Membrandose 202 besitzt einen Anschlußstutzen 209 zum Anschluß der Steuerleitung 210 gemaß Fig. 1. Im Innern der Membrandose 202 befinden sich zwei konzentrisch angeordnete, Membranfedern. Die Membranfeder 211 stützt sich unten gegen den Membranteller 212 und oben gegen das Gehäuse der Membrandose 202 dabei innere Membranfeder 213 stützt sich unten gegen den Federteller 214 und oben ebenfalls gegen das Gehäuse der Membrandose 202 ab.The diaphragm box 202 has a connection piece 209 for connection the control line 210 according to FIG. 1. Inside the diaphragm box 202 are located two concentrically arranged diaphragm springs. The diaphragm spring 211 is supported below against the diaphragm plate 212 and above against the housing of the diaphragm box 202 inner diaphragm spring 213 is supported at the bottom against the spring plate 214 and at the top as well against the housing of the diaphragm box 202.

Die Höhenlage des Federtellers.214 ist mittels einer durch dic c Kontermutter 215 gesicherten Schraube 216 einstellbar.The height of the spring plate. 214 is determined by means of a counter nut 215 secured screw 216 adjustable.

Sobald im Steuerdruckraum 203 ein unter dem Atmosphärendruck liegender Steuerdruck herrscht, wird zunächst die Kraft der Membranfeder 211 überwunden, bis der Membranteller 212 am Federteller 214 anschlägt. Bei weiterem Sinken des Steuerdrucks muß zusätzlich auch noch die Kraft der zweiten Membranfeder 213 überwunden werden, wenn die Steuermembran 204 weiter aufwärts gelangen soll.As soon as there is a pressure below atmospheric pressure in the control pressure chamber 203 Control pressure prevails, the force of the diaphragm spring 211 is first overcome until the diaphragm plate 212 strikes the spring plate 214. If the control pressure drops further the force of the second diaphragm spring 213 must also be overcome, when the control diaphragm 204 is to go further upwards.

Die Steuermembran 204- ist unlöslich mit den Membrantellern 212 und 217 und mit der Membranstange 218 verbunden. Am unteren Ende der Membranstange 218 ist mittels der Mutter 219 der aus zwei Teilen 220 und 221 bestehende Ventilkegel befestigt. Der Ventilkegelteil 221 ist dabei mit balliger Oberfläche ausgeführt und beweglich gelagert. In Schließstellung paßt er sich gut an den Rand 222 der Lochblende 223 an.The control membrane 204- is insoluble with the membrane plates 212 and 217 and connected to the membrane rod 218. At the lower end of the membrane rod 218 is the valve cone consisting of two parts 220 and 221 by means of the nut 219 attached. The valve cone part 221 is designed with a spherical surface and movably mounted. In the closed position it fits well to the edge 222 of the Orifice plate 223 on.

Stromauf des Ventilkegels befindet sich der Eintrittsstutzen 224, stromab der Sammelraum 225 und der Austrittsstutzen 226, an den die Leitung 34 gemäß Fig. 1 angeschlossen wird.The inlet port 224 is located upstream of the valve cone, downstream of the collecting space 225 and the outlet nozzle 226, to which the line 34 according to FIG Fig. 1 is connected.

Vom Anschlußstutzen 209 führt die Steuerleitung 210 gemaß Fig.1 1 zum Mehrwegeventil 136. Das Mehrwegeventil ist selbst als pneumatisch betätigtes Stellgerät ausgebildet. Als seine Führungsgröße dient hier der jeweils in der Ansaugleitung 30 der Bi.ennkraftmaschine herrschende Druck, der über die Steuerleitungen 227 und 228 im Steuerdruckraum 138 zur Wirkung kommt. Der Steuerdruckraum 138 ist nach oben durch die Steuermemb@an 139 abgeschlossen, die durch die einstellbar vorgespannte Membranfeder 140 vorbelastet ist.The control line 210 leads from the connecting piece 209 as shown in FIG to the multi-way valve 136. The multi-way valve is itself as a pneumatically operated Actuator formed. The one in the suction line serves as its reference variable 30 of the Bi.ennkraftmaschine prevailing pressure, which via the control lines 227 and 228 in the control pressure chamber 138 comes into effect. The control pressure chamber 138 is completed at the top by the control membrane @ an 139, which can be set by the biased diaphragm spring 140 is biased.

Das G@hause 141 des Mehrwegeventils 136 ist in drei weitere Räume unterteilt, nämlich den atmosphärisch belüfteten Bezugsdruckraum 142,den Mischdruckraum 143 und den Unterdruckraum 144.The G @ home 141 of the multi-way valve 136 is in three further rooms divided, namely the atmospherically ventilated reference pressure space 142, the mixed pressure space 143 and the negative pressure space 144.

Die Stcuermembran 139 ist mit der Membranstange 145 verbunden, an der zwei Ventilkegel befestigt sind. Der Ventilkegel 146 ist so angeordnet, daß er im Ruhezustand den Bezugsdruckrsum 142 ges gen den Mischdruckraum 143 absperrt. Der andere Ventilkegel 142 ist dagegen so angeordnet, daß im Ruhezustand der Unterdruckraum 144 mit dem Mischdruckraum 143 verbunden ist. Es besteht dann eine Verbindung von der Ansaugleitung 30 über die Steuerleitungen 227 und 229, den Unterdruckraum 144,den Mischdruckraum 143 und die Steuerleitung 210 zum Steuerdruckraum 203 des Stellgerätes 2o1.The control membrane 139 is connected to the membrane rod 145 the two valve cones are attached. The valve cone 146 is arranged so that In the idle state, it closes the reference pressure range 142 against the mixed pressure chamber 143. The other valve cone 142, on the other hand, is arranged in such a way that the vacuum chamber in the idle state 144 is connected to the mixing pressure chamber 143. There is then a connection from the intake line 30 via the control lines 227 and 229, the vacuum chamber 144, the Mixing pressure chamber 143 and the control line 210 to the control pressure chamber 203 of the actuator 2o1.

Sobald der Druck im Steuerdruckraum 138 des Mehrwegeventils 136 genügend klein ist, zieht die Steuermembran 139 den Ventilkegel 147 in die Schlieftstellung und den Ventilkegel 146 in die Öffnungsstellung. Dann ist der Unterdruckraum 144 gegen den Mischdruckraum 143 abgesperrt und es besteht eine Verbindung von der Atmosphäre über den Bezugsdruckraum '142, den Mischdruckraum 143 und die Steuerleitung 210 zum Steuerdruckraum 203 des Stellgerätes 201.As soon as the pressure in the control pressure chamber 138 of the multi-way valve 136 is sufficient is small, the control diaphragm 139 pulls the valve cone 147 into the closed position and the poppet 146 in the open position. Then there is the negative pressure space 144 blocked from the mixing pressure chamber 143 and there is a connection from the atmosphere Via the reference pressure chamber 142, the mixed pressure chamber 143 and the control line 210 to the control pressure chamber 203 of the actuator 201.

Während des Leerlaufbetriebes ist die Dosiereinrichtung 29 fast geschlossen. Folglich herrscht in der Ansaugleitung 30 ein verhältnismäßig niedriger Druck, der über die Steuerleitungen 227 und28 im Steuerdruckraum 138 des Mehrwegeventils 136 zur Wirkung kommt, so daß der Ventilkegel 14-7 in Schließstellung und dar Ventilkegel 146 in Öffnungsstellung steht. Es besteht daher eine Verbindung von der atmosphäre über den Bezugsdruckraum 142, den Mischdruckraum 143 und die Steuerleitung 210 zum Steuerdruckraum 203 des Stellgerätes 201. Hierdurch bedingt steht die Steuermenibran 2o4 In der unteren Ruhestellung und das Stellgerät 201 ist geschlossen.During the idling operation, the metering device 29 is almost closed. Consequently, there is a relatively low pressure in the suction line 30, the Via the control lines 227 and 28 in the control pressure chamber 138 of the multi-way valve 136 comes into effect, so that the valve cone 14-7 in the closed position and the valve cone 146 is in the open position. There is therefore a connection from the atmosphere Via the reference pressure chamber 142, the mixed pressure chamber 143 and the control line 210 to the Control pressure chamber 203 of actuator 201. This causes the control menu to stop 2o4 In the lower rest position and the actuator 201 is closed.

Während des unteren Teillastbetriebes ist der im Steuerdruckraum 138 wirksame Steuerdruck nicht mehr ganz so niedrig wie während des Leerlaufbetriebes, so daß der Ventilkegel 147 des Mehrwegeventils 136 in Öffnungsstellung und der Ventilkegel 146 in Schließstellung steht Im Mischdruckraum 143 herrscht nun der in der Ansaugleitung 30 vorhandene Druck, der über die Steuerleitung 210 im Steuerdruckraum203 des Stellgerätes 201 zur Wirkung komrnt. Der Druck ist ausreichend niedrig, um die Steuermembran 204 soweit anzuheben daß ihr Membranteller 212 am Gehäuse der Membrandose 202 zur Anlage kommt. Entsprechend stellt sich der Ventilkegel ( Stellung 1 des Stellgerätes 201 ) ein.During the lower part-load operation, it is in the control pressure chamber 138 effective control pressure no longer quite as low as during idling operation, so that the valve cone 147 of the multi-way valve 136 is in the open position and the valve cone 146 is in the closed position In the mixing pressure chamber 143 there is now that in the suction line 30 existing pressure, which is via the control line 210 in the control pressure chamber 203 of the actuator 201 comes into effect. The pressure is low enough to create the control diaphragm 204 to the extent that their diaphragm plate 212 on the housing of the diaphragm box 202 to Plant is coming. The valve cone (position 1 of the actuator 201) a.

Während des oberen Teillastbetriebes ist die Dosiereinrichtung 29 weiter geöffnet. Dadurch steigt der Druck in der Ansaugleitung 30 soweit an, daß der Membranteller 212 gerade noch gegen die Kraft der Membranfeder 211 am Rand des Federtellers 214 anliegt.During the upper partial load operation, the metering device 29 is further open. As a result, the pressure in the suction line 30 increases so far that the diaphragm plate 212 just barely against the force of the diaphragm spring 211 at the edge of the Spring plate 214 rests.

Entsprechend stellt sich der Ventilkegel auf eine 7awischenstellung ein, in der ein größerer Strömungsquerschnitt Preigegeben wird. (Stellung II des Stellgerätes 201) Während des Vollastbetriebes reicht die auf die Steuermembran 204 einwirkende Druckdifferenz zwischen dem Druck im Steuerdruckraum 203 und dem Atmosphärendruck schließlich nicht mehr aus,um die Kraft der Membranfeder 211 zu überwinden. Das Stellgerät 201 steht dann in Schließstellung.The valve cone is accordingly in a wiped position in which a larger flow cross-section is given. (Position II of the Control device 201) During full load operation, the extends to the control diaphragm 204 acting pressure difference between the pressure in the control pressure chamber 203 and the Atmospheric pressure is finally no longer sufficient to increase the force of the diaphragm spring 211 overcome. The actuator 201 is then in the closed position.

Die Übergänge von einem Betriebsbereich zum anderen sind fließend. Sobald jedoch die Dosiereinrichtung 29 aus der Leerlaufstellung heraus zur Beschleunigung plötzlich geöffnet wird,steigt ebenso plötzlich der Druck in der Ansaugleitung 30, das hat zur Folge, daß die Steuermembran 139 den Ventilkegel 146 in Schließstellung und den Ventilkegel 147 in Öffnungsstellung fährt, so daß der zwar erhöhte aber noch nicht auf der Höhe des Atmosphärendruckes befindliche Steuerdruck das Anheben der Steuermembran 204 und die Einstellung des Stellgerätes 2o1 auf Stellung I bewirkt,The transitions from one operational area to another are fluid. However, as soon as the metering device 29 moves out of the idle position for acceleration is suddenly opened, the pressure in the suction line 30 also rises suddenly, this has the consequence that the control diaphragm 139 puts the valve cone 146 in the closed position and the valve cone 147 moves into the open position, so that the increased but If the control pressure is not yet at the level of atmospheric pressure, the raising the control diaphragm 204 and the setting of the actuator 2o1 to position I,

Claims

Control device for the return of exhaust gas into the intake line of a mixture-compressing internal combustion engine, the amount of the recirculated exhaust gas being influenced by an actuator which uses as a reference variable a gas pressure present in the intake line of the internal combustion engine and supplied via a control line, the actuator being an actuator has an actuating control diaphragm which divides a chamber into sections in which a differential pressure caused by the reference variable is effective, In the line of the control line a multi-way valve is arranged and designed in such a way that the control pressure chamber of the actuator is optionally acted upon by negative pressure and / or atmospheric pressure, characterized in that the actuator of the actuator (201) consists of a rotationally symmetrically profiled one that looks into a perforated diaphragm There is a double valve cone, the tapered parts of which face each other and that the double valve cone (220, 222) is controlled by a control diaphragm (204) which is permanently loaded by a first diaphragm spring (211) and is only additionally loaded by a second diaphragm spring (213), when the control diaphragm has assumed a certain amount of elastic deformation against the force of the first diaphragm spring against the effect of the differential pressure.