DE2400029A1

DE2400029A1 - Steuerung fuer ein ventil zur abgasrezirkulation

Info

Publication number: DE2400029A1
Application number: DE2400029A
Authority: DE
Inventors: Roland B Caldwell
Original assignee: Ranco Inc
Current assignee: Robertshaw US Holding Corp
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1974-01-02
Publication date: 1974-07-04
Also published as: IT1002451B; CA994192A; JPS4997125A; FR2244911A2; JPS5734459B2; AU6377773A; SE407966B; FR2244911B2; GB1450930A; DE2400029C2

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLI= · DR. HER, NAT. K. HOFFMANN

PATKNTANWAi₁TE O / Π Π Π 9 Q

D-8000 MDNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 - TELEFON (0811) 911087

2k

RANCO INCORPORATED, Columbus, Ohio / USA

Steuerung für ein Ventil zur Abgasrezirkulation

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrezirkulationssystem für einen Motor, in welchem ein durch Strömungsmitteldruck betätigtes Ventil zum Rezirkulieren von Abgas eine offene Stellung, in welcher sich Abgas des Motors mit dem angesaugten Gas mischt, und eine geschlossene Stellung aufweist, ein Druckregler für das Strömungsmittel den Betätigungsdruck für das Ventil von einer Druckquelle als verstärkte Punktion eines Strömungsmittelsignals überträgt, das sich entsprechend der Durchflußmenge des Gases durch den Motor ändert.

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Systeme zum Steuern der Rezlrkulatlon der Abgase durch Brennkraftmaschinen werden verwendet, um die Erzeugung von Stickoxiden zu verringern oder zu vermeiden. In den früher eingereichten US-Patentanmeldungen, Serial No s." 168 595 und 202 785,desselben Anmelders ist ein durch Unterdruck betätigtes Ventil zum Steuern der Abgasrezirkulation des Motors in das Ansaugverteilerrohr vorgesehen. Der Unterdruck zum Betätigen des Ventils wird durch den in dem Ansaugverteilerrohr vorhandenen Unterdruck über einen Unterdruckregler bereitgestellt, der den Unterdruck zum Betätigen des Ventils entsprechend dem Unterdruck am Venturirohr des Vergasers steuert. Der Ausgang des Unterdruckreglers wird durch den Unterdruck des Venturirohrs des Vergasers gesteuert, so daß der zum Betätigen des Antriebes des Ventils zum Steuern der Abgasrezirkulation erzeugte Unterdruck unter bestimmten Bedingungen eine Verstärkung des Unterdrucks am Venturirohr darstellt. So ändert sich das Steuersignal des Unterdrucks am Unterdruckregler als Punktion des in den Motor fließenden Luftstroms, und der Ausgang des Unterdruckreglers ist ungeachtet bestimmter Änderungen im Unterdruck des Ansaugverteilerrohrs, der eine Funktion der Motordrehzahl und Drosselklappenöffnung darstellt, eine Verstärkung des Unterdrucks am Venturirohr.

Um eine maximale Leistung des Motors zu erzJaLen, hat es sich als wünschenswert erwiesen, das Ventil zur Abgasrezirkulation so schnell wie möglich entsprechend der Bewegung der Drosselklappe entweder in ihre weit offene Stellung oder in ihre geschlossene oder Leerlaufstellung zu schließen. Wenn die Drosselklappe bei dem erwähnten Steuersystem in ihre weit offene Stellung bewege wird, fällt der Unterdruck am Ansaugrohr in einem Maß ab, daß das Ventil für die Abgasrezirkulation geschlossen wird. Wenn die Drosselklappe jedoch geschlossen und in Leerlaufstellung ist, ist der Unterdruck im Ansaugverteilerrohr sehr hoch und kann ein öffnen des Ventils für die Abgasrezirkulation bewirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für ein Ventil für die Abgasrezirkulation der oben beschriebenen

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Art zu schaffen, bei welcher die Unterdruckleitung zum Ventilantrieb zu einer höheren Druckquelle hin geöffnet ist, z.B. zur Umgebungsluft, und ein Schließen des Ventils für die Abgasrezirkulation ansprechend auf einen Abfall des Unterdrucks unmittelbar stromauf der Drosselklappe des Vergasers veranlaßt, wenn die Drosselklappe in Leerlauf- oder weit geöffneter Stellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Steuerventil vorgesehen ist, das ungeachtet des dem Durchfluß der Ansaugluft entsprechenden Strömungsmittelsignals die Betätigung des Ventils in die geschlossene Lage entsprechend vorbestimmten Betriebsbedingungen des Motors bewirkt.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche eine schematische Teildarstellung einer Brennkraftmaschine und eines Ventils zur AbgasreZirkulation und einer Steuerung für dasselbe zeigt.

In der Zeichnung umfaßt eine nicht vollständig dargestellte Brennkraftmaschine einen herkömmlichen Vergaser 10 mit einer Drosselklappe 11 und einem Venturirohr 12 und. ein Ansaugverteilerrohr 13. Ein Ventil zum Steuern der Abgasrezirkulation ist zum Steuern des Durchflusses des Abgases vom Abgassammeirohr 15 des Motors zum Ansaugverteilerrohr IJ vorgesehen.

Das Ventil 14 umfaßt, ein durch eine Platte 17 in obere und untere Kammern 20, 21 geteiltes Gehäuse 16. Die obere Kammer 20 ist durch eine flexible Membran l8 in obere und untere Kammerteile 20a, 20b geteilt. Die untere Kammer 21 hat eine Einlaßöffnung 22 und eine Auslaßöffnung 23. Ein Ventilelement 24 ist mittels eines Schaftes mit der Membran l8 verbunden. Der Schaft erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung in der Platte 17 und wird

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durch die Auslenkungen der Membran zum Schließen und öffnen der Einlaßöffnung 22 bewegt. Eine Feder 25 drückt das Ventilelement 24 normalerweise in eine die Einlaßöffnung schließende Stellung. Das Ventilelement 24 wird von der Öffnung wegbewegt, wenn ein genügender Unterdruck in dem oberen Kammerteil 20a erzeugt wird. Der untere Kammerteil 20b ist mit einer Entlüftungsöffnung 28 versehen, so daß sich die Membran 18 in bezug auf die Platte 17 biegen kann, weil der untere Kammerteil 20b entlüftet ist und so, ungeachtet der Stellung der Membran, immer im wesentlichen Um- . gebungsdruck aufweist.

Ein das Ventil öffnender Unterdruck kann in dem oberen Kammerteil 20a durch Herstellen eines Strömungsmittel- oder Unterdruckdurchlasses zwischen dem Kammerteil 20a und dem Ansaugverteilerrohr 13 über einen Unterdruckregler 26 hergestellt werden. Dieser Durchlaß umfaßt eine Leitung 27, die das Innere des Ansaugverteilerrohrs und die Einlaßöffnung des Unterdruckreglers 26 verbindet, eine Kammer 32 des Unterdruckreglers, eine Leitung 33 von der Kammer 32 zu einem sekundären, den Unterdruck steuernden Ventil 34 und eine Leitung 35 vom Ventil 34 zur Kammer 20 des Ventils 14.

Der Ausgang des Unterdruckreglers 26, der in der Leitung 33 auftritt, wird entsprechend dem Unterdruck am Venturirohr 12 des Vergasers 10 und in einer Leitung 36 gesteuert, welche das Venturirohr mit dem Unterdruckregler verbindet. Wie in der oben erwähnten US-Patentanmeldung, Serial No. I68 595, ausführlich erläutert ist, ist der Unterdruck am Venturirohr 12 im Vergleich zum Unterdruck im Ansaugverteilerrohr im allgemeinen klein. Der dem Unterdruckregler zugeführte Unterdruck des Venturirohrs bewirkt jedoch die Regelung des von dem Ansaugverteilerrohr kommenden Unterdrucks im Ausgang des Unterdruckreglers in der Leitung 33* um einen, das Ventil betätigenden Unterdruck in der Kammer 20 bei einem gegebenen Vielfachen des Unterdrucks am

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Venturirohr zu schaffen, vorausgesetzt, daß ein solcher Unterdruck im Ansaugverteilerrohr vorhanden ist. Eine genauere Beschreibung des Unterdruckreglers 26 ist in den Beschreibungen der anhängigen US-Patentanmeldung, Serial No. 202 783 * und der US-PS 3 125 111 desselben Anmelders zu finden. Es reicht zu sagen, daß die Größe des in der Kammer 32 erzeugten Unterdrucks durch die Größe des Unterdrucks in einer Kammer 40 des Unterdruckreglers 26 gesteuert wird, die über die Leitung 36 mit dem Venturirohr 12 verbunden ist, vorausgesetzt, daß in dem Ansaugverteilerrohr ein Unterdruck vorhanden ist. Die Kammer 40 enthält eine flexible Membran 4l, deren laterale Bewegungen über ein Verbindungsstück 43 auf ein Membranventil 42 übertragen werden. Der Bereich zwischen den Membranen 41, 42 ist zur Umgebung hin geöffnet, so daß die Membran 4l beim Ansteigen des Unterdrucks in der Kammer 40 nach oben ausgelenkt wird. Die Bewegung des Membranventils 42 durch die Membran 4l dient dazu, entweder die Kammer >2 über die Leitung 27 usw. mit dem Ansaugverteilerrohr oder mit der Umgebungsluft zu verbinden, die in dem Gehäuse zwischen den Membranen 4l, 42 vorhanden ist, oder die Kammer sowohl gegenüber der Umgebungsluft als auch gegenüber dem Unterdruck vom Ansaugverteilerrohr abzudichten und dadurch einen Unterdruck in der Kammer 32 und der Leitung 33 entsprechend einem Vielfachen des Unterdrucks in der Kammer 40 zu schaffen, welcher die Stellung der Membran 4l beeinflußt.

Wenn sich die Drosselklappe 11 in Leerlaufstellung befindet, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, und wobei sie das Ansaugrohr' im wesentlichen verschließt, ist es, wie zuvor erwähnt wurde,-wünschenswert, das Ventil 14 schnell zu schließen, um eine Rezirkulation von Abgas zu verhindern. Dies wird" erfindungsgemäß durchgeführt, indem die Kammer 20 des Ventils 14 über das sekundäre, den Unterdruck regelnde Ventil 34 Jedesmal mit der Umgebungsluft verbunden wird, wenn der Unterdruck unmittelbar oberhalb der Drosselklappe 11 ungefähr auf Atmosphärendruck absinkt, was bei geschlossener Drosselklappe der Fall ist.

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Das Ventil J>K umfaßt .ein Gehäuse mit einer starren Querwand 46 und einer quer verlaufenden Membran 47. Die Wand und die Membran wirken mit dem Gehäuse zur Bildung von Kammern 50, 51, 52 zusammen. Die Kammer 50 hat eine Einlaßöffnung 53, die durch einen sich nach unten erstreckenden Stutzen 54 gebildet wird, an welchen die Leitung 33 angeschlossen ist, und eine zweite Einlaßöffnung 55 in der Querwand 46. Die öffnungen 53 und 55 werden abwechselnd durch ein Ventilelement 56 geschlossen, das an einem mit der Membran 47 verbundenen Schaft 57 befestigt ist und von einer öffnung zur anderen verschoben wird, wenn die Membran in entgegengesetzte Richtungen ausgelenkt wird. Die Kammer 51 ist durch die öffnung 60 zur Umgebung hin offen. Das Ventilelement 56 wird durch eine Druckfeder 6l zwischen der unteren Endwand der Kammer 52 und der Membran kontinuierlich nach oben gedrückt, um die öffnung 53 zu schließen. Die Kammer 52 ist über eine Leitung 62 mit dem Bereich des Vergasereinlasses unmittelbar vor der Drosselklappe 11 verbunden, wenn die Drosselklappe geschlossen ist. Die Leitung 62 ist über eine öffnung 63 in der Wand des Einlasses des Vergasers angeschlossen. Die öffnung 63 ist so angeordnet, daß sie sich vor der Drosselklappe befindet, wenn diese in ihrer geschlossenen Läge ist, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Kraft der Druckfeder 6l ist so bemessen, daß z.B. bei einem kleinen Unterdruck von 50 mm (2") Hg oder darunter im Bereich der öffnung 63 die Membran 47 durch die Feder nach oben bewegt wird, und das Ventilelement 56 die öffnung 55 öffnet und die öffnung 53 verschließt. Durch diesen Vorgang wird die Kammer 20a des Ventils 14 über die Leitung 35, die öffnung 55, die Kammer 51 und die öffnung 60 zur Atmosphäre hin entlüftet. Dadurch bewegt die Feder 25 den Ventilkörper 24 zur Einlaßöffnung 22, so daß das Ventil 14 schließt. Jedesmal, wenn die Drosselklappe vollständig geschlossen wLrd, fällt der Unterdruck unmittelbar oberhalb der Drosselklappe so auf den Punkt ab, der ein Schließen

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des Ventils l4 aufgrund der Tätigkeit des sekundären Ventils verursacht.

Wenn der Unterdruck unmittelbar oberhalb 'der Drosselklappe 11 größer als 50 mm (2") Hg ist,, was bei Zwischenstellungen der Drosselklappe auftritt* drückt der Umgebungsdruck oberhalb der Membran 47 diese zum Zusammendrücken der Feder 6l nach unten, öffnet die Öffnung 53 und schließt die Öffnung 55· Die Kammer steht dann über die Leitung 35* die Kammer 5O₅ die Öffnung 53 und die Leitung 33 mit dem Auslaß des Unterdruckreglers in Verbindung.

Wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist, tritt ein geringer Unterdruck an der Öffnung 63 auf. Jedoch ist derselbe niedrige ■Unterdruck sowohl in dem Ansaugverteilerrohr als auch den Leitungen 27* 33 und 35 vorhanden» Dieser niedrige Unterdruck führt zu einem Schließen des Ventils 14. Gleichzeitig, wird Jedoch das sekundäre Ventil 34 ebenfalls betätigt, um die Kammer 20 zur Umgebung hin zu entlüften.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, ein Rückschlagventil und einen Speicher in der Leitung 27 anzuordnen, so daß ein plötzlicher Abfall des Unterdrucks im Ansaugverteilerrohr 13 nicht unbedingt einen Verlust an Unterdruck in der Kammer 20 des Ventils 14 verursacht. Die Wirkung eines Speichers, das Ventil offen zu halten, wenn die Drosselklappe in eine weit geöffnete Stellung bewegt wird, würde durch Betätigung des sekundären Ventils 34 entsprechend einem niedrigen Unterdruck im Bereich der Öffnung 63 annulliert werden.

Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung eine Steuerung für ein durch Unterdruck betätigtes Ventil zum Steuern der Abgasrezirkulation in einer Brennkraftmaschine geschaffen, wobei das Ventil durch Unterdruck vom Ansaugverteilerrohr betätigt wird,

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der durch einen Unterdruckregler entsprechend dem Unterdrucksignal am Venturirohr des Vergasers gesteuert wird, welcher eine Punktion der in den Motor angesaugten Luft ist. Wenn der Unterdruck in der Ansaugleitung auf einen gegebenen Wert absinkt, wird das Ventil zum Steuern des Abgases geschlossen. Wenn die Drosselklappe geschlossen oder in Leerlaufstellung ist, entlüftet außerdem ein auf die Verringerung des Unterdrucks unmittelbar oberhalb der geschlossenen Drosselklappe ansprechendes Ventil das durch Unterdruck betätigte Ventil, um ein Schließen des Ventils zu veranlassen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Abgasrezirkulationssystem für einen Motor, in welchem ein durch-Strömungsmitteldruck betätigtes Ventil zum Rezirkulieren von Abgas eine offene Stellung, in welcher sich Abgas des Motors mit dem angesaugten Gas mischt, und eine geschlossene Stellung aufweist, ein Druckregler für das Strömungsmittel den Betätigungsdruck für das Ventil von einer Druckquelle als verstärkte Funktion eines Strömungsmittelsignals überträgt, das sieh entsprechend der Durchflußmenge des Gases durch den Motor ändert, dadurch gekennzeichnet , daß ein Steuerventil (^4) vorgesehen ist, das ungeachtet des dem Durchfluß der Ansaugluft entsprechenden Strömungsmittelsignals die Betätigung des Ventils (l4) in die geschlossene Lage entsprechend vorbestimmten Betriebsbedingungen des Motors bewirkt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet , daß das Steuerventil eine ein Strömungsmittelsignal erzeugende Einrichtung (11, 62, 65) in Verbindung mit der Ansaugluft des Motors aufweist, um zweite Strömungsmittelsignale zu erzeugen, die in ihrer Größe von der Motordrehzahl und Belastung abhängig sind, und daß ein entsprechend den zweiten Strömungsmittelsignalen einer vorbestimmten Höhe bewegliches Steuerteil (47) vorgesehen ist, um das Schließen des Ventils zu bewirken.

J5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die das Signal erzeugende Einrichtung eine öffnung (63) in einer Luftansaugleitung des Motors aufweist, eine ein Drucksignal übertragende Leitung (62) sich von der öffnung (63) erstreckt, und eine bewegliche Drossel (11) in der Luftansaugleitung vorgesehen ist, die Drossel eine gegebene Drosselstellung aufweist, in der die öffnung im wesentlichen bei Atmosphärendruck mit der Luft in Verbindung steht,

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und daß die Drossel aus der Drosselstellung bewegbar 1st, um die öffnung {6j>) mit dem Druck in der Ansaugleitung des Motors zu verbinden, daß die signalerzeugende Einrichtung die Betätigung des Ventils in die geschlossene Lage bewirkt, wenn die Drossel sich in der Drosselstellung befindet.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerteil (47) des Steuerventils entsprechend den zweiten Strömungsmittelsignalen die Betätigung des Ventils (l4) zum Steuern der Rezirkulation in die geschlossene Lage bewirkt, wenn der Motor mit Leerlaufdrehzahl läuft.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerteil (47) zum Blockieren des Ausgangs für den Betätigungsdruck des Ventils am Regler (26) bewegbar ist und zur Verbindung des Ventils (14) mit Atmosphärendruck, um das Ventil (l4) entsprechend der Höhe der zweiten Strömungsmittelsignale in die geschlossene Stellung zu bewegen.

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