DE2454512C3

DE2454512C3 - Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2454512C3
Application number: DE2454512A
Authority: DE
Inventors: Mark H. Northville Mich. Suter
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1974-11-16
Publication date: 1981-04-09
Also published as: GB1460955A; JPS5085718A; CA1033239A; US3885538A; DE2454512A1; DE2454512B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem Vergaser, dessen Ansaugkanal einen Venturiabschnitt und eine Drosselklappe aufweist und wobei eine Verbindung zwischen dem Auspuffrohr und dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, die über ein vom Ansaugrohr-Unterdruck beaufschlagtes Steuerventil steuerbar ist und wobei eine vom Verbrennungsmotor getriebene Luftpumpe vorgesehen ist, die mit zunehmender Drehzahl Luft mit zunehmendem Druck unmittelbar hinter den Auslaßventilen in die Auslaßleitungen führt.

Versuche mit Abgasrückführeinrichtungen haben gezeigt, daß das Betriebsverhalten eines Verbrennungsmotors durch eine Abgasrückführung am geringsten beeinträchtigt wird, wenn die Abgasrückführung einen festen Prozentsatz der Luftströmung durch den Verbrennungsmotor beträgt. Da die Luftströmung durch einen Verbrennungsmotor abhängig von der Drehzahl und der Belastung des Verbrennungsmotors ist, sollte eine Abgasrückführeinrichtung in Abhängigkeit von diesen beiden Größen gesteuert werden.

Aus dem älteren Recht zu wertenden deutschen Patent 24 25 911 ist eine Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren zu entnehmen, bei welcher ein vergleichsweise schwacher Ansaugrohr-Unterdruck in ein proportionales positives Drucksignal betriebssicher verstärkt wird. Hierbei wirkt der in einer dritten Kammer herrschende Druck über ein Druckwechselventil auf das Regelventil derart ein, daß ein dem negativen Druck in der ersten Kammer proportionaler positiver Druck aus der dritten Kammer ausgesteuert wird.

Diese bekannte Einrichtung weist den Nachteil auf, daß neben dem die Verbindung zwischen dem Auspuffrohr und dem Ansaugrohr steuernden Steuerventil noch ein zusätzliches Druckverstärkungsventil

ι ο und sin weiteres Druckwechselventil erforderlich ist.

Es sind bereits Abgasrückführeinrichtungen für Verbrennungsmotoren etwa der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei denen die Abgasrückführung sowohl in Abhängigkeit von dem von der Drehzahl beeinflußten Venturi-Unterdruck als auch von dem von der Belastung beeinflußten Ansaugrohr-Unterdruck gesteuert wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung des Verbrennungsmotors gesteuert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

jo F i g. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch Teile eines Verbrennungsmotors und eines Vergasers mit der erfindungsgemäßen Abgasrückführung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

3^C. F i g. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einer bekannten vom Verbrennungsmotor getriebenen Luftpumpe, die Luft unmittelbar hinter den Auslaßventilen in die Auslaßleitungen führt.

In F i g. 1 ist ein Teil 10 eines Fallstrom-Vierfachvergasers gezeigt. Der Vergaserteil 10 weist einen Lufteinlaßteil 12, einen Hauptteil 14 und einen Drosselklappenteil 16 auf. Der Vergaserteil 10 weis; hierbei sich durch alle drei Bauteile erstreckende Ansaugkanäle 18 auf, die mit Venturiabschnitten 22 und mit über Drosselklappenwellen 25 drehbar gelagerten Drosselklappen 24 versehen sind. Das obere Ende 20 der Ansaugkanäle 18 ist hierbei mit dem Reinluftraum eines herkömmlichen Luftfilters (nicht gezeigt) verbunden und nimmt bekannte Verstärkungsventuriteile 23 auf, in denen die Haupttreibstoffdüsen (nicht gezeigt) angeordnet sind.

Unterhalb der sich in ihrer Schließstellung befindlichen Drosselklappen 24 ist eine Öffnung 26 zur Abnahme des Ansaugrohr-Unterdruckes vorgesehen.

Der Drosselklappenteil 16 des Vergaserteiles 10 ist hierbei ■ über einen Zwischenflansch 32 mit dem Ansaugrohr 30 des Verbrennungsmotors verbunden. Das Ansaugrohr 30 weist eine Anzahl von vertikalen

bo Ansaugleitungen 34 auf, die mit den unteren Enden der Ansaugkanäle 18 des Vergasers in Verbindung stehen. Die Ansaugleitungen 34 führen über abgewinkelte Abschnitte 36 zu den Einlaßventilen des Verbrennungsmotors.

h5 Das Auspuffrohr des Verbrennungsmotors ist bei 38 angedeutet und weist einen Querverbindungskanal 40 auf, dessen Lage insbesondere aus F i g. 3 zu ersehen ist. Der Querverbindungskanal 40 führt Abgas von den

Auspuffkrümmern 41 zu den Abschnitten 36 der Einlaßleitungen 34, um eine Gemischvorwärmung zu ermöglichen.

Wie am besten aus F i g. 2 zu ersehen ist, weist der Zwischenflansch 32 einen Ausschnitt 42 auf, der über eine Bohrung 44 direkt mit dem Querverbindungskanal 40 verbunden ist Der Ausschnitt 42 steht in Verbindung mit einem Kanal 46 und einem Kanal 48, der wieder über Bohrungen 50 mit den Ansaugleitungen 34 in Verbindung steht Die beiden Kanäle 46 und 48 können hierbei über eine durch eine Ausnehmung 52 im Zwischenflansch 32 gebildete Kammer 54 miteinander in Verbindung gebracht werden, in der ein die Verbindung zwischen den Kanälen 46 und 48 steuerndes Abgasrückführ-Steuerventil 56 angeordnet ist. Das Steuerventil 56 wird hierbei durch eine Druckfeder 73 in seiner geschlossenen Lage gehalten und kann durch ein Membranservo 58 in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung des Verbrennungsmotors geöffnet werden.

in F i g. 3 ist ein herkömmlicher Verbrennungsmotor in V-8 Anordnung gezeigt, wobei die Auslaßleitungen mit 60 bezeichnet sind. Eine am Verbrennungsmotor angeordnete Luftpumpe 61 wird vom Verbrennungsmotor über einen Keilriemen 62 angetrieben und führt Luft über entsprechende Luftverteilungsleitungen 63 und Einblasedüsen 64 in die Auslaßleitungen 60. Diese zusätzliche Luft reduziert unverbrannt in das Auspuffsystem gelangende Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd zu Wasser bzw. Kohlendioxyd. Gemäß der Erfindung weist die vom Verbrennungsmotor getriebene Luftpumpe 61 noch einen weiteren Auslaß 65 auf.

Wie am besten aus F i g. 2 zu ersehen ist, besteht das Membranservo 58 aus einem schalenförmigen Gehäuse 66, das durch eine flexible Membrane 67 in zwei Kammern 68 und 70 aufgeteilt ist. Die Kammer 68 ist hierbei eine Atmosphärendruckkammer, die über eine Bohrung 72 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist. In der Atmosphärendruckkammer 68 ist die leichte Druckfeder 73 angeordnet. Die Kammer 70 ist hierbei eine Mischdruckkammer, die über einen ersten Einlaß 74 und eine Leitung 75 mit dem Auslaß 65 der Luftpumpe 61 und über einen zweiten Einlaß 76 und eine Leitung 78 mit der öffnung 26 im Ansaugkanal 18 des Vergasers verbunden ist.

Beide Einlasse 74 und 76 sind mit Drosselstellen 80 und 82 versehen, wobei die Drosselstelle 82 einen geringeren Strömungsquerschnitt als die Drosselstelle 80 aufweist. Die Kammer 70 ist somit im wesentlichen eine Luftdruckkammer, in der der von der Luftpumpe 61 gelieferte Luftdruck durch den über die Drosselstelle 82 abgeschwächten Ansaugrohr-Unterdruck verringert wird.

Der untere Teil 84 des schalenförmigen Gehäuses 66 weist eine öffnung 86 auf, die über einen flexiblen Rollbalg 88 abgedichtet ist. Der Rolibalg 88 ist hierbei mit einem Bauteil 90 verbunder, das in der Mitte der Membrane 67 befestigt ist. Das Bauteil 90 nimmt hierbei den Schaft 92 des Steuerventiles 56 auf. Der Schaft 92 erstreckt sich hierbei abgedichtet durch eine die Kammer 54 abdeckende Deckplatte S4 und einen das

ίο Gehäuse 66 tragenden Bauteil 95. Das Steuerventil 56 wird hierbei durch einen konischen Ventilteil % gebildet, der den Kanal 46 abschließt

Es wird darauf hingewiesen, daß die Größen der Drosselstellen 80 und 82 in Verbindung mit der Fläche der Membrane 67 derart abgestimmt werden müssen, daß ein erwünschter Prozentsatz einer Abgasrückführung erzielt wird. Durch entsprechendes Verändern der Drosselstellen kann die Abgasrückführung mehr oder weniger abhängig vom Luftdruck oder Ansaugrohr-Unterdruck gemacht werden.

Funktionsweise

Im Leerlauf wird der Verbrennungsmotor einen hohen Ansaugrohr-Unterdruck und einen geringen Luftdruck der Luftpumpe aufweisen. Der sich daraui ergebende Mischdruck in der Kammer 70 des Membranservos 58 wird so gering sein, daß die Feder 73 und der einwirkende Atmosphärendruck das Steuerventil 56 in seiner geschlossenen Lage hält und somit eine

so Abgasrückführung unterbindet.

Wird die Drosselklappe geöffnet so wird die Belastung zunehmen und der Ansaugrohr-Unterdruck etwas abfallen, während die Drehzahl des Verbrennungsmotors zunimmt. Dementsprechend nimmt der von der Luftpumpe gelieferte Luftdruck zu und stellt nunmehr in der Mischdruckkammer 70 einen durch den geringeren Ansaugrohr-Unterdruck abgeschwächten Druck ein, der jedoch höher als der in der Kammer 68 einwirkende Atmosphärendruck ist, wodurch das Steuerventil 56 öffnet und eine Abgasrückführung ermöglicht.

Bei geringer Belastung und bei geringen Drehzahlen wird somit die Abgasrückführung verhältnismäßig gering sein, während sie bei größerer Belastung und höherer Drehzahl entsprechend zunimmt. Der auf das Steuerventil 56 einwirkende Mischdruck, gebildet aus dem von der Drehzahl beeinflußten Luftpumpendruck und dem von der Belastung beeinflußten Ansaugrohr-Unterdruck, ermöglicht somit eine Steuerung der Abgasrückführung in der Weise, daß die Abgasrückführung einen bestimmten Prozentsatz der Luftströmung durch den Verbrennungsmotor umfaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem Vergaser, dessen Ansaugkanal einen Venturiabschnitt und eine Drosselklappe aufweist und wobei eine Verbindung zwischen dem Auspuffrohr und dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, die über ein vom Ansaugrohr-Unterdruck beaufschlagtes Steuerventil steuerbar ist und wobei eine vom Verbrennungsmotor getriebene Luftpumpe vorgesehen ist, die mit zunehmender Drehzahl Luft mit zunehmendem Druck unmittelbar hinter den Auslaßventilen in die Auslaßieitungen führt, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindung (46, 48) zwischen dem Auspuffrohr (40) und dem Ansaugrohr (30) steuernde Steuerventil (56) ein durch Federdruck in seine Schließstellung und durch den entgegenwirkenden Mischdruck aus Ansaugrohr-Unterdruck und Luftpumpendruck in seine Öffnungsstellung bewegbares Ventilteil (96) ist.

2. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (56) mit einem federbelasteten Membranservo (58) verbunden ist, das eine Atmosphärendruckkammer (68) und eine Mischdruckkammer (70) aufweist, in die ein erster Einlaß (74) von der Luftpumpe (61) und ein zweiter Einlaß (76) vom Ansaugrohr (34) führen und wobei in beiden Einlassen (74 und 76) Drosselsteüen (80 bzw. 82) vorgesehen sind.

3. Abgasrückführeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (82) im Einlaß (76) vom Ansaugrohr (34) einen geringeren Strömungsquerschnitt als die Drosselstelle (80) im Einlaß (74) von der Luftpumpe (61) aufweist.