DE2531213A1

DE2531213A1 - Regelvorrichtung der einer brennkraftmaschine zugefuehrten abgasmenge

Info

Publication number: DE2531213A1
Application number: DE19752531213
Authority: DE
Inventors: Richard Bertsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-07-12
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1977-02-03

Description

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Regelvorrichtung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Abgasmenge

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Abgasmenge mit einem vom Saugrohrdruck gesteuerten Abgasrückführventil. Es ist bekannt, die Abgasrückführungsrate in Abhängigkeit des Unterdrucks im Saugrohr zu steuern. Mit einer solchen Unterdrucksteuerung werden zwar bestimmte Betriebszustände der Brennkraftmaschine erfaßt, doch sagt der Unterdruck nichts über die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft- bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge aus. Aus diesem Grund kann auch keine Steuerung in Abhängigkeit der tatsächlich zugeführten Luftmenge erfolgen. Um eine einwandfreie Ausnutzung der gegebenen Brennkraftmaschinenleistung, ein einwandfreies Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine und dabei eine optimale Erniedrigung der NO„-Anteile im Abgas zu erhalten, muß die Abgasrückführrate auf die tatsächlich angesaugte Luftmenge abgestimmt werden.

609885/0474

Es gibt ferner Vorrichtungen, bei denen zusätzlich eine Steuerung des dem Abgasrückführventil zugeführten Unterdrucks in Abhängigkeit von weiteren Parametern der Brennkraftmaschine erfolgt wie z.B. in Abhängigkeit der Drosselklappe. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist nur eine Korrektur in Abhängigkeit von der eingestellten Last und der Drehzahl möglich. Es handelt sich also um die Abhängigkeit von einem Sollwert, ohne daß dabei gewährleistet ist, daß dieser Sollwert auch tatsächlich erreicht wird. Jedenfalls wird die angesaugte Luft bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge als Steuergröße für die Regelung nicht erfaßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst genaue Regelung der Abgasrückführungsrate zu erzielen, bei der die tatsächlich angesaugte Luft bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge berücksichtigt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Messung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisch-Menge eine an sich bekannte, von Rückstellkräften beaufschlagte Stauklappe im Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist und stromabwärts der Leerlaufstellung der Stauklappe in deren kreissegmentförmigen Schwenkbereich mehrere Bohrungen vom Saugrohr abführen, die gemeinsam in eine zu einem gesteuerten Druckraum des Stellglieds des Abgasrückführungsventils führenden Sammelleitung münden.

Die Stellung der Stauklappe stellt in bekannter Weise ein Maß für die angesaugte Luftmenge dar. Je nach Stellung der Stauklappe wird im größeren oder kleineren Verhältnis ein Mischdruck zwischen dem Druck stromaufwärts und stromabwärts der Luftklappe erzeugt, so daß der Mischdruck in Abhängigkeit von der jeweils zugemessenen Luftmenge variiert wird. Mit dieser Vorrichtung erhält man auf sehr einfache und wenig aufwendige Weise eine Abhängigkeit des Saugrohrdrucks von der angesaugten Luftmenge.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bohrungen in abgestuften Abständen voneinander angeordnet oder besitzen

609885/0474

die Bohrungen zusätzlich unterschiedliche BohrungsdurchJnesser. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft eine feinstufige Variation des Mischdrucks entsprechend der Stellung der Stauklappe erzielt werden. Auch kann, wenn notwendig, durch Anordnung und Größe der Bohrungen in bestimmten Stellungen der Stauklappe die Druckmodulation beeinflußt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Luftmengenmesser gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

In dem Ansaugrohr 10 des Ansaugsystems einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist in einem besonders geformten Teil 11 des Saugrohres 10 ein Luftmengenmessorgan bekannter Bauweise angeordnet, das aus einer Stauklappe 13 besteht, die um eine Achse 14 entgegen einer Rückstellkraft schwenkbar ist, die in diesem Fall durch eine Feder 15 symbolisiert ist. Durch diese Rückstellkraft wird die Stauklappe 13 bei fehlender Luft strömung in e.iner Stellung gehalten, in der sie das Saugrohr 10 völlig verschließt. Bei auftretender Luftströmung, d.h. bei auftretendem Unterdruck im Saugrohr 10 wird die Stauscheibe 13 verdreht, wobei sie durch die besondere Ausgestaltung des Saugrohrteils 11 kontinuierlich den Durchtrittsquerschnitt für die angesaugte Luft vergrößert. Der Saugrohrteil 11 ist dabei vorteilhaft im Querschnitt rechteckig, so daß der Durchtrittsquerschnitt lediglich durch die Fläche zwischen der Oberkante 16 und dem Saugrohrteil 11 gebildet wird.

Im kreissegmentförmigen Schwenkbereich der Stauklappe 13 sind stromabwärts der Stauklappe mehrere Bohrungen 17 in der Seitenwand des Saugrohrteils 11 angeordnet, die auf einem Kreisbogen um die Achse Ik der Stauscheibe liegen. Die Bohrungen 17

609885/0474 " **

n in einen kammerförmig erweiterten Teil 19 einer Sam-'melleitung 20, die zu einem gesteuerten Druckraum 21 des Stellglieds eines Abgasrückführungsventils 23 führt. Das Abgasrückführungsventil besitzt ein Stellglied, das aus einer Druckdose 24 besteht, die durch eine Stellmembran 26 in den gesteuerten Druckraum 21 und einen Referenzdruckraum 27 unterteilt wird. An der Stellmembran ist das ■Ventilschließglied 29 des Abgasrückführungsventils befestigt, dessen kegelförmig ausgebildetes Ende 30 die Durchtrittsöffnung einer Abgasrückführungsleitung 33 von einer nicht dargestellten AbgasSammelleitung der Brennkraftmaschine her zum Saugrohr 10 stromaufwärts einer Drosselklappe 4l kontrolliert. Die Einführung stromaufwärts hat den Vorteil, daß der Unterdruck, der über den gesamten Last-Drehzahlbereich etwa konstant ist, und die Abgasrückführung weniger' von'der Drehzahl beeinflußt wird. Der Referehzdruckraum 27 wird dabei gegenüber der Abgasrückführungsleitung 33 durch eine elastische Membran 34 verschlossen.

Im gesteuerten Druckraum 21 ist eine Druckfeder 36 angeordnet, die die Stellmembran in Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds 29 beaufschlagt. In der Sammelleitung 20 ist ein Umschaltventil 38 angeordnet, durch das der gesteuerte Druckraum 21 mit einer Druckleitung 40 verbindbar ist, die zum Saugrohr 10 stromabwärts der Drosselklappe 4l führt. Gleichzeitig wird die vom Luftmessorgan zum Abgasrückführungsventil 23 führende Sammelleitung 20 unterbrochen. Das Umschaltventil 38 wird von einer Magnetwicklung 39 betätigt, die über die Leitung 42 mit Strom versorgt wird. In dieser Leitung 42 liegt ein Unterbrecherkontakt 43» bei dessen Betätigung das Umschaltventil in die Stellung rückt, in der der gesteuerte Druckraum 21 mit der Druckleitung'40 verbunden ist.

Zwischen dem Umschaltventil und dem kammerförmigen Teil 19 der Sammelleitung 20 ist weiterhin bei diesem Ausführungsbeispiel ein Unterdruckverstärker 44 angeordnet, der den

- 5 009885/0474

über die Sammelleitung 20 dem Abgasrückführungsventil zugeführten Druck verstärkt. Der Unterdruckverstärker wird dabei von der Druckleitung 40 her über die Druckleitung 45 mit Unterdruck ausreichender Höhe versorgt.

Wenn die Stauklappe 13 infolge steigenden Luftdurchsatzes aus der gezeichneten Endlage entsprechend der Leerlaufstellung verschwenkt wird, so überstreicht sie nacheinander die Bohrungen 17· Eine Teillaststellung ist in Fig. 2, die einen Schnitt durch den kammerförmigen Teil 19 der Sammelleitung 20 darstellt, durch die gestrichelte Position 13' der Stauklappe dargestellt. In dieser Stellung wird der Sammelleitung 20 über die Bohrungen 17' der stromabwärts der Stauklappe herrschende Unterdruck zugeführt, während über die Bohrungen 17 der Sammelleitung der Druck stromaufwärts der Stauklappe 13 zugeführt wird. In der Sammelleitung selbst entsteht ein Mischdruck, der sich aus dem Verhältnis der beiden Drücke und dem Verhältnis der diesen Drücken jeweils ausgesetzten öffnungen der Bohrungen 17, 17' ergibt. Je nach-Stellung der Stauklappe 13 ändert sich dieses Verhältnis. Durch die Verteilung der Bohrungen entlang des Schwenkbereichs der Stauklappe und durch Variation des Öffnungsquerschnitts der Bohrungen kann eine durchsatzabhängige Anpassung des Mischdrucks in der Sammelleitung 20 erzielt werden.

Der Mischdruck wird über die Sammelleitung 20 dem Unterdruckverstärker 44 zugeführt, und von dort weiter bei entsprechender Stellung des Umschaltventils 38 dem gesteuerten Druckraum 21 zuleitet. Ist der absolute Druck im Druckraum 21 geringer als im Druckraum 27, so wird die Stellmembran entgegen der Kraft der Druckfeder 36 so lange verstellt, bis die Durchtrittsöffnung 31 vom kegelförmigen Ende 30 des Ventilschließglieds geschlossen ist. Der Referenzdruckraum 27 ist über eine Druckleitung 28 mit dem Saugrohr stromaufwärts der Stauklappe 13 verbunden, so daß in diesem Druckraum im wesentlichen ein konstanter atmosphärischer Druck herrscht. Der Referenzdruckraum 27 könnte ebensogut auch direkt mit der Umgebungsluft verbunden sein, doch wird bei

609885/0474

der gezeigten Lösung eine Druckbeeinflussung durch z.B. Verschmutzte Luftfilter vermieden.

In der gezeichneten Leerlaufstellung der Stauscheibe 13 herrscht in dem gesteuerten Druckraum 21 der Druck im Saugraumteil 11, entsprechend verstärkt durch den Unterdruckverstärker 44, vor. Der Unterdruckverstärker ist lediglich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Weiterbildung zur Punktionssicherung der Abgasrückführventilbetätigung eingeschaltet. Er ist zur Punktion der Vorrichtung nicht unbedingt notwendig. In der Maximalstellung der Drosselklappe 13 werden alle Bohrungen 17 dem Druck stromaufwärts der Stauklappe ausgesetzt, so daß in diesem Falle der Druck im gesteuerten Druckraum seinen absoluten Maximalwert erhält. Das bedeutet, daß das Abgasrückführungsventil ganz geöffnet wird. Die hierbei rückgeführte maximale Abgasrückführmenge ist jedoch im Interesse der bei Volllast von der Brennkraftmaschine zu erbringenden Leistung nicht erwünscht. Deshalb wird in diesem Fall das Umschaltventil 38 durch Betätigung des Unterbrecherkontaktes 43 umgeschaltet und der gesteuerte Druckraum 21 über die Druckleitung 40 mit dem Saugrohr verbunden. Der gesteuerte Druckraum 21 wird somit dem dort im Saugrohr immer vorhandenen Unterdruck ausgesetzt, so daß das Abgasrückführungsventil geschlossen wird.

Die Betätigung des Unterbrecherkontakts 43 kann dabei in bekannter Weise durch die Drosselklappe erfolgen.

609885/0474

Claims

Ansprüche

Regelvorrichtung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Abgasrückführmenge mit einem vom Saugrohrdruck gesteuerten Abgasrückführungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft- bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisch-Menge eine an sich bekannte, von Rückstellkräften beaufschlagte Stauklappe (13) im Saugrohr (10) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und stromabwärts der Leerlaufsteilung der Stauklappe (13) in deren kreisseg-Ifmentförmigem Schwenkbereich mehrere Bohrungen (17) vom Saugrohr (10) abführen, die gemeinsam in eine zu einem gesteuerten Druckraum (21) des Stellglieds des Abgasrückführungsventils (23) führenden Sammelleitung (20) münden.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (17) in abgestuften Abständen voneinander angeordnet sind.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (17) unterschiedliche Durchmesser besitzen.

U. Regelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied des Abgasrückführventils (23) aus einer Druckdose (24) besteht, die von einer mit dem Ventilschließglied (29) des Abgasrückführungsventils (23)

- 8 609885/0474

verbundenen Stellmembran (26) in einen gesteuerten Druckraum (21) und einen Referenzdruckraum (27) geteilt ist, wobei im gesteuerten Druckraum (21) eine Druckfeder (36) angeordnet ist, die die Stellmembran in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt und der Referenzdruckraum (27) über eine Druckleitung (28) mit einem im wesentlichen konstanten Referenzdruck verbunden ist.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzdruck der Druck im Saugrohr (10) stromaufwärts der Stauklappe (13) dient.

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sammelleitung (20) vor dem gesteuerten Druckraum (21) ein Umschaltventil (38) angeordnet ist, bei dessen Betätigung der gesteuerte Druckraum (21) des Stellglieds des Abgasrückführungsventils über eine Druckleitung (40) mit dem Saugrohr (10) stromabwärts einer Drosselklappe (4l) im Saugrohr (10)' der Brennkraftmaschine verbunden ist.

7. Regelvorrichtung nach- Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sammelleitung (20) vor dem gesteuerten Druckraum (21) ein Druckverstärker (44) angeordnet ist

609885/0474 original inspected