DE2604604A1

DE2604604A1 - Abgasrueckfuehrungsanlage fuer selbstzuendende brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2604604A1
Application number: DE19762604604
Authority: DE
Inventors: Christian Schaal
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1977-08-11
Also published as: JPS5297023A; SE7701274L; US4085718A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim

Daim Io 605/k 2.2.76

Abgasrückführunganlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführungsanlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen zur Beimischung eines Teiles des Abgases zur angesaugten Frischluft.

Ein Teil des Abgases wird bei derartigen Verbrennungsmaschinen deshalb zurückgeführt, weil dadurch eine bessere Verbrennung und damit eine Verbesserung der Zusammensetzung des Abgases herbeigeführt werden soll. Hierzu hat man sich der verschiedenartigsten Mittel bedient; unter anderem ist auch schon vorgeschlagen worden, die Temperatur der Abgase zu messen und damit die Menge zu bestimmen, die vom Abgas abgezweigt und der Frischluft wieder zugeführt wird. Diese bisher bekannt gewordenen Verfahren sind zum

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großen Teil aufwendig und in ihrem Erfolg zweifelhaft. Außerdem ist mit ihnen nicht in allen Bereichen und bei allen Fahrzuständen eine optimale Anpassung, insbesondere nicht eine weitgehend automatische Anpassung an die verschiedenartigen Gegebenheiten der Fahrzustände möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine automatische Anpassung vorzunehmen sowie dazu eine konstruktive Lösung vorzuschlagen, die im Drehzahlbereich bis zu 3°°° U/min., also beim Kaltstart, im Leerlauf, bei Beschleunigung und bei großer Fahrleistung selbst eine Anpassung der zurückzuführenden Abgasmenge auf einfache Weise vornimmt.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß

und federbelastete eine vom Ansaugluftstrom beaufschlagte/Stauscheibe zusammen mit einem vom Auspuffgegendruck belasteten Kugelkalottenventil die Abgaszumischung entsprechend der Leistung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine vornimmt.

Dabei kann in dem an das Luftfilter anschließenden Ansaugrohr ein Stauscheibengehäuse mit einer bei Stillstand des Motors wenigstens annähernd geschlossenen Stauscheibe angeordnet sein, die im Zusammenhang mit einem zwischen Federn angeordneten Kugelkalottenventil, dessen Stellung proportional zur Motorleistung vom Auspuffgegendruck abhängig ist, die Größe der durch

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einen Zumischkanal zugemischten Teilmengen des Abgases drehzahlabhängig regelt, wobei der Zumischkanal wenigstens annähernd in die Mitte des das Stauscheibengehäuse durchströmenden Luftstromes mündet. Weiter kann zur leistungsabhängigen Regelung das Kugelkalottenventil zusätzlich über ein abgefedertes Schleppgestänge von dem an das Geschwindigkeitspedal des Motors angelenkten Reglerhebel steuerbar sein. Die vom Motor über das Stauscheibengehäuse angesaugte Frischluft übt dabei über die Stauscheibe einen Druck aus gegen eine das Kugelkalottenventil direkt oder indirekt von der Zumischkanalmündung abziehende Feder, von dessen Federkonstante im wesentlichen das Verhältnis der Teilmenge des Abgases zur Frischluftmenge abhängt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaft des Kugelkalottenventils innerhalb eines koaxial zur Stauscheibengehäuseachse bewegbaren Führungsrohres in vorgesehenen, aber verstellbaren Grenzen hin und her beweglich sein, um die ebenfalls koaxial zum Kugelkalottenventil angeordnete Mündung des die Abgase beimischenden Zumischkanals mehr oder weniger zu öffnen oder zu schließen. Dabei kann die Stauscheibe auch noch nach dem Schließen des Kugelkalottenventils unter Zusammendrücken der Druckfeder entweder durch zunehmenden Unterdruck im Saugrohr oder durch willkürliche Betätigung im Sinne einer Vergrößerung der von der Stauscheibenstellung abhängigen Durchgangsöffnung bewegbar sein.

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Im übrigen kann das Führungsrohr von zwei zu beiden Seiten der Stauscheibc angeordneten Spirali'ederscheiben zentral im Stauschoibengehäuse gehalten sowie gerührt und von einer im Ansaugrohr befindlichen einstellbaren Zugfeder ohne den ge^jen die Stauschc.ibo wirkenden Ströimmgsdruck von der Mündung· des ZumJ schkanals so weit abgezogen werden, bis die Stauscheibo an einem im SI auscheibengoliüuse vorgesehenen Anschlag anliegt. Durch die Spiralfederscheiben wird eine zentrische, federnde und elastische Aufhängung der Stauscheibe und des Ventils erzielt. Diese Aufhängung ist reibungslos und durch sie entsteht auch keine Verkokungsgefahr. Außerdem wird durch diese Aufhängung erreicht, daß sich die Kugelkalotte bei kleinen HittoiivorsetZungen an die Mündung des Zum!schkanals anpaßt.

Weiterhin werden Relativbewegungeii dos Schaftes des Kugelkalo ttenventi Is im Führungsrohr erfindungsgeniäß durch eine Druckfeder ermöglicht und diese drückt einerseits gegen die im Inneren des Führungsrohres befindliche Mutter des Schaftes des Kugelkalottenventils und andererseits gegen einen im Führungsrohr befindlichen Innenbund. Bei der Verengung des Saugrohrquerschnittes durch das Kugelkalottenventil der Mündung des Zumischkanals entsteht durch den Saugstrom der vorbeiströiienden Frischluft in diesem Spalt ein Unterdruck, der das ZusiiröniGn des Abgasteilstromes zur Frischluft durch Unterdruck fördert.

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Über das Schleppte stange wird ein Gabelliebel betätigt, der die Abgasrückführung mechanisch beeinflußt, üer Gabolhebel kann so ausgebildet sein, daß er mit seinem freien Gabelonde das Führungsrohr umgreift und beim Betätigen des Fußpodals über einen vorgesehenen Spielraum hinaus an einer auf dem Führungsrohr sitzenden Anschlagscheibe anschlägt und somit das Führungsrohr mit dem in ihm gelagerten Kugelkalottenventil gegen die Mündung des Zuraischkanals verschiebt, Durch das abgefederte Schleppgestänge wird erreicht, daß dieses erst nach einer Bewegung des Reglerhebels von O bis (A- Grad auf das Kugelkalottenvontil einwirkt. Diese Einwirkung kann solange geschehen, bis nach einer Verschwenkung des Reglerhebela von *\, bis ρ Grad die Kugelkalotte auf der Mündung des Zumischkanals aufsitzt. Beim Starten der Verbrennungsmaschine soll kein Abgas zugesetzt werden. Um dies von vornherein sicherzustellen , kann auf dem Führungsrohr eine Elektromagnetspule angeordnet sein, die beim Starten des Motors unter Spannung gesetzt wird und dadurch das Kugelkalottenventil geschlossen hält.

Es ist vorteilhaft, wenn der Luftstrom nach der Einmündung des Abgasstromes in das Saugrohr nur noch kurze Wege zurückzulegen hat bis zur Einmündung in die Zylinder. Dabei soll aber andererseits auch vermieden werden, daß Vorlagerungsmengen von einem Luft-Abgas-Gemisch vor den Einlaßventilen erhalten bleiben, andererseits soll aber noch eine

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gleichmäßige Durchmischung von Abgas und Frischluft erfolgen, bevor das Gemisch die Zylinder erreicht. Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, wenn -die Anlage möglichst nahe der Verzweigung des Ansaugrohres in die einzelnen Saugrohre angeordne t i s t.

Da der Abgaskanal und somit auch der Zuinischkanal großen Temperaturunterschieden und somit auch großen ¥ärmedehnungen unterworfen ist, kann es zweckmäßig sein, daß der Zumischicanal aus Wärmedehnung gründen mit einem Ausgleichestück versehen ist, bevor er in das SLauscheibengehäuso einmündet.

Zur Anpassung der Abgasmenge an den Luftdurchsatz und an die Regelhebelstellung kann der Anlenlcpunkt des Schlepphebels am Gabelhobel verstellbar sein. Dadurch wird eine Veränderung des Hebelübersetzungsverhältnisses erreicht. Dazu können am Gabelhebel mehrere Bohrungen mit gleichen oder verschiedenen Abständen voneinander vorgesehen sein, in denen der Schlepphebel angelenkt wird. Außerdom kann der Schließ- und Öffnungsbe^inn des Abgasventils verschieden eingestellt und dadurch eine weitere Anpassung -vorgenommen worden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüfaraingsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der aucfi «eitere Einzelheiten des Gegenstandes der £rfindtmg -entnommen werden können« Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch die orfindungsgemäßo

Abgasrückführungsanlage,

Fig. 1a einen Schnitt nach der Linie T-I in Fig. 1,

Fig. 1b in vergrößertem Maßstab ein Diagramm mit einer

Funktion der Abgaskonnlinio,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Anlage in Richtung des

Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer der im Stauschoibongohäuse

vorgesehenen Sj) ir al feder scheiben,

Fig. h nochmals einen Schnitt durch die erfindungsge

mäße Abgasrückführungsaniage mit weiteren Einzelheiten, die gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführung verschieden sind.

Die Abgasrückführungsanlage nach der Erfindung weist ein Stauscheibengehäuse 1 mit einer Ansaugöffming 2 auf, durch die Frischluft aus dem nicht dargestellton Luftfilter angesaugt wird. Im Stauscheibengehäuse 1 ist eine Stauscheibe 3 angeordnet, deren Zentrierung und fodornde Aufhängung durch im Stauscheibengehäuse 1 befestigte Spiralfoderscheiben k gesichert ist, die sich zu beiden Seiten der Stau-

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scheibe 3 befinden. Eine Innenringfläche 5 kann, wie in der Zeichnung dargestellt ist, zylindrisch ausgebildet sein. Sie ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in ihrem Durchmesser nur wenig größer als der Außendurchmesser der Stauscheibe 31 so daß die Stauscheibe von ihrer in der Fig. 1 gestrichelt dargestellten Lage bis zu ihrem Anschlag an der Schulter 6 die zu beiden Seiten der Stauscheibe liegenden Innenräume des Stauscheibengehäuses 1 voneinander dichtend abtrennt. Diese Dichtung kann verringert werden, wenn die Innenwandfläche an der Stelle der ringförmigen Fläche 5 konisch ausgebildet wird, so daß die Stauscheibe bei immer größer werdendem Abstand von der Anschlagfläche 6 einen kontinuierlich größer werdenden Spalt zwischen der Peripherie und der Innenfläche dos Stauscheibengehäuses freigibt.

Die Stauscheibe 3 sitzt auf einem Führungsrohr 7» das von den beiden Spiralfederscheiben k zentral im Stauscheibengehäuse und in Richtung der Achse A-A desselben beweglich gehalten und geführt ist. Im Innern des Führungsrohres 7 kann der Schaft 9 eines Kugelkalottenventils 8 hin und her gleiten. Die eigentliche Kugolkalotte kann sich auf die abgeschrägte Mündung 11 eines Zumischkanals 12 dichtend aufsetzen, was in der Fig. 1 dargestellt ist. Durch den Zumischkanal 12 wird der angesaugten Frischluft ein Teil der Abgase zugeführt.

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Da^ Führungsrohr 7 wird dann, wenn keine Frischluft angesaugt wird, durch eine Zugfeder 13 von der Mündung 11 des Zumischkanals 12 abgezogen. Dieser Bewegung folgt auch das Kugelkalottenventil 8 in die strichpunktiert dargestellte Lage.

Der Schaft 9 des Kugelkalottenventils b wird im Führungsrohr 7 geführt und eine in diesem befindliche Druckfeder 14, die sich an einer in das Ende des Führungsrohres eingeschraubton Hohlschraube 15 abstützt, drückt anderseits ße^en das Schaftende. Dadurch wird der Schaft soweit in Richtung auf die Mündung 11 des Zumischkanals 12 geschoben, bis der in dem Schlitz 17 hin- und herbewegliche, in dem Führungsrohr 7 befestigte Stift 1ό diese Bewegung aufhält. Sitzt die Kugelkalotto l-> auf der Mündung 11 auf, dann kann sich die Stauscheibe 3 trotzdem noch weiter im Öffnungssinne bewegen, weil der Stift 16 im Schlitz noch Spiel hat.

Die um das Führungsrohr 7 herum angeordnete Magnetspule U ist so ausgebildet, daß sie bei ihrer Erregung das Kugelkalottenventil d zum Aufsitzen auf der Mündung 11 des Zumischkanals 12 bringt. Dadurch wird ermöglicht, daß durch Einschaltung der Magnetspule 1rf auch beispielsweise bei stehendem Motor das Kugelkalottenventil ü ohne Betätigung des Beschleunigungspedals geschlossen werden kann.

Auf dem Führungsrohr 7 sitzt eine Anschlagscheibe 19· Gegen diese drückt bei Betätigung eines Schlepphebelgestänges 21 das freie Ende 22 eines Gabelhebels 23· Das Schlepphebelgestänge

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weist eine Kulisse 2h auf, die so ausgebildet ist, daß bei Betätigung eines Reglerhebels 25, der am Beschleunigungspedal 2o der Verbrennungskraftmaschine angelenkt ist, und beim Verschwenken des Reglerhebels 25 im Bereich zwischen 0 und (h, Grad sich keine Reaktion auf das Schlepphobe Ige stange 2T ergibt, während bei Verschwenkung dessel-

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ben im Bereich zwischen Ά. und ρ Grad das Kugelkalottenventil ο immer mehr geschlossen wird, bis dasselbe bei ß Grad Verschwenkung des Reglerhebels auf der Mündung 11 des Zumischkanals 12 aufsitzt. Wird der Reglerhebel noch weiter über ß Grad hinaus bis zu T" Grad verschwenkt, dann kann durch Zusammendrücken der Feder 14 die Stauscheibe 3 weiter geöffnet werden.

In Fig. h ist eine Abgasrückführungsanlage mit einem Gabolhebel 23 dargestellt, in dessen einen das Stauscheibengehäuse 1 überragenden Ende mehrere Löcher 27 vorgesehen sind. In eines von diesen Löchern 27 kann das Schlepphebelgestänge eingehängt werden. Durch die Veränderung der Lage des Anlonkpunktes kann das Verhältnis der Abgasnienge zum Luftdurchsatz verändert werden, da dadurch die Übersetzungsverhältnisse des Reglerhebels 25 im Hinblick auf die Stellung des Gabelhebels 23 verändert wird. Eine weitere Anpassung an geänderte Verhältnisse ist durch die Änderung des Schließoder Öffnungsbeginns dos Abgasventils möglich.

In Fig. h ist in zwei kleinen Diagrammen in Verbindung mit dem Schlepphebelgestänge 21 und der Stellung der Stauscheibe 3 dargestellt, wie sich die durch die Anlage hindurchgeführten Mengen von Luft und von Abgas in Abhängigkeit von der Stellung des Reglerhebels 25 einerseits und der Stauscheibe andererseits verändern. Die Linie 28 zeigt dabei die Luftmen-

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ge und die Linie 29 die Abgasmenge bei den jeweils zugehörigen Stellungen des Reglerhebels 25 und der Stausclieibe 3·

Weiterhin ist in Fig. k gezeigt, daß eine Elektromagnetspule 31 anstatt über dem Führungsrohr 7 wie in Fig. 1 auch über der Schlopphebelstange 21 angeordnet sein kann.

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Leerseite

Claims

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Ansprüche

(1 .) Abgasriickführungsanlage für selbstzündendc Dronnkraf traaschiiien zur Beimischung eines Teils des Abgases zur angesaujtcii Frischluft, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine vom Ansaugluftstrom beauf-

und faderbolastete, _x
schlagte/Stauscneibe (3; zusammen mit einem vom Auspuff- £jGgondruck belasteten Kugelkalottenventil (J) dio Abgaszufflischung entsprechend der Leistung und dor Drehzahl dor Brennkraftmaschine vornimmt.
2. Abgasrückführunesanlace nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in dem an das Luftfilter anschließenden Ansaugrohr ein Sfcauscheiben&ehäuse (i) mit einer box Stillstand des Motors wenigstens annähernd geschlossenen Stauscheibe (3) angeordnet ist, dio im Zusammenhang mit einem zwischen Federn (13» 1*0 angeordneten Kugelkalottenventil (ö, 9)1 dessen Stellung proportional zur Motorleistung vom Auspuffgegendruck abhängig ist, dio Größe der durch einen Zumischkanal (12) zugemischten Teilmenge des Abgases drehzahlabhängig regelt, wobei der Zumischkanal wenigstens annähernd in die Mitte des das Stauscheibengehäuse durchströmenden Luftstromes mündet.

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3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kugelkalottenventil (o, 9) zur leistungsabhängigen Regelung zusätzlich über ein abgefedertes Schleppgestange von einem an das Beschleunigungspedal (2ό) des Motors angelenkten Reglerhebel (25) steuerbar ist.
k. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichne t , daß der Schaft (9) des Kugelkalotfcenventils {'<·) innerhalb eines koaxial zur Stauscheibengehäuseachse bewegbaren Führungsrohres (7) in vorgegebenen, aber verstellbaren Grenzen hin und her bewegbar ist, um die ebenfalls koaxial zum Kugelkalottenventil (ό) angeordnete Mündung (11) des die Abgase beimischenden Zumischkanals (12) mehr oder weniger zu öffnen oder zu schließen.
5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t , daß die Stauscheibe (3) auch noch nach dem Schließen des Kugelkalottenventils (<J) unter Zusammendrücken der Druckfeder (14) entweder durch zunehmenden Unterdruck im Saugrohr oder durch willkürliche Betätigung im Sinne einer Vergrößerung der von der Stauscheibenstellung abhängigen Durchgangsöffnung bewegbar ist.

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6. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Mündung (11) des Zumischkanals (12) abgeschrägte Kanten (11) als Dichtflächen hat, die der Form der Dichtflüche der Kugelkalotte (S) des Kugelkalottenventils ('· /9) angepaßt ist.
7· Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Führungsrohr (7) von zwei zu beiden Seiten der Stauscheibe (3) angeordneten Spiralfedorscheiben {k) zentral im Stauscheibengehäuse (i) gehalten sowie geführt und von einer in der Ansaugöffnung (2) befestigten, einstellbaren Zugfeder (13) ohne den gegen die Stauscheibo (3) wirkenden Strömungsdruck von der Mündung (11) des Zumischkanals (12) so weit abgezogen wird, bis die Stauscheibe (3) an einer im Stauscheibengehäuso vorgesehenen Anschlagschulter (6) anliegt.
8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet , daß ein Gabelhebel (23) des Schleppgestänges (21) mit seinem freien Gabelende (22) das Führungsrohr (7) umgreift und beim Betätigen des Fußpedals über einen vorgegebenen Spielraum hinaus an eine auf dem Führungsrohr sitzende Anschlagscheibe (19) anschlägt und somit das Führungsrohr (7) mit dem in ihm gelagerten Kugelkalottenventil (o, 9) die Mündung (11) des Zumischkanals (12) verschiebt.

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9· Anlage nach den Ansprüchen 1 bis β, dadurch gekennzeichnet , daß um das Führungsrohr (7) oder um eine Schlepphebelstange (21) eine Elektromagnetspule (1o)angeordnet ist, die beim Starten des Motors unter Spannung gesetzt wird und dadurch das Kugelkalottenvcntil (8, 9) geschlossen hält.
10. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 9t dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe möglichst nahe der Verzweigung des Ansaugrohres in die einzelnen Saugrohre angeordnet ist.
11. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet , daß der Zumischkanal (12) aus Wäruiedohnungsgründen mit einem Dehnungsstück versehen ist.
12. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß zur Veränderung des gegenseitigen Verhältnisses von Luft- und Abgasmenge der Anlenkpunkt des Schlepphebels &21) am Gabelhebel (23) veränderbar ist.

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