DE2619875A1

DE2619875A1 - Vorrichtung zur einspeisung von sekundaerluft fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2619875A1
Application number: DE19762619875
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Nohira
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-12-26
Filing date: 1976-05-05
Publication date: 1977-07-07
Also published as: JPS5279123A; DE2619875C2; US4104879A; JPS5925854B2

Description

T.EDTKE - BuHL₁NG - KlHKS

O C 1 Q O "7 C Dipl.-Chem. Bühling

£Ό I 3O / O Dipl.-lng. Kinne

8 München 2, Postfach 202403 Bavariaring 4

Tel.: (0 89) 53 96 53-56

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

5.Mai 1976

B 7330

case AT-F-111

TOYOTA JIDOSHA KOGYO EABUSHIKT KAISHA Toyota-shi, Japan

Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, um dadurch die vom Motor abgegebenen Abgase zu reinigen.

Es ist ein Verfahren zur Reinigung der von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgase bekannt, bei dem Sekundärluft in die Abgasanlage des Motors eingeleitet wird, damit Schadstoffe im Abgas, beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, nachverbrannt werden. Um eine sowohl im Hinblick auf das Ausmaß der Abgasreinigung als auch im Hinblick auf den erforderlichen Schutz der die Abgasanlage des Motors bildenden

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3933844 Postscheck '(.'." neben" Klo. 070'3-EC'.

Teile optimale Wirkung der Sekundärlufteinblasung zu erreichen, ist es sinnvoll, die Menge der in die Abgasanlage eingeleiteten Sekundärluft so zu steuern, daß ein bestimmtes konstantes Verhältnis zwischen der

Menge der in den Motor angesaugten Luft und der Sekundärluftmenge besteht.

Da die Menge der in den Motor angesaugten Luft direkt in Beziehung zum Mischkammerunterdruck steht, könnte die Zufuhr von Sekundärluft leicht in Abhängigkeit vom Mischkammerunterdruck gesteuert werden, indem ein Durchflußsteuerventil benutzt wird, das von diesem Mischkammerunterdruck betätigt wird. Da der Mischkammerunterdruck proportional zum Quadrat der in den Motor angesaugten Luftmenge ist, ist jedoch eine verhältnismäßig komplizierte Steuervorrichtung erforderlich, um eine nichtlineare Beziehung zwischen der zu steuernden Menge, d.h. der Sekundärluftmenge, und dem Steuersignal, d.h. dem Mischkammerunterdruck, herzustellen, damit sich im gesamten Betriebsbereich des Motors eine lineare Beziehung zwischen der in den Motor angesaugten Luf tmenge^uni der der Sekundärluftmenge ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die das Verhältnis der Sekundärluftmenge zur in den Motor einge-

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saugten Luftmenge dauernd auf einem bestimmten Wert hält.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit einem Durchfluß, der ungefähr proportional zum Abgasdurchfluß ist, gelöst durch eine Sekundärluftquelle, ein Leitungssystem zur Weiterleitung der Sekundärluft von der Sekundärluftquelle zur Abgasanlage des Motors, ein Sekundärluftsteuerventil· im Leitungssystem, das den Durchfiuß der Sekundärluft zur Abgasanlage entsprechend einem Steuersignaldruck, mit dem es beaufschlagt wird, steuert, und ein Druckregelventil zur Regelung der Höhe des Steuersignaldrucks, wobei das Druckregelventil ein Ventilelement umfaßt, das in eine Stellung gebracht wird,die einem Gleichgewichtszustand zwischen einem Mischkammerunterdruck und dem Äbgasüberdruck des Motors entspricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft stellt somit einen geschlossenen Regelkreis dar, der aus dem Sekundärluftsteuerventil, dem Druckregelventil, der Ansauganlage und der Abgasanlage des Motors besteht und selbsttätig ein bestimmtes konstantes Verhältnis zwischen Mischkammerunterdruck und Äbgasüberdruck herstellt, wodurch er für ein bestimmtes

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konstantes Verhältnis der Sekundärluftmenge zur in den Motor angesaugten Luftmenge sorgt, wie dies noch ausführlich erläutert werden wird.

Da der Mxschkammerunterdruck in der Regel im Vergleich zum Abgasüberdruck sehr klein ist, kann in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung in einem Leitungssystem, das den Unterdruck zum Druckregelventil überträgt, ein Unterdruckverstärker vorgesehen sein, der den Mischkammerunterdruck auf einen Wert verstärkt, der mit dem Abgasüberdruck vergleichbar ist, so daß es dadurch möglich wird, mittels einer auch praktisch einsetzbaren Einrichtung, die mit Druckgleichgewichten arbeitet, beispielsweise einer Membraneinrichtung, den erwähnten Gleichgewichtszustand zwischen dem Mischkammerunterdruck und dem Abgasüberdruck des "Motors herzustellen.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß das Druckregelventil zur Regelung des Steuersignaldrucks eine Doppelmembraneinrichtung mit zwei Membranen ist, die von einem gemeinsamen Ventilelement verbunden werden, wobei die erste Membran vom Mischkammerunterdruck in einer erste Richtung beaufschlagt wird, wogegen die zweite Membran in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten, zweiten Richtung vom Abgasüberdruck beaufschlagt wird, so daß das Ventilelement entsprechend dem sich einstellenden Gleichgewichtszustand zwischen dem Misch-

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kammerunterdruck und dem Abgasüberdruck eingestellt wird. Das Ventilelement steuert den Steuersignaleluok, mit dem wiederum das Sekundärluftsteuerventxl beaufschlagt wird, das die Einspeisung von Sekundärluft ändert, bis ein bestimmtes konstantes Verhältnis zwischen Mischkammerunterdruck und Abgasüberdruck erreicht ist.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der

Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Druckregelventil zur Regelung des Steuersignaldrucks ein Ablaßventil ist, das eine Ablaßöffnung in der den Steuersignaldruck führenden Leitung umfaßt, wobei diese Ablaßöffnung entsprechend der Stellung des Ventilelementes wahlweise mehr oder weniger geöffnet wird.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Steuersignaldruck der am Ansaugverteiler abgenommene Unterdruck oder alternativ der Druck der von der Sekundärluftquelle gelieferten Sekundärluft ist.

Ausführungsbeispxele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer ersten Ausführungsform einer

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erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Druckverstärkers für die erfindungsgemäße Sekundärlufteinspeisevorrichtung; und

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende,schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen. Darin ist schematisch ein Verbrennungsmotor 1 dargestellt, der eine Ansauganlage zur Aufbereitung und Lieferung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs umfaßt, die aus einem Luftfilter 2, einem Vergaser 5 mit einem Saugrohr 3 und einer Mischkammer 4 sowie einem Ansaugverteiler 6 besteht. Die Abgase aus dem Motor 1 werden über eine Abgasanlage abgeführt, zu der ein Abgassammler 7 und ein Auspuffrohr 8 gehören. Vom Luftfilter 2 aus wird auch eine Luftmpumpe 9 über eine Luftleitung 10 gespeist, die mit der Auslaßseite des Luftfilters verbunden ist. Die Luftpumpe 9 dient als Druckluftquelle und wird vom Motor 1 angetrieben. Die von der Luftpumpe 9 gelieferte Luft strömt auf einerLuftspeiseleitung 11 und über ein Rückschlagventil 12 in der Luftspeiseleitung zu einem Luft-

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verteiler 13, dessen Zweigleitungen die Luft auf die einzelnen Auslaßkanäle der einzelnen Zylinder des Motors so aufteilen, daß die Luft in die aus den einzelnen Auslassen austretenden Abgase eingeblasen wird. In der Sekundärluftspeiseleitung 11 befindet sich ein Sekundärluftsteuerventil 14, das" den Durchfluß bzw. die Menge der in die Abgasanlage des Motors eingespeisten Sekundärluft steuert. Das Sekundärluftsteuerventil 14 umfaßt eine Ablaßöffnung 15, die sich in der Sekundärluftspeiseleitung 11 befindet, ein Ventilelement 16, das den freien Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 15 steuert, eine Austrittsöffnung 17, über die durch die Äblaßöffnung abgelassene Luft in die Atmosphäre gelangen kann, ein Membrangehäuse 18, eine Membran 20, an der ein Ende des Ventilelementes 16 befestigt ist und die zusammen mit dem Membrangehäus'e eine Membrankammer 19 begrenzt, sowie eine schraubenförmige Druckfeder 20', die die Membran 2 0 und das von dieser getragene Ventilelement 16 nach rechts (in Fig. 1) zu drücken und dadurch die Ablaßöffnung zu öffnen versucht. Die Membrankammer 19 wird über eine Leitung 21 mit Ansaugunterdruck aus dem Ansaugverteiler 6 so beaufschlagt, daß die Membran 20 entgegen der Kraft der Druckfeder 20' in Abhängigkeit vom an die Membrankammer angelegten Unterdruck nach links (in Fig. 1) gezogen wird. Die Druckbeaufschlagung wird von einem Druckregelventil 22 gesteuert, das sich in der Leitung 21 befindet.

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Das Druckregelventil 22 zur Regelung des an die Meitibrankammer 19 angelegten Unterdrucks bzw. - allgemeiner - zur Regelung des auf das Sekundärluftsteuerventil 14 gegebenen Steuersignaldrucks umfaßt ein Gehäuse 25, das zwei Kammern 23 und 24 umgibt, wobei jede dieser Kammern von einer ersten Membran 26 bzw. einer zweiten Membran 27 weiter in zwei Kammern unterteilt ist. Die zwei Membranen sind mit einer Stange 28 verbunden, die verschiebbar durch eins in der Mitte angeordnete Zwischenwand 25' verläuft, wobei ein Balg 29 für Fluiddichtheit zwischen den Kammern 23 und 24 sorgt. An ihrem in Fig. 1 oberen Ende weist die Stange 28 einen Druckstift 30 auf, der gegen ein Ventilelement 31 drücken bzw. dieses betätigen kann, das eine Ablaßöffnung 32 in der Leitung steuert. Das Ventilelement 31 wird von einer schraubenförmigen Druckfeder 33 nach unten (in Fig. 1) gedrückt, damit es die Ablaßöffnung 32 schließt.Nach oben kann der Druckstift 30 auf das Ventilelement 31 drücken, so daß die Ablaßöffnung gesteuert in Verbindung mit der Atmosphäre gebracht werden und dadurch gesteuert Luft unter atmosphärischem Druck in die Leitung 21 eingelassen werden kann, wodurch der an die Membrankammer 19 angelegte Unterdruck vermindert wird.

Eine erste schraubenförmige Druckfeder 34 versucht, die erste Membran 26 nach oben zu drücken. (Diese und auch die übrigen Richtungsangabenbeziehen sich auf Fig. 1). Eine

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oberhalb der ersten Membran 26 befindliche Kammer 23a steht mit der Ablaßöffnung 32 in Verbindung und ist außerdem über eine öffnung 35 zur umgebenden Atmosphäre entlüftet, so daß über die Kammer 23a eine Verbindung zwischen der Ablaßöffnung 32 und der Atmosphäre besteht. An eine unterhalb der ersten Membran 26 befindliche Kammer 23b wird Mischkammerunterdruck angelegt, der an einem Unterdruckanschluß 36 in der Mischkammer 4 des Vergasers 5 abgenommen wird, wobei allerdings der am Unterdruckanschluß 36 abgenommene Mischkammerunterdru ck zunächst über eine Leitung 37a auf einen Unterdruckverstärker 38 gegeben wird und über eine Leitung 37b ein um einen bestimmten Verstärkungsfaktor verstärkter Mischkammerunterdruck an einen Anschluß 39 der Kammer 23b gelangt.

Die zweite Membran 27 wird von einer zweiten schraubenförmigen Druckfeder 40 schwach nach unten gedrückt. Eine oberhalb der zweiten Membran 27 befindliche Kammer 24a steht über eine Öffnung 41 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung. Eineunterhalb der zweiten Membran angeordnete Kammer 24b wird über eine Leitung 42 mit Abgasdruck beaufschlagt. Diese Leitung 42 verbindet den vom Auspuffrohr 8 gebildeten Teil des Abgaskanals mit einem Anschluß 43 der Kammer 24b.

Der Unterdruckverstärker 38 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt und umfaßt ein Gehäuse 44, das drei

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Kammern 45, 46 und 47 umschließt, die von einer ersten Membran 48 und einer zweiten Membran 49 abgeteilt werden. Ein Verbindungselement 50 verbindet die zwei Membranen. Zusammen mit der zweiten Membran 49 begrenzt das Verbindungselement 50 eine Ablaßöffnung in der Mitte der zweiten Membran. Diese Ablaßöffnung stellt eine Verbindung zwischen.-.den Kammern 46 und 47 dar. Innerhalb des Verbindungselementes 50 befindet sich ein Ventilelement 54, das auf einem Rohr 53 aufsitzen kann und dann von diesem abgestützt wird. Das Rohr 53 ist mit dem Gehäuse 44 verbunden. Das Ventilelement 54 steuert den freien Querschnitt der Ablaßöffnung 51 in Abhängigkeit von der Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung (in Fig. 2) der Kombination aus der ersten Membran 48, der zweiten Membran 49 und dem Verbindungselement 50. Zwischen dem Verbindungselement bzw. der genannten Kombination und dem Ventilelement 54 wirkt eine schwache schraubenförmige Druckfeder 52, die das Ventilelement nach unten (in Fig. 2) auf einen zugehörigen Ventilsitz 56 bzw. das obere Ende des Rohres zu drücken versucht. Eine weitere schraubenförmige Druckfeder 55, die in der Kammer 45 angeordnet ist, drückt die erste Membran 48 bzw. die genannte Kombination nach unten (in Fig. 2). Wenn diese Kombination nach unten verschoben wird, so wird dadurch der freie Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 51 vergrößert. Entsprechendes Zusammenwirken des Ventilelementes 54 mit dem oberen Ende des Rohres 53 und dem Ventilsitz 56 steuert die Verbindung

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zwischen dem Inneren des Rohres 53, das der Leitung 53 in Fig. 1 entspricht, und der Leitung 3 7b, die in Fig. mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet ist. Die Kammer 45 steht über die Leitung 37a (siehe auch Fig. 1) mit dem Unterdruckanschluß 36 der Mischkammer 4 in Verbindung. Wenn im Betrieb an die Kammer 45 Mischkammerunterdruck angelegt ist, wird die Kombination aus der ersten Membran 48, der zweiten Membran 49 und dem Verbindungselement 50 nach oben gezogen, wodurch das Ventilelement 54 vom oberen Ende des Rohres 53 um ein Stück abgehoben wird, das der Höhe des an die Kammer 45 angelegten Unterdrucks entspricht. Auf diese Weise wird auf der Leitung 37b ein Unterdruck erzeugt, der in der Größenordnung praktisch dem des Ansaugunterdrucks entspricht und entsprechend Änderungen des Mischkammerunterdrucks modifiziert ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Druckregelventils 22 erläutert.

Es sei angenommen, daß die wirksame und druckbeaufschlagbare Fläche der ersten Membran 26 den Wert A₁ und der zweiten Membran 27 den Wert A_ hat, daß die erste und zweite Druckfeder 34 bzw. 40 die Federkonstanten k.. bzw. k_ haben und daß die erste und die zweite Druckfeder 34 bzw. 40 im eingebauten Zustand um I₁ bzw. I₂ aus ihrem entspannten Zustand zusammengedrückt sind. Es gilt dann folgende Beziehung:

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Ic₂I₁ (1)

Wenn der Motor angelassen worden ist, wird die Kammer 2 3b zunächst mit dem Mischkammerunterdruck. P auf der Leitung 37b beaufschlagt. Dieser Mischkammerunterdruck P , der auch als zweiter Mischkammerunterdruck bezeichnet wird, ist das Produkt aus dem tatsächlichen Mischkammerunterdruck P am Anschluß 36 und dem Verstärkungsfaktor α des Unterdruckverstärkers 38. Durch die Beaufschlagung mit P_v wird die Stange 28 zunächst stark nach unten verschoben. Unmittelbar darauf wird jedoch die Kammer 24b mit Abgasdruck P„ beaufschlagt, so daß die Stange 28 wieder nach oben geschoben wird und dadurch das bewegbare System aus den Membranen 26 und 27 und der Stange 28 in Schwingungen versetzt wird. Durch die Ausbildung eines Gleichgewichts zwischen dem Mischkammerunterdruck und dem Abgasdruck wird diese Schwingung jedoch schnell gedämpft. Im Gleichgewichtszustand gilt dann folgende Beziehung:

PyA₁ + k₂d₂ - x) = P_EA₂ + Ic₁(I₁ + x) (2)

Daraus folgt mit Gleichung (1):
A₁ (k. + k₉)

E A₂ ¹V ~ A₂ (3)

Darin ist P_v der zweite bzw. verstärke Mischkammerunterdruck und P der Abgasüberdruck.

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Wenn angenommen wird, daß das Verhältnis A₁ZA₉ richtig auf das erforderliche Verhältnis von P_ zu P_TT

L· V

abgestimmt ist, wird die Auslenkung χ sehr klein. Da außerdem die erste Druckfeder und die zweite Druckfeder so gewählt werden können, daß sie sehr schwach sind, d.h. daß ihre Stärke gerade ausreicht, um im Betrieb für die unbedingt erforderliche Stabilität der Membranen zu sorgen, wird der Ausdruck x(k. + k„) /A₂ im Vergleich zum Ausdruck (A../A )P_V so klein, daß er vernachlässigt werden kann. Gleichung (3) kann daher näherungsweise wiedergegeben werden durch:

^A1

P ^⁵—- P (3¹ )

E A₂ *V ^K '

Wenn die in den Motor angesaugte Luftmenge mit G und die in die Abgasanlage eingespeiste Sekundärluft-

menge mit g bezeichnet werden, gelten ferner folgende

ei

Beziehungen:

P_v = C₁ G_a ² (4)

^PE^=C2 ^(Ga⁺*a⁾²

Darin sind C₁ und C Konstanten.

Mit den Gleichungen (4) und (5) sowie P_v = P α folgt aus Gleichung (3¹):

^{C(G +} 9^{)2 aC G2}

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Als Lösung, die Gleichung (6) vollständig befriedigt, existiert folgende Beziehung:

g ^G - (7)

Dies heißt mit anderen Worten, daß die Sekundärluftmenge

g so eingestellt wird, daß sie proportional zur in den a

Motor angesaugten Luftmenge G ist.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sekundärluftliefervorrichtung wird im folgenden qualitativ erläutert.

Es wird angenommen, daß die Menge der in den Motor eingesaugten Ansaugluft erhöht wird. Dies führt zu einem Anstieg des Mischkammerunterdrucks, der auf die Unterseite der ersten Membran 26 wirkt und der daher in seiner Wirkung größer als die Wirkung des auf die Unterseite der zweiten Membran 27 wirkenden Abgasüberdrucks wird, so daß die Stange 28 nach unten verschoben wird, was ermöglicht, daß das Ventilelement 31 weiter nach unten gedrückt wird, so daß der freie Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 32 abnimmt. Aufgrund dieser Verminderung des freien Strömungsquerschnitts der Ablaßöffnung 32 wird der Unterdruck in der Kammer 19 des Sekundärluftsteuerventils 14, das über die Leitung 21 mit Unterdruck gespeist wird, entsprechend höher, so daß die Membran 20 entgegen der Wirkung der Druckfeder 20' nach links (in Fig. 1) verschoben wird, wodurch das Ventilelement 16 in eine

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Betriebsstellung gebracht wird, in der es den freien Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 15 in der Sekundärluftspeiseleitung 11 kleiner macht, was zu einer Erhöhung der in die Abgasanlage eingeblasenen Sekundärluftmenge führt. Da der Abgasüberdruck entsprechend der Erhöhung der in den Motor angesaugten"Luftmenge und auch entsprechend der Erhöhung der Sekundärluftmenge zunimmt, verschiebt jedoch dieser erhöhte Abgasüberdruck das bewegbare System aus der ersten Membran 26, der zweiten Membran 27 und der Stange 28 nach oben in Fig. 1. Dadurch wird auch 'das Ventilelement 31 vom Druckstift 30 wieder mehr nach oben bewegt, so daß der freie Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 32 zunimmt, wodurch der über die Leitung an die Kammer 19 angelegte Unterdruck abnimmt. Diese Verminderung des Unterdrucks in der Kammer 19 bewirkt aufgrund der Kraft der Druckfeder 20' eine entsprechende Verschiebung des Ventilelementes 16 nach rechts (in Fig. 1), so daß der freie Strömungsquerschnitt der Ablaßöffnung 15 zunimmt und dadurch die Menge der in die Abgasanlage des Motors eingeblasenen Sekundärluft abnimmt. Dieser Einschwingvorgang des bewegbaren Systems bzw. der Baugruppe aus der ersten Membran, der zweiten Membran und der Stange wird schnell gedämpft, und es stellt sich ein neuer Gleichgewichtszustand ein, in dem die Stange 28 und das Ventilelement 16 neue Stellungen einnehmen, die sich etwas von den vorhergehenden Stellungen bei niedrigerem Durchfluß der in den Motor angesaugten Luft unterscheiden, wobei

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wiederum Gleichung (3') gilt, so daß dafür gesorgt ist, daß die Menge der in die Abgase eingeblasenen Sekundärluft dauernd proportional zur in den Motor angesaugten Luftmenge ist.

Fig. 3 ist eine Fig. 1 ähnliche Darstellung, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ende der Leitung 21, die "den Steuersignaldruck führt, mit der Sekundärluftspeiseleitung 11 verbunden, so daß der Druck der Sekundärluft zur Steuerung des Sekundärluftsteuerventils 14 dient, wobei dieser Druck wiederum vom Druckregelventil 22 geregelt wird. Bei dieser Ausführungsform stimmt das Druckregelventil 22 praktisch mit dem der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform überein, wogegen das Sekundärluftsteuerventil 14 etwas in der Weise abgewandelt ist, daß eine Kammer 19', die sich auf der zur Kammer 19 gegenüberliegenden Seite der Membran befindet, mit einem Steuersignaldruck beaufschlagt wird/ der ein überdruck ist. Diese Ausführungsform arbeitet praktisch in gleicher Weise wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform. Wenn die Baugruppe aus der ersten Membran 26, der zweiten Membran 27 und der Stange 28 nach unten bewegt wird (in Fig. 3), wirkt auf die Kammer 19' des Sekundärluftsteuerventils 14 ein stärkerer Überdruck, so daß dadurch die Membran 20 nach links (in Fig. 3) ausgelenkt wird und dadurch die Menge der durch die Ablaßöffnung 15 abströmenden Sekundärluft verringert wird, was

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dazu führt, daß die Menge der in die Abgasanlage des Motors eingeblasenen Sekundärluft zunimmt.

Auch bei dieser Ausfuhrungsform wird der Gleichgewichtszustand zwischen dem Abgasüberdruck und dem Mischkammerunterdruck, wie er durch Gleichung (3¹) beschrieben wird, automatisch eingestellt, so daß die Sekundärluft in zur in den Motor eingesaugten Luftmenge proportionaler Menge in die Abgasanlage eingeblasen wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Teile und Abschnitte, die Teilen bzw. Abschnitten der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß sich eine ausführliche Erläuterung dieser Teile und Abschnitte erübrigt.

Vorstehend wurde die Erfindung lediglich anhand von zwei bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es versteht sich jedoch, daß zahlreiche weitere Abwandlungen, auch in Form von Weglassungen, insgesamt und an Einzelheiten möglich sind, ohne den Rahmen und das Prinzip der Erfindung zu verlassen.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um eine Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, die für solche Einspeisung sorgt, daß die Menge der eingespeisten Sekundärluft proportional zur in den Motor angesaugten Luftmenge ist, wobei die

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Zufuhr von Sekundärluft von einer Ventileinrichtung gesteuert wird, die vom Mischkammerunterdruck und Abgasüberdruck verstellt wird, bis ein bestimmtes Verhältnis des Mischkammerunterdrucks zum Abgasüberdruck erreicht ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Einspeisung von Sekundärluft in eine Abgasanlage eines -Verbrennungsmotors mit einem Durchfluß, der ungefähr proportional zum Abgasdurchfluß ist, gekennzeichnet durch eine Sekundärluftquelle (9), ein Leitungssystem (11, 13) zur Weiterleitung der Sekundärluft von der Sekundärluftquelle zur Abgasanlage (7, 8) des Motors (1), ein Sekundärluftsteuerventil (14) im Leitungssystem, das den Durchfluß der Sekundärluft zur Abgasanlage entsprechend einem Steuersignaldruck, mit dem es beaufschlagt wird, steuert, und ein Druckregelventil (22) zur Regelung der Höhe des Steuersignaldrucks, wobei das Druckregelventil ein Ventilelement ;31) umfaßt, das in eine Stellung gebracht wird, die einem Gleichgewichtszustand zwischen einem Mischkainmerunterdruck und dem Abgasüberdruck des Motors entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) zur Unterdruckverstärkung, die den Mischkammerunterdruck verstärkt, bevor er auf das Druckregelventil

(22) gegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (22) eine Doppelmembraneinrichtung mit einer ersten Membran (26) und einer zweiten Membran (27)

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umfaßt, die über ein gemeinsames stangenförmiges Element miteinander verbunden sind, daß die erste Membran vom Mischkammerunterdruck in einer ersten Richtung ausgelenkt wird, daß die zweite Membran in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten, zweiten Richtung vom Abgasüberdruck ausgelenkt wird und daß das gemeinsame stangenförmige Element das Ventilelement (31) betätigt, das den Steuersignaldruck steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (31) den freien Strömungsquerschnitt einer Ablaßöffnung (32) steuert, über die eine den Steuersignaldruck führende Leitung (21) mit der Atmosphäre verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärluftsteuerventil (14) eine vom Steuersignaldruck betätigbare Membraneinrichtung (20) und ein von der Membraneinrichtung betätigtes Ventilelement (16) umfaßt und daß das Ventilelement den freien Stromungsquerschnxtt einer Ablaßöffnung (15) steuert, über die das Leitungssystem (11, 13) für Sekundärluft mit der Atmosphäre verbunden werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignaldruck der Unterdruck im Ansaugverteiler (6) des Motors ist, der zur Membraneinrichtung (20) des

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Sekundärluftsteuerventils (14) unter Regelung durch das Druckregelventil (22) übertragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, caß der Steuersignaldruck der Druck der Sekundärluftquelle

(9) ist, der zur Membraneinrichtung (20) des Sekundärluftsteuerventils (14) unter Steuerung durch das Druckregelventil· (22) übertragen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckverstärker (38) eine Membraneinrichtung (48, 49) und eine von der Membraneinrichtung betätigte Ventileinrichtung (51, 54, 56) umfaßt, daß die Membraneinrichtung vom Mischkammerunterdruck ausgelenkt werden kann und daß die Ventiieinrichtung eine Öffnung (51) in einem Leitungssystem (53, 37b) umfaßt, das den Mischkammerunterdruck zum Druckregelventil (22) überträgt, wobei der freie Strömungsquerschnitt dieser öffnung von einemVentilelement (54) entsprechend der Auslenkung der Membraneinrichtung durch die Höhe bzw. Änderungen des Mischkammerunterdrucks gesteuert wird.

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