DE2627359A1

DE2627359A1 - Sekundaerluft-zufuhrsystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2627359A1
Application number: DE19762627359
Authority: DE
Inventors: Norio Shibata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2627359B2; US4064693A; JPS52102919A; DE2627359C3

Description

T.EDTKE - BUHLING - K₁NNE - GrUPE

Dipl.-Chem. Biihling Dipl.-lng. Kinne Dipl.-lng. Grupe

Bavarlarlng 4, Postfach 20 24 8000 Mönchen 2

Tel.:(0 89)53 9653-56

Telex:524845tipat

cable. Germaniapatent München

18.Juni 1976

B 7406

case AT-F-115

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
Toyota-shi, Japan

Sekundärluft-Zufuhrsystem für
Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sekundärluft-Zufuhrsystem zum Zuführen von Sekundärluft in das Abgassystem von Brennkraftmaschinen für die Reinigung der Abgase.

Es ist bekannt, ein Sekundärluft-Zufuhrsystem als Gegenmaßnahme zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen zu verwenden, so daß in den Abgasen enthaltene schädliche unverbrannte Bestandteile, wie beispielsweise HO und 00, unter Zufuhr von Sekundärluft im Abgassystem weiter verbrannt werden. Um den höchsten Wirkungsgrad

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Dresdner Bank (München) KIo. 3939 8« Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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bei der Abgasreinigung zu erreichen und unter dem Gesichtspunkt, die im Abgassystem enthaltenen unterschiedlichen Vorrichtungen vor Schaden zu schützen, ist es günstig, daß die in das Abgassystem eingeführte Menge

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an Sekundärluft immer der Menge der Einlaßluft der Maschine proportional ist, das heißt, daß das Verhältnis des sekundärluftstroms zum Einlaßluftstrom auf einem konstanten Wert gehalten wird. Eine solche Art der Steuerung für die Zufuhr der Sekundärluft wird jedoch nicht in herkömmlichen Sekundärluft-Zufuhrsystemen bewirkt.

Andererseits v/erden die Verordnungen bezüglioh der Umweltverschmutzung durch Abgase schrittweise strenger; es ist erforderlich, daß der Wirkungsgrad der Abgasreinigung viel mehr verbessert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Sekundärluft-Zufuhrsystem zu schaffen, das gemäß der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine eine richtig gesteuerte Menge an Sekundärluft in das Abgassystem von Brennkraftmaschinen zuführt.

Die Sekundärluft wird im allgemeinen in das Abgassystem der Maschinen unter Verwendung einer luftpumpe oder unter Ausnutzung der Erscheinung eines pulsierenden

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Stroms, die im Abgasstromsystem auftritt, eingeführt. In beiden Fällen ist ein wichtiger Paktor, der die in das Abgassystem eingeführte Menge an Sekundärluft bestimmt, die Druckdifferenz zwischen dem Förderdruck der Luftpumpe oder dem atomosphärischen Druck und dem im Abgassystem herrschenden Druck. Da sich der Druck im Abgassystem gemäß einem Muster ändert, das infolge eines im Abgassystem erzeugten pulsierenden Stroms einer Sinuskurve ähnlich ist, ändert sich auch die vorstehend genannte Druckdifferenz gemäß einer Kurve, die einer Sinuskurve gleicht.

Ausführlicher gesagt, besteht die Hauptaufgabe de.r Erfindung deshalb darin, ein Sekundärluft-Zufuhrsystem zu schaffen, das die variierende Leistung der Druckdifferenz wirkungsvoll ausnützt, um in das Abgassystem von Brennkraftmaschinen eine Menge von Sekundärluft zu liefern, die die Bedingung erfüllt, daß das Verhältnis des Sekundärluftstroms zum Einlaßluftstrom der Maschine während des gesamten Maschinenbetriebs auf einen vorbestimmten konstanten Viert gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Sekundärluft-Zufuhrsystem für Brennkraftmaschinen gelöst, das eine Durchlaßeinrichtung zum Einführen von Sekundärluft in das Abgassystem der Maschine

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und ein Rückschlagventil aufweist, das in der Mitte der Durchlaßeinrichtung vorgesehen ist und eine Luftströmung nur in Richtung Abgassystem erlaubt, wobei das Rückschlagventil ein Ventilelement aufweist, das das Ventil öffnet, wenn die Luftdruckdifferenz am Ventil oberhalb eines vorbestimmten Pegels liegt, sowie eine Steuereinrichtung, die den vorbestimmten Pegel gemäß der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine in einer Weise steuert, daß der Pegel verringert wird, wenn die Einlaßluft-Zuflixßrate zunimmt.

Da der vorbestimmte Pegel, der zum Öffnen des Rückschlagventils kritisch ist, verringert wird, wenn die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine zunimmt, wird in dem vorstehend genannten Sekundärluft-Zufuhrsystem die Periodendauer in einem Zyklus der Druckänderung im Abgassystem, während der das Rückschlagventil geöffnet ist, länger, wodurch gemäß der vergrößerten Einlaßluft-Zuflußrate eine größere Menge an Sekundärluft in das Abgassystem der Maschine eingeführt wird. Deshalb kann durch geeignetes Einstellen des Förderdrucks der Luftpumpe, der Durchgangsöffnungsfläche des Rückschlagventils, dea kritischen Pegels der Druckdifferenz zum Öffnen des Rückschlagventils und anderer vom Hubraum und weiteren Leistungen abhängigen Gestaltungsmerkmalen der Maschine die Rate der dem Abgassystem der Maschine zugeführte Sekundärluft im wesent-

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lichen auf einem konstanten Verhältnis zur Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine gehalten werden.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung kann der Einläßunterdruck als ein Signal verwendet werden, das die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine darstellt, wobei dieses Signal der Steuereinrichtung zugeführt wird ^und diese so betätigt , daß sie den vorbestimmten kritischen Pegel der Luftdruckdifferenz steuert. Es können jedoch auch der Unterdruck im Venturisystem des Vergasers, der mittlere Druck im Auslaßrohr, usw., als ein Signal verwendet werden, das die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine representiert.

Bas Rückschlagventil, das in das erfindungsgemäße System eingebaut wird, kann ein Ventilelement aufweisen, das in Richtung Ventilschließstellung durch eine Federeinrichtung elastisch vorgespannt ist,- oder das Ventil kann ein Blattrückschlagventil sein, das ein Blattventilelement aufweist, das in Richtung Ventilschließsteilung durch die Eigenelastizität das Ventilelement biegsam vorgespannt ist. ;

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert .

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Fig. 1 zeigt schematised eine Brennkraftmaschinen-.anlage , die mit einem erfindungsgemäßen Sekundärluft-Zufuhrsystem ausgestattet ist, das unter Verwendung einer Luftpumpe ausgeführt ist.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Rückschlagventils, das zum Gebrauch in dem in Mg. 1 dargestellten System geeignet ist.

Fig. 5 zeigt eine Kurve, die äie wechselnde Größe des Abgasdrucks im Abgasrohr während eines Zyklus des Maschinenbetriebs darstellt.

Fig. 4 zeigt eine Kurve, die die Druckdifferenz zwischen dem Luftpumpenförderdruck und dem Einlaßdruck der Maschine während einer Zyklenperiode des Maschinenbetriebs darstellt.

Fig. 5 zeigt eine Kurve, die die Änderung der zugeführten Sekundärluftmenge gemäß der Änderung im Öffnungsverhalten des Rückschlagventils darstellt.

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Pig. 6 zeigt eine relativ schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Brennkraftmaschine, in der das erfindungsgemäße Sekundärluft-Zufuhrsystem als ein System eingebaut ist, das den pulsierenden Strom der Abgase ausnützt.

Pig. 7 zeigt eine ebene Ansicht eines Rückschlagventils, das zur Verwendung in dem in Pig, 6 dargestellten System geeignet ist.

Pig. 8 zeigt einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Pig. 7.

Pig. 9 zeigt einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Pig. 7 und

Pig. 10 zeigt eine 'Que rs chni ttsansicht eines weiteren Rückschlagventils, das zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen System geeignet ist.

Gemäß der Darstellung in Pig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein den Körper einer Brennkraftmaschine, die durch ein aus Luftfilter 2, Vergaser 3 und Einlaßleitung 4 bestehendes Einlaßsystem ein Brennstoff-

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• η.

luftgemisch aufnimmt, während sie die Abgase durch ein Abgassystem entläßt, das eine Auslaßleitung 5, ein Auslaßrohr 6 und einen in der Mitte des Auslaßrohrs 6 vorgesehenen katalytischen Konverter 7 einschließt. Die Maschine gibt Abgabeleistung an eine Kurbelwelle 9» die ein Steuerrad 10 antreibt, das wiederum mittels einer Steuerkette 15 Steuerräder 12 und 14 antreibt, die auf einer Nockenwelle 11 bzw. einer Pumpenwelle 13 befestigt sind, wobei die Pumpenwelle eine Ölpumpe und eine Brennstoffpumpe antreibt, die in der Figur nicht dargestellt sind.

In der Nähe eines Seitenteils der Maschine befindet sich eine Luftpumpe 16, die als Quelle für unter Druck stehende Sekundärluft dient. Die Luftpumpe 16 kann vom Rotationstyp sein, wie beispielsweise eine Flügelradpumpe, die eine Pumpenwelle 17 aufweist, die von der Kurbelwelle mittels eines auf der Pumpenwelle befestigten Steuerrads 18 und einer Steuerkette 20 angetrieben wird, die um ein Steuerrad 19 führt, das parallel zum Steuerrad 10 auf der Kurbelwelle 9 befestigt ist. Die Lufteinlaßöffnung der Luftpumpe 16 ist mittels eines Lüfteinlaßrohrs 21 mit dem Luftfilter 2 verbunden, so daß die durch den Luftfilter gereinigte Luft der Luftpumpe zugeführt wird.

Die Luftauslaßöffnung der Luftpumpe 16 ist über 709835/0550

ein erstes Sekundärluft-Zufuhrrohr 22, eine Entlastungsventile inrichtung 23, ein zweites Sekundärluft-Zufuhrrohr 24, ein Luftumschaltventil 25, ein drittes Sekundärluft-Zufuhrrohr 26, ein Rückschlagventil 27, das einen wesentlichen Teil der Erfindung bildet, und ein viertes Sekundärluft-Zufuhrrohr 28 mit einer Sekundärluft-Einspritzdüse 29 verbunden, so daß die von der Luftpumpe gelieferte komprimierte luft aus der Sekundärluft-Einspritzdüse 29 in die Abgasleitung 5 eingebracht wird. Die Entlastungsventileinrichtung 23 kann ein Entlastungsventil üblicher Bauart sein, das geeignet ist, überschüssige Sekundärluft auszustoßen, die von der Luftpumpe 16 beispielsweise in dem Fall geliefert wird, wenn das Rückschlagventil 27 geschlossen ist. Das als "ASV" bezeichnete Luftumschaltventil 25 arbeitet in der v/eise, daß es das zweite Sekundärluft-Zufuhrrohr 24- statt mit dem dritten Sekundärluft-Zufuhrrohr 26 mit einem Sekundärluft-Rückführrohr 30 verbindet, wenn die Temperatur des Katalysators im katalytischen Konverter in hohen Belastungsund Geschwindigkeitsbetriebszuständen angestiegen ist, so daß die von der Luftpumpe 16 zum Luftfilter 2 gelieferte Luft zurückgeführt wird, wodurch die Zufuhr von Sekundärluft zum Abgassystem abgeschnitten wird.

Das Rückschlagventil 27, das einen wichtigen Teil der Erfindung bildet, ist in Fig. 2 in der Form eines be-

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vorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Das Rückschlagventil weist ein oberes Gehäuseteil 31, ein mittleres Gehäuseteil 32 und ein unteres Gehäuseteil 33 auf, die zusammengebaut sind und ein Ventilgehäuse bilden. Das mittlere Gehäuseteil 32 besitzt einen Sekundärlufteinlaß 34j der mit einem Ende des dritten Sekundärluft-Zufuhrrohrs 26 verbunden werden kann. Das untere Gehäuseteil 33 weist einen Sekundärluftauslaß 35 auf, der mit einem Ende des vierten Sekundärluft-Zufuhrrohrs 28 verbunden werden kann. Die zwischen dem Sekundärlufteinlaß und dem Sekundärluftauslaß begrenzte Kammer ist durch eine Irennplatte 36 unterteilt, die im Verbindungsbereich des mittleren und des unteren Gehäuseteils befestigt ist. Die Trennplatte 36 ist mit einer Durchgangsöffnung 37 ausgebildet, um die ein ringförmiger Ventilsitz 38 gebildet ist, der in der Figur nach unten weist. Ein Ventilelement 39 befindet sich innerhalb des unteren Gehäuseteils 33; es wird durch eine erste Druckschraubenfeder in der Fig. nach oben gegen den Ventilsitz 38 gedrückt, so daß die öffnung 37 in Zusammenarbeit mit dem Ventilsitz geöffnet oder geschlossen wird.

Eine Membran 41 ist vorgesehen, die sich zwischen dem oberen Gehäuseteil 31 und dem mittleren Gehäuseteil 32 erstreckt, wodurch eine Membrankammer 42 oberhalb der

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Membran und im v/es entliehen innerhalb des oberen Gehäuseteils 31 "begrenzt wird. Zwischen der Membran 41 und dem Ventilelement 39 "befindet sich eine zweite Druckschraubenfeder 44» die das Ventilelement 39 in der Figur nach unten oder in Richtung der Ventilöffnungsstellung vorspannt. Die Membran 41 wird durch eine in der Membrankammer 42 befestigte dritte Druckschraubenfeder 43 in der Zeichnung nach unten gedruckt. Die Membrankammer 42 ist mit dem Einlaßunterdruck verbunden, der in der Einlaßleitung 4 stromabwärts des Vergasers 3 herrscht, wobei der Einlaßunterdruck mit der Membrankammer über eine Zufuhreinrichtung 45 in Verbindung steht.

Wenn die Membrankammer 42 nicht mit einem wesentlichen Einlaßunterdruck beaufschlagt ist (der in Figur 2 dargestellte Zustand), steht die zweite Druckschraubenfeder 44 unter einer Vorspannung, die um einen vorbestimmten Wert geringer als die i.st, unter der die erste Druckschraubenfeder 40 steht , während die dritte Druckschraubenfeder oder Membranrücüfetell-Druckschraubenfeder 43 eine größere Federkonstante aufweist als die zweite Druckschraubenfeder 44, aber inr wesentlichen frei von jeglicher

Vorspannung ist. Folglich wird dem Ventilelement in Richtung einer Ventilschließstellung eine Kraft zugeführt, die der Ausgleich zwischen den Federkräften der ersten und der zweiten Druckschraubenfeder 40 bzw» 44 ist.

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Dieser Ausgleich legt den kritischen Druck zum Öffnen des Ventils fest.

In einem Rückschlagventil des vorgenannten Aufbaus wird die Membran 4-1 gegen die Wirkung der dritten Druckschraubenfeder 43 in der Figur nach oben gespannt, wenn der in die Membrankammer 42 eingeleitete Einlaßunterdruck größer wird, wodurch die Stützlänge der zweiten Druckechraubenfeder 44 vergrößert wird, so daß eine Schwächung in der Kraft auftritt, die von der Druckschraubenfeder 44 dem Ventilelement 39 geliefert wird. In diesem Pail wird deshalb der kritische Ventilöffnungsdruck auf einen höheren Pegel verschoben. Mit anderen Worten: da der Einlaßunterdruck mit zunehmender Einlaßluftmengeabnimmt, wird der kritische Öffnungsdruck für das Ventilelement 39 mit zunehmendem Einlaßluftstro» geringer .. Polglich nimmt die Ventilöffnungsdauer mit dem Anwachsen des Einlaßluftstroms der Maschine zu, wodurch eine entsprechende Zunahme des durch das dritte und durch das vierte Sekundärluft-Zufuhrrohr 26 bzw. 28 fließenden Sekundärluftstroms erfolgt. Wenn Faktoren im Aufbau, wie beispielsweise die Federkonstanten und die Vorspannungen der ersten und der zweiten Druckschraubenfeder und der Durchfluß fläche der DurchgangsÖffnung 37 geeignet festgelegt sind, wird somit die Sekundärluft in das Abgassystem unter Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten

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Verhältnisses des Sekundärluftstroms zum Einlaßluftstrom der Maschine eingeführt.

Die Wirkungsweise wird in den Fig. 3 bis 5 aus-

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führlicher erläutert. Die Pig. 3 zeigt Änderungen im Förderdruck der Luftpumpe 16 und im Abgasdruck im Abgas-

rohr oder in der Abgasleitung während eines Maschinenzyklus. Der Iiuftpumpenförderdruck wird auf einem konstanten Überdruck gehalten, wie er durch B* dargestellt ist, während der Druck im Abgasrohr sich in einer Weise ähnlich einer Sinuskurve verändert, wie es durch P_ß dargestellt ist. Folglich ändert sich die Druckdifferenz zwischen dem Luftpumpenf örderdruck P. und dem Abgasdruck P-. im Abgasrohr, die zum Zuführen von Sekundärluft in das Abgassystem wirksam ist, in einer Weise, die einer Sinuswelle ähnlich ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn deshalb ein relativ geringer Einlaßunterdruck an die Membrankammer 42 des Rückschlagventils 27 angelegt wird und der kritische Öffnungsdruck des Ventilelements 39 auf einen relativ niedrigen Pegel verschoben ist, wie er in Fig. 4 durch P^ bezeichnet ist, ist die Öffnungsdauer des Ventilelements 39 relativ lang , wie es durch T^ bezeichnet ist. Im Gegensatz dazu wird die Öffnungsdauer des Ventilelements 39 reduziert (siehe Ig ^^ ^*), wenn der an die Membrankammer 42 angelegte Einlaßunterdruck

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größer wird und entsprechend höhere kritische Öffnungsdrücke für das Ventilelement 39 hervorruft ( P₂ und P₃); dies "bewirkt eine allmäiliche Verringerung der Menge der Sekundärluft, die von der Einspritzdüse 29 in die Abgasleitung 5 eingespritzt wird, wie sie in Pig. 5 durch Q₁, Q₀ und Q, "bezeichnet ist.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausfühnyigsbeispiel der Erfindung, in dem die Sekundärluft in das Abgassystem der Maschine unter Ausnützen des pulsierenden Verhaltens der Abgase im Abgasrohr eingeführt wird, durch das " periodischer Unterdruck im Abgasrohr erzeugt wird. In dem in Pig. 6 dargestellten Aufbau weist ein Körper 50 einer Brennkraftmas chine einen Kolben 51 auf, der sich in einem im Gehäuse ausgebildeten Zylinder hin und ^her bewegen - kann, sowie eine oberhalb des Kolbens gebildete Verbrennungskammer 52. Die der Verbrennungskammer gegenüberstehende obere Wand ist mit einer Einlaßöffnung 54 ausgebildet, die durch ein Einlaßtellerventil 52 geöffnet oder geschlossen werden kann, sowie mit einer Auslaßöffnung 56, die durch ein Auslaßtellerventil 55 geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Einlaßöffnung 54 ist mit einem Einlaßkanal 57 verbunden, der einen Vergaser 63 aufweist, der im Weg des Einlaßkanals 57 angeordnet ist. Der Vergaser kann vom herkömmlichen Typ sein und ein Schwimmer gehäuse 58, einen Venturibereich 59 _f eine Hauptdüse 61 und eine Drosselklappe

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aufweisen und ein Brennstoffluftgemisch erzeugen, das durch die Einlaßöffnung 54 in die Verbrennungskammer 52 eingeführt wird. Die Auslaßöffnung 56 ist mit einem Abgaskanal oder einer Abgasleitung 64 verbunden, die eine Sekundärluft-Zufuhröffnung 65 aufweist, die in den durch die Abgasleitung gebildeten Abgaskanal öffnet

Die Öffnung 65 ist durch einen Kanal 66, der ein Rückschlagventil 67 und einen Luftfilter 68 besitzt, zu der Atmosphäre geöffnet. "*

Das Rückschlagventil 67 ist ein Blattventil, wie es in den Pig. 7 und 9 besser dargestellt ist. Das Ventil umfaßt ein Gehäuseteil 70, das einen Teil des Kanals 66 begrenzt und eine !Trennwand 69 aufweist, die den stromabwärts liegenden Bereich, der mit der Öffnung 65 verbunden ist, von dem stromaufwärts liegenden Bereich abteilt, der mit dem Luftfilter verbunden ist. Die Trennwand 69 ist mit Durchgangsöffnungen 71 ausgebildet, die im dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel so angeordnet sind, daß sich vier Öffnungen syimetrisch . zum Mittelpunkt der Trennwand befinden, wobei jeweils zwei von ihnen ein Paar formen. Ein dppelseitiges Blattelement 72 ^_{as aus} zwei syniretrischen Sektorblattelementen 72a und 72b zusammengesetzt ist, ist durch eine j._m mittleren Bereich der Trennwand 69 angeordnete Welle 73 unterstützt und

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so ausgebildet, daß es durch die welle gedreht werden kann. Die Sektorblattelemente 72a und 72b können die Durchgangsöffnungen 71 wahlweise öffnen oder verschließen,wenn sie gemäß der an die entgegengesetzten Seiten angelegten Druckdifferenz elastisch deformiert werden. Die Dicke der Sektorblattelemente variiert gemäß der Darstellung in Fig. 9 in Ilmfangsrichtung, die auf die Achse der Welle 73 "bezogen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verringert sich die Dicke im Uhrzeigersinn allmählich von t^ bis t₂· Ein Hebel 74 ist mit einem Ende an derWelle 73 befestigt , wobei das andere Ende des Hebels mit einer Betätigungsstange 76 verbunden ist, die in Pig. 7 oder 8 nach rechts oder nach links verschoben wird, so daß das Blattelement 72 gemäß der Darstellung in Pig. 7 im Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 73 gedreht wird, wenn die Stange in dieser Figur nach links verschoben wird. Das linke Ende der Betätigungsstange ist mit einer Membran 7Ö einer Membraneinrichtung verbunden, die ein Gehäuse 77 aufweist, das auf der linken Seite der Membran 78 eine Membrankammer 80 begrenzt. Eine Druckschraubenfeder 79 spannt die Membran 78 in der Figur nach rechts vor. Die Membrankammer 80 ist über eine Leitung 82 mit einer Einlaßunterdruckfühlöffnung 81 verbunden, die zu dem Einlaßkanal 57 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 62 geöffnet ist. Zusätzlich zu der Vorspann-

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kraft der Schraubendruckfeder 79, die das Blattventilelement 72 mittels der Stange 76 und des Hebels 74 im Gegenuhrzeigersinn um seinen Drehpunkt dreht, ist das Blattelement 72 auch durch eine auf der Welle 73 befestigte Verdrehungsfeder 83 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt, so daß im Ruhezustand der Vorrichtung das Blattventilelement in die äußerste im Gegenuhrzeigersinn mögliche Drehrichtung gedreht ist, in der die dünnere Seite des Blattelements den Durchgangsöffnungen 71 gegenübersteht.

Wenn im Betrieb die Einlaßluft-Zuflußrate relativ hoch ist, so daß der an der Membrankammer 80 herrschende Einlaßunterdruck relativ gering ist, steht die dünnere Seite des Blattventilelements 72 den Durchgangslöchern 71 gegenüber. In diesem Zustand ist der kritische Ventilöffnungsdruck relativ niedrig und deshalb ist die Ventilöffnungsdauer, während der die Blattventilelemente infolge des vom pulsierenden Stroms in der Abgasleitung 64 verursachten Unterdrücke beansprucht sind und die Durchgangsöffnungen freigeben, relativ lang, so daß ein relativ großer Betrag an Sekundärluft aus der Öffnung 65 in die Abgasleitung eingeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Drosselklappe 62 relativ geschlossen ist und die Einlaßluft für die Maschine verringert, wodurch ein relativ großer Einlaßunterdruck in der Einlaßleitung 57 bewirkt wird, ist die Membran 78 gegen

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die Druckschraubenfeder 79 infolge des an der Membrankammer 80 anliegenden gesteigerten Unterdrucks in der Fig. 7 und 8 nach links gespannt. Folglich wird das Blattven-,tilelement 72 mittels der Stange 76 und des Hebels 74 durch die Welle 73 im Uhrzeigersinn gedreht, so daß eine dickere Seite des Blattelements den DurchgangsÖffnungen 71

gegenübersteht. In diesem Betriebszustand ist der kritische Ventilöffnungsdruck für das Blattelement 72 größer und die Ventilöffnungsdauer, die durch die Unterdruckphasen im Pulsieren der Abgase bewirkt wird, ist entsprechend verringert, wodurch eine geringere Menge an Sekundärluft in die Abgasleitung 64 eingeführt wird.

Die vom Pulsieren des Abgasstroms abhängige Sekundärluftzufuhr entspricht dem Fall, wo der Luftpumpenförderdruck P. null oder gleich dem atmosphärischen Druck ist.

Obwohl die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele den Einlaßunterdruck als das Signal verwendeten, das die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine darstellt, kann das vorliegende System unter Verwendung anderer unterschiedlicher Drucksignale Arbeiten, wie beispielsweise dem Ventüri-Unterdruck, dem Förderdruck der Sekundärluft-Versorgungspumpe, usw., die mit dem Maschinenbetrieb in Beziehung stehen, wie beispielsweise das Steuersignal

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zur Änderung der Zufuhr von Sekundärluft gemäß der Einlaßluft- oder Abgas-Flußrate.

Da der Venturi-Unterdruck im Gegensatz zum Einlaßlaßunterdruck im Vergaser zunimmt, wenn die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine zunimmt, muß das Rückschlagventil gemäß der Darstellung in Pig. 10 aufgebaut sein, wenn der Venturi-Unterdruck als Steuersignal verwendet wird. Dieses Rückschlagventil weist eine Anordnung aus einem oberen Gehäuseteil 90, einem mittleren Gehäuseteil 91 und einem unteren Gehäuseteil 92 auf, wobei der obere Gehäuseteil einen Sekundärlufteinlaß 93 besitzt, während der mittlere Gehäuseteil einen Sekundärluftauslaß 94 aufweist. Eine mit einer Durchgangsöffnung 95 ausgebildete Trennwand 96 ist zwischen der oberen und dem mittleren Gehäuseteil vorgesehen. Die Durchgangsöffnung 95 kann durch ein Ventilelement 97 wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, das innerhalb des mittleren Gehäuseteils 91 vorgesehen ist. Das Ventilelement 97 ist nach oben oder in Richtung Ventilschließstellung durch eine Druckschraubenfeder 99 vorgespannt, die zwischen dem Ventilelement und einer Membran 98 befestigt ist, die sich.zwisehen dem mittleren Gehäuseteil 91 und dem unteren Gehäuseteil 92 erstreckt. Eine weitere Druckschraubenfeder 100 befindet sich zwischen der Membran 98 und dem unteren Gehäuseteil 92 und spannt die Membran in der Figur nach oben vor. Die Membrankammer 101,

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die durch das untere Gehäuseteil und die Membran begrenzt ist, ist über eine Leitung 102 mit dem Venturi-Unterdruck beaufschlagt.

Wenn im Betrieb die Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine zunimmt, nimmt der Yen tür i-TJnt er druck, der mit der Membrankammer in Verbindung steht, ebenfalls zu, wodurch die Membran 98 in der Figur nach unten gespannt wird, so daß eine größere Befestungslänge für die Druckschraubenfeder 91 gegeben und die Vorspannung der Feder reduziert ist. Folglich ist der kritische Ventilöffnungsdruck für das Ventilelement 97 verringert.

Durch Anwenden eines Rückschlagventils des in Figur 10 dargestellten Aufbaus kann somit die dem Abgassystem zugeführte Menge an Sekundärluft so gehalten werden, daß sie in Abhängigkeit vom Venturi-Unterdruck des Vergasers als Steuersignal der Menge der Maschineneinlaßluft proportional

Durch die Erfindung wird somit ein System für einen rückkehrfreien Luftstrom für die Zufuhr von Sekundärluft in das Abgassystem von Brennkraftmaschinen durch Ausnutzung des pulsierenden Stroms der Abgase im Abgassystem geschaffen, wobei der kritische Ventilöffnungsdruck für ein im rückkehrfreien System eingebautes Rückschlagventil in Einklang mit

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der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine verändert wird, so daß die Zufuhr von Sekundärluft proportional zum lufteinlaß der Maschine erfolgt.

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Claims

Patentansprüche:

(1 .j Sekundärluft-Ztifuhrsystem für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch eine Durchlaßeinrichtung (21, 16, 23, 24, 25, 26, 28, 29; 68, 71, 70, 66, 65) zum Zuführen von Sekundärluft in das Abgassystem (5» 6, 7; 64) der Maschine (1) und durch ein Rückschlagventil (27; 67), das in der Mitte der Durchlaßeinriehtung vorgesehen ist und einen Luftstrom nur in Richtung zum Abgassystem erlaubt, wobei das Rückschlagventil (27; 67)' ein Ventilelement (39; 72) aufweist, das das Ventil öffnet, wenn die Luftdruckdifferenz am Ventil oberhalb eines vorbestimmten Pegels liegt, sowie eine Steuereinrichtung (45, 42, 41, 43; 81, 82, 80, 79, 76, 74), die den vorbestimmten Pegel gemäß der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine in einer Weise steuert, daß der Pegel verringert wird, wenn die Einlaßluft-Zuflußrate zunimmt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (45, 42, 41, 43; 81, 82, 80, 79, 76, 74) eine Federeinrichtung (40; 79) aufweist, die das Ventilelement (39; 72) in Richtung Ventilschließstellung vorspannt, sowie eine Einrichtung (45, 42, 41, 43, 44; 82, 80, 79, 78), die die wirksame Kraft der Pedereinrichtung gemäß der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine verändert.

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3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federe inr ichtung eine erste Feder (40; 79, 99) aufweist, die das Ventilelement (39, 72, 97) gegen die Ventilschließstellung vorspannt, sowie eine zweite Feder (44, 83), die das Ventilelement in Richtung Ventilöffnungsstellung vorspannt, wobei die Einrichtung zum Ändern der wirksamen Kraft der Federeinrichtung eine Membraneinrichtung (41, 78, 98) mit einer Membran aufweist, die eine Membrankammer (42, 80) auf einer ersten Seite der Membran begrenzt und ein Ende d^er zweiten Feder auf einer zweiten Seite der Membran trägt, wobei die Membrankammer mit dem Unterdruck der Maschine beaufschlagt wird.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (40, 79) eine Feder aufweist, die das Ventilelement (39, 72) in Richtung einer Ventilschließstellung vorspannt, und daß die Einrichtung zum Verändern der effektiven Kraft der Federeinrichtung eine Membraneinrichtung mit einer Membran aufweist, die eine Membrankammer auf einer ersten Seite der Membran begrenzt und ein Ende der Feder auf der ■ zweiten Seite der Membran trägt, wobei die Membrankammer mit dem Venturi-Unterdruck in einem Vergaser für die Maschine beaufschlagt wird.
5. System nach Anspruch Ibis 4,dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement ein Blattelement (72) ist, das ge-

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gen eine Yentilschließstellung durch seine eigene Elastizität vorgespannt ist, wobei die Dicke des Blattelements an unterschiedlichen Teilen verändert ist, und daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (76, 74, 73) zum Verschieben des Blattelements gemäß dem Einlaßluftstrom der Maschine aufweist, so daß siah unterschiedliche Bereiche des Blattelements in wirksamer Betriebsstellung befinden.
6. System nach Anspruch 5» dadurch- gekennzeichnet, daß das Blattelement (72) ein drehbares Teil ist, dessen Dicke im Umfangsbereich variiert ist, wobei das drehbare Teil mit einem Scheibenelement (69) zusammenwirkt, das mit mindestens einer Durchgangsöffnung (71) ausgebildet ist, die durch das Blattelement geöffnet oder geschlossen werden kann, und daß die Einrichtung zum Verschieben des Blattelements eine Betätigungsvorrichtung (76) für die Membran aufweist, die das drehbare Blattelement gemäß der Einlaßluft-Zuflußrate der Maschine wahlweise dreht.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Blattelement (72) die' Form eines Schmetterlings aufweist und aus zwei Sektorbereichen (72a, 72b) besteht,wobei jeder mit mindestens einer zugehörenden

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DurchgangsÖffnung (71) zusammenarleitet.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranbetatigungseinrichtung durch den Einlaßunterdruck der Maschine angetrieben wird und das drehbare Blattelement (72) in eine erste Drehrichtung dreht, wobei die Dicke des drehbaren Blattelements entlang seines Umfangs in der ersten Drehrichtung allmählich abnimmt.

709835/0550