DE2636635C2 - Sekundärluftregelanlage zur Auspuffgasreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Regelung der Sekundärluft zur Reinigung von Auspuffgasen eines

so Motors, mit einem Vergaser und einem Drosselventil an dem Motor und mit einem Sekundärluft-Regelventil, das einen in zwei Kammern unterteilten Ventilkörper, ferner einen ersten Strömungsweg zum Zuführen von Luft zu der ersten Kammer, einen zweiten Strömungs weg, durch den die zweite Kammer und der Auspuffweg in Verbindung gebracht werden, sowie einen dritten Slrömungsweg aufweist.

Zum Reinigen der Abgase von Kraftfahrzeugen ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden (DE-OS 23 53 925), bei welcher in den Strömungsweg des Abgases in der Nähe des Abgasventils eines Motors Sekundärluft eingespritzt wird, wobei durch ausreichende Sauerstoffzufuhr zu den Auspuffgasen, die sich auf hoher Temperatur befinden, schädliche Bestandteile der Auspuffgase oxidiert und unschädlich gemacht werden. Im allgemeinen wird eine Luftpumpe zur Zufuhr der Sekundärluft durch den Motor angetrieben. Die Menge der zugeführten Luft ist daher der Umdrehungszahl des

Motors proportional, hat jedoch nichts mit dem Belastungszustand des Motors zu tun. Aus diesem Grund wird nicht immer die optimale Sekundärluftmenge zugeführt Ferner wird bei kontinuierlicher Belastung bei hochtourigem Motor die Sekundärluft überschüssig, so daß die Auspuffanlage überhitzt und ihre Funktion beeinträchtigt wird.

Bei einem Motor für Vierrad-Kraftfahrzeuge mit Mehrfachzylindern, aber einem einzigen Vergaser ist der Unterdruck im Saugrohr im allgemeinen hoch und ι ο ändert sich stetig mit dem Belastungszustand, wie mit Linie //in Fig. 1 angedeutet Daher verwendet man Sekuiidärluftregelanlagen, bei welchen ein Regelventil zur Steuerung der Sekundärluftzufuhr durch diesen Unterdruck im Saugrohr betätigt wird. Eine bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 23 53 925) ist mit einem Plattenventil versehen, das durch die Differenz der Drücke in der Ansaugleitung und der Abgasleitung des Motors verstellt wird und die Zufuhr von Abgas, je nach Einstellung des Plattenventils gemischt mit Frischluft in die Ansaugleitung steuert wobei gegebenenfalls gleichzeitig Frischluft in die Abgasleitung gelangt

Diese bekannte Vorrichtung eignet sich nicht für alle Motorarten, insbesondere nicht für Motoren von Motorrädern. Bei Motoren für Motorräder oder Mopeds mit einem einzigen Zylinder und einem einzigen Vergaser ist nämlich der Unterdruck im Saugrohr im Belastungszustand instabil, wie durch Linie I in F i g. 1 verdeutlicht wobei bei großer Belastung bzw. hoher Drehzahl des Motors der Unterdruck so niedrig ist daß die Ventilmembran sehr groß sein müßte. Daraus ergeben sich ernsthafte Konstruktionsprobleme bei Motorrädern oder Mopeds, bei welchen für die Sekundärluftregelanlage nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht Außerdem ist die Rezirkulation der Abgase, die bei der bekannten Vorrichtung stattfindet, nicht in jedem Fall erwünscht

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sekundärluftregelanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, dL sich für alle Arten von mit Vergaser und Drosselventil versehenen Verbrennungsmotoren eignet, und bei der die Sekundärluftzufuhr in Abhängigkeit von der Motorbelastung optimal gesteuert wird. Dabei soll die Anlage einfach und kompakt sein und eine Rezirkulation von Abgasen soll nicht erfolgen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird durch das Regelventil die Zufuhr von Sekundärluft in die Abgasleitung geregelt, so und zwar in Abhängigkeit von der Einstellung des Drosselventils, welche der Belastung des Motors entspricht Dabei wird kein Abgas aus der Abgasleitung entnommen und rezirkuliert.

Das erfindungsgemäße Regelventil wird rein medianisch gesteuert und eignet sich daher auch für Motoren mit geringem Druck der instabilen Druckzuständen in der Ansaugleitung, bei denen eine druckabhängige Regelung nicht zufreidenstellend wäre. Aufgrund der mechanischen Kopplung mit dem Drosselventil ist der Aufbau der Anlage einfach und kann kompakt gehalten werden.

In den Unteransprüchen ist die Einrichtung zur Steuerung des Regelventils in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselventils und von der Zeitdauer der Belastung weitergebildet, um auch bei großen Beschleunigungen über kurze Zeitspannen, beispielsweise bei Stadfahrten, eine Verminderung der Reinigungswirkung zu vermeiden, und um bei länger anhaltenden hohen Belastungen eine Überhitzung der Auspuffanlage und daraus resultierenden Materialschäden zu vermeiden.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen einem Saugrohrunterdruck und der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit

Fig.2 eine schematische Teilschnittansicht einer Sekundärluftzufuhranlage gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Drosselventilöffnungsgrad und dem Regelventilöffnungsgrad bei der Anlage in F i g. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht im Schnitt zur Veranschaulichung der Arbeitsweise eines Regelventils, wobei nur die wesentlichen Teile gezeigt sind und die Stellung des Regelventils dargestellt ist die es einnimmt wenn sich der Motor im Leerlauf und in einem Bereich niedriger Belastung befindet

F i g. 5 die gleiche Ansicht wie T > g. 4, aber bei dem Anfangszusland eines gewöhnlichen Heiastungsbereiches des Regelventils,

F i g. 6 die gleiche Ansicht wie F i g. 4, die einen Endzustand des normalen Belastungsbereiches veranschaulicht

F i g. 7 die Stellung des Regelventils, wenn Sekundärluft zur Zeit einer Hochbelastungsfunktion unterbrochen wird,

F i g. 8 eine Draufsicht auf das Regelventil mit einer Schnittansicht einer Einrichtung zur langsamen Regelung des Regelventils bei einer Beschleunigung, so daß das Regelventil die Sekundärluft für eine bestimmte Zeit nicht unterbrechen kann,

F i g. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der Fig.8 zur Veranschaulichung der zur Erläuterung erforderlichen Teile der Regeleinrichtung.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist ein Motor 10 mit einem Zylinder 11 und einem Kolben 12 verseht«. Der Oberteil des Zylinders 11 steht mit einem Saugweg 14 in Verbindung, wobei ein Auspuffweg 15 in einem Zylinderkopf 13 vorgesehen ist Ein Ansaugventil 16 und ein Auspuffventil 17 sind entsprechend in den besagten Strömungswegen angeordnet und werden durch (nicht gezeigte) Betätigungseinrichtungen geöffnet bzw. geschlossen.

Der Saugweg 14 steht mit einem Vergaser 20 durch ein Verbindungsrohr 18 in Verbindung und führt ein Gasgemisch in den Zylinder 11 ein. Der Auspuffweg 15 ist mit einem Auspuffrohr 19 verbunden, so daß im Zylinder 11 verbrannte Auspuffgase zu einer Wiederverbrennungseinrichtung durch das Auspuffrohr 19 zur Reinigung und zum Auslaß in die Atmosphäre geschickt werd'in können.

Eine Lufteinspritzdüse 30 zum Zuführen von Sekundärluft ist in einer Stellung neben dem Auspuffweg 15 des Motors 10 innerhalb des Auspuffrohres 19 vorgesehen. Die Düse 30 ist mit einer Sekundärluftzufuhrrohrleitung 32 durch ein Rückschlagventil 31 verbunden, wodurch nur die Strömung von Sekundärluft in den Auspuffweg gestattet ist. Die Sekundärluftzufuhrrohrleitung 32 ist mit der Ausflußseitenöffnung 35 einer Luftpumpe 33 durch eine Rohrleitung 37 verbunden. Eine Saugöffnung 34 der Luftpumpe 33 steht mit der Atmosphäre durch einen Luftreiniger 36 und eine Rohrleitung 38 in Verbindung, so daß gereinigte Luft, die eingesaugt worden ist, durch die Luftpumpe 33 komprimiert zur Düse 30 durch die Ausflußöffnune 35

und die Rohrleitungen 37 und 32 geschickt und in das Auspuffrohr 19 durch die Düse 30 eingespritzt und zugeführt werden kann.

Ein Lufregelventil 40 zur Regelung oder Steuerung der Menge der zugeführten Sekundärluft ist in der Sekundärluftzufuhranlage angeordnet, welche die Einspritzdüse 30 mit der Luftpumpe 33 verbindet.

Das Luftregelventil 40 ist in den F i g. 4 —9 dargestellt.

Das Luftregelventil 40 besteht aus eine;ti Ventilkörper 41, in welchem Bahnen A, B, Cund D radial in vier Richtungen gebildet sind, sowie einem Rotor 60. Der Ventilkörper 41 ist in seiner Mitte mit einer Wand 42 versehen, welche eine kreisförmige Kammer G begrenzt, die an vier Stellen geöffnet ist und radial nach außen verlaufende Vorsprünge 43, 44, 45 und 46 ΐϊ aufweist, die damit einstückig ausgebildet sind. Durchgehende Löcher 47, 48, 49 und 50 sind in den Vorsprüngen 43, 44, 45 und 46 gebildet. Das Loch 47 steht mit der Atmosphäre durch den Luftreiniger 36 in Verbindung. Das Loch 48 steht durch die Rohrleitung 38 ;« mit der Saugöffnung 34 der Luftpumpe 33 in Verbindung. Das Loch 49 ist mit der Ausflußöffnung 35 der Luftpumpe 33 durch die Rohrleitung 3N verbunden. Das Loch 50 ist mit der Einspritzdüse 30 durch die Rohrleitung 32 verbunden. j>

Der Rotor 60 ist scheibenförmig, sitzt in satter Anlage im unteren Teil innerhalb der Wand 42 des Körpers 41 und ist drehbar gelagert und auf dem Inneiumfang der Wand 42 geführt. Die Kammer G, die durch die Wand 42 abgeteilt ist. ist auf dem scheibenförmigen Plattenteil 5n

61 des Rotors 60 gebildet. Eine Trennwand 62. welche sich durch die Kammer G hindurch erstreckt bzw. diese Kammer kreuzt und teilt, ist in der Mitte des Rotors 60 einstückig vorgesehen. Die beiden Enden der Trennwand 62 stehen in enger Berührung mit der Innenseite ji der Wand 42. um somit die Kammer G vollkommen zu teilen, wobei sie breit ausgebildet sind, um die Dichtung zu verbessern.

Der Boden des Ventilkörpers 41 ist mit einem Bodenteil 51 (Fig. 9) verbunden, in dem eine lange jo Linearnut 52 um die Mitten der Bahnen A. B und C D innerhalb des Ventilkörpers 41 zu verbinden. Lecklöcher 64 und 63. die mit den beiden Enden der langen Nut 52 in Verbindung stehen, sind am rechten und linken Abschnitt des Plattenteiles 61 des durch die Trennwand Ji

62 getrennten Rotors 60 vorgesehen, und sind so angeordnet, daß sie mit der langen Nut !52 in einem Drehwinkel des Rotors 60 im Nichtbelastungszustand oder Niederbelastungszustand (Leerlauf oder Niedergeschwindiekeitsfahrt), wie in Fig.4 gezeigt, zusammen- so fallen.

Der Oberteil des Luftregelventils 40 ist mit einem Deckel 53. wie in F i g. 9 gezeigt, geschlossen. Ein zylindrischer Lagerteil 54, der sich oben erstreckt ist in der Mitte des Deckels 53 gebildet Ein Wellenteil oder eine Welle 65, die auf der Trennwand 62 in der Mitte des Rotors 60 vorspringt ist in den zylindrischen Lagerteil 54 eingepaßt und erstreckt sich am freien Ende durch den zylindrischen Lagerteil 54.

Ein zylindrischer Abstandshalter 70 ist um zylindrisehen Lagerteil 54 vorgesehen und am Wellenteil 65 angeordnet der über dem zylindrischen Lagerteil 54 verläuft und ist am oberen Ende mit einer Andrückplatte 71 versehen, welche durch das Einschrauben einer Schraubenmutter 72 an einen Schraubenteil 66 abwärts gedruckt wird, der am oberen Ende der Welle 65 vorgesehen ist Der Außendurchmesser des. Abstandshalters 70 ist so ausgebildet daß er kleiner ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Lagerteils 54 des Deckelteils 53. Der Grundteil eines Betätigungshebels 80 ist auf der Peripherie des unteren Endes des Abstandshalter 70 einstückig vorgesehen.

Eine Dämpferfeder 73 ist zwischen der oberen Oberfläche des Betätigungshebels 80 und der Andrückplatte 70 vorgesehen, um sie somit zu verbinden. Eine Rückführfeder 74 ist zwischen der unteren Oberfläche des Betätigungshebels 80 und der oberen Oberfläche des Deckels 53 vorgesehen.

Der Betätigungshebel 80 ist an seinem Endteil mit einem Kabelhalter 81 versehen, mit welchem ein Steueroder Regelkabel 82 an einem Ende verbunden ist.

Das Regelkabel 82 ist am anderen Ende mit dem oberen Ende eines L-förmigen Verbindungsgliedes 23 verbunden, das mit einer Welle 24 auf der Seitenoberfläche des Vergasers 20 verschwenkt wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein Zapfen oder Stift 25 ist am freien Ende des L-förmigen Teils dieses Verbindungsgliedes oder Deckels 53 vorgesehen, um somit zur Welle 21 parallel zu verlaufen, die angetrieben ist, wenn sie mit dem Öffnen und dem Schließen des Drosselventils des Vergasers funktionsmäßig verbunden ist, wobei sie in Verbindung mit der äußeren Peripherienockenscheiben- Oberfläche der scheibenförmigen Nockenplatte 22 gleitbar geschoben wird und die mit dem Teil verbunden ist, der sich von dem Vergaserkörper der Drosselventilwelle 21 erstreckt.

Durch den Öffnungs- und Schließvorgang des (nicht gezeigten) im Vergaser vorgesehenen Drosselventils wird die Welle 21, mit der sie arbeitsmäßig verbunden ist. gedreht, wobei auch die damit verbundene und einstückig ausgebildete Nockenscheibe 22 gedreht wird. Das Verbindungsglied oder Gelenk 23, das zur Berührung mit der äußeren Umfangsnockenoberfläche der Nockenscheibe 22 gleitet, wird mit der Welle 24 als Gelenkpunkt oder Drehstelle verschwenkt. Als Ergebnis wird das Regelkabel 82 betätigt.

Bei Betätigung des Regelkabels 82 dreht sich der Betätigungshebel 80 mit dem Wellenteil 65 als Schwenk- oder Drehpunkt, wobei auch der Abstandshalter 70 sich integral damit dreht. Diese Drehbewegung wird auf die Andrückplatte 71 durch die Dämpferfeder 73 übertragen, wobei, da die Andruckplatte 71 mit dem Wellenteil 65 durch die Mutter 72 und die Schraube 66 einstückig gemacht ist. der Wellenteil gedreht wird. Infolgedessen dreht sich auch der Rotor 60. Diese Drehung erfolgt aufgrund der Drehung der Drosselventilwelle 21 des Vergasers 20 und erfolgt entsprechend dem Profil der Nockenscheibe 22. um somit Sekundärluft zu regeln. Während dieser Drehung wird der Betätigungshebel 80 stets elastisch in der Rückführrichtung durch die Rückführfeder 74 gedrückt. Sobald die Zugbetätigungskraft durch das Regelkabel 82 aufgelöst wird, wird der Betätigungshebel 80 zu seiner Ausgangsstellung zurückgeführt Die Rückführkraft wird auf das Verbindungsglied oder Schwenkglied 23 durch das Regelkabel 82 übertragen, wobei die Nockenscheibefolgewirkung des Gliedes 23 durch den Kontakt der Nockenscheibe 22 mit dem Zapfen oder Stift 25 zur Zeit der Rückkehr erfolgt

Nun wird die Arbeitsweise des Regelventils in bezug auf die graphische Darstellung in F i g. 3 erläutert Die Fig.4—7 zeigen die Vorgänge der Arbeitsweise des Regelventils. F i g. 3 zeigt die Verhältnisse zwischen den öffnungsgeraden des Regelventils 40 und des Drosselventils des Vergasers 20. In F i g. 3 stellt die ^f-Achse den Öffnungsgrad des Drosselventils dar, während die

V-Achse den Öffnungsgrad des Regelventils darstellt.

Bei der graphischen Darstellung nach F i g. 3 stellt die Linie / die Zufuhrmenge der Sekundärluft durch die Speisecharakteristiken der Luftpumpe 33 dar. Die Speisecharakteristiken der Luftpumpe, auf Drosselventilöffnungsgrad folgend, wie durch die gestrichelte Linie an den Punkten rund c/in der graphischen Darstellung dargestellt, sind durch den nachfolgend beschriebenen SeWupdärluftunterbrechungs-Zustand gesenkt, während die gestrichelte Linie K die Speisecharakteristiken einer herkömmlichen Pumpe darstellt. Die Linie L stellt die Regelcharakteristiken des Luftregelventiis 40 der durch die Pumpe zugeführten Sekundärluft dar.

Die Speisecharakteristiken der Luftpumpe 33 sind gewöhnlich in dem Teilbelastungsbcreich mittelmäßig gemacht, so daß der Ausgangsverlust des Motors im Belastungsbereich in dem Teil der höchsten verwendeten Frequenz zur Zeit der Fahrt so klein wie möglich gemacht werden kann.

K ι g. 4 zeigt das Lultregelventil 40 in dem Niederbelastungsbereich (zur Zeit niedriger Kraftfahrzeuggeschwindigkeit) von dem Leerlaufzustand. Der Rotor 60 dreht sich, wie in der Zeichnung mit Pfeil c gezeigt, im Uhrzeigersinn, da er mit dem Öffnungsgrad des Drosselventils durch die Schwenkbewegung funktionell verbunden ist, die durch die Nockenoberfläche des Gliedes 23 geführt ist. Luft tritt in den Strömungsweg A durch das Loch 47 ein, wie durch Pfeil /gezeigt, tritt in eine Kammer E ein. die durch die Trennwand 62 der Kammer G getrennt ist. und wird in das Loch 48, wie durch Pfeil g gezeigt, durch den Weg B geführt, dann in die luftpumpe 33 durch die Rohrleitung 38 gesaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird, wie durch Pfeil h gezeigt, in den Weg C durch das Loch 49 durch die Rohrleitung 47 und in die Rohrleitung 32 durch die Bahn D und durch das Loch 50. wie durch Pfeil /gezeigt, von der anderen Trennkammer F geführt und in das Auspuffrohr 19 durch die Einspritzdüse 30 durch das Rückschlagventil 31 eingespritzt und zugeführt.

Zur Zeit dieser Leerlauf- oder Niederbelastung wird das Verhältnis Luft/Brennstoff so eingestellt, um für die Startfähigkeit und Leerlaufstabilität angereichert zu sein. Innerhalb dieses Bereiches muß daher die Menge der Sekundärluft größer als jene sein, welche für den gewöhnlichen Fahrtzustand erforderlich ist. Falls die Menge der Sekundärluft in diesem Zustand überschüssig ist, kann die Temperatur der Auspuffanlage nicht die Reaktionstemperatur derartiger schädlicher Komponenten, wie z. B. Co und HC, in den Auspuffgasen erreichen, so daß diese zunehmen. Infolgedessen ist in der Zeit von dem Leerlaufzustand bis zur Zeit der Niederbelastung, um die beste Reaktion oder Reinigung von CO und HC zu erzielen, notwendig, die Sekundärluft zu verringern.

Von dem Leerlaufpunkt vom Punkt a bis zum Punkt c auf Linie L in F i g. 3 bis zur Zeit der Niederbelastung, um die Menge der zugeführten Sekundärluft in dieser Leitung, wie in F i g. 4 gezeigt, zu verringern, sind daher die rechte und die linke Kammer Fbzw. Fin Verbindung miteinander gebracht worden, weil die Lecklöcher 63 und 64 mit der langen Nut 52 zusammenfallen. Die zur Bahn D durch die Kammer F zugeführte Sekundärluft kann infolgedessen durch Umleitung zur Seite der Kammer E ausströmen. Auf diese Weise kann die zur Einspritzdüse 30 zuzuführende Sekundärluft verringert werden, so daß die optimale Reinigung der Auspuffgase in dem Belastungsbereich erzielt wird

Fig.5 und 6 zeigen die Winkel der Drehung des

Luftregelventiis in dem Belastungsbereich in gewöhnlichem Fahrtzustand, wenn der Leerlauf- oder Niederbe· lastungsbereich in den gewöhnlichen Fahrtzustand übergeht. Der Punkt b in Linie L in Fig.3 entspricht -, F i g. 5 und Punkt centspricht F i g. 6.

Wie in den F i g. 6 und 5 gezeigt, ist bei der zur Bahn D durch die Kammer F von der Bahn C zugeführten Hochdrucksekundärluft der durch den F.ndabschnitt gesteuerte Strömungsabschnittsbereich mit der Verän derung des Drehwtnkels der Trennwand 62 veränder lich. Die Umleitungsbahn der langen Nut 52 und der Lecklöcher 63 und 64 ist ferner durch die Drehung des Rotors unterbrochen, wobei die Sekundärluft in der Kammer F nur noch durch den Endabschnitt der

υ Trennwand 62 ohne Leckage zur Seite der Kammer E geregelt und zur Einspritzdüse 30 geschickt wird.

Im normalen Fahrtbelastungszustand vom Punkt b zum Punkt c auf Linie L in der Darstellung der F i g. 3 spricht der Brennstoff des Vergasers auf den öffnungs grau ues Drusseiveiiiiis an, wobei in diesem Seiasiungs- bereich der Öffnungsgrad des Drosselventils und das angesaugte gasförmige Gemisch zueinander proportional sind. Daher ist es notwendig, die Zufuhrmenge der Sekundärluft auch in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zuzuführen, d. h. der Umdrehung der Luftpumpe 33. Inzwischen wird Sekundärluftmenge auf der Basis der Speisecharakterisliken der Luftpumpe 33 zur Auspuffbahn durch die Bahn D, Rohrleitung 32 und Einspritzdüse 30 geleitet, um die optimale Reinigung der

ίο Auspuffgase zu erzielen.

Wie durch die Punkte b und c in Linie L in der graphischen Darstellung der F i g. 3 gezeigt, ist daher der Drehwinkel des Rotors 60 des Ventils im Vergleich mit dem Öffnungsgrad des Drosselventils kleiner

j5 gemacht.

Das Pumpvermögen. der Luftpumpe 33 ist so eingestellt, daß es im Bereich eines normalen Fahrbelastungsbereiches liegt. In diesem Bereich ist das Verhältnis zwischen Luft und Brennstoff im wesentli-

4n chen konstant, wobei Sekundärluft in Proportion zur

Menge der angesaugten Luft zugeführt werden kann

und die Menge der Pumpenspeisung ansteigt, so daß die

Regelung nicht erforderlich ist. In einem Belastungsbereich kontinuierlicher, hoher

Geschwindigkeit erhöht sich der Öffnungsgrad des Drosselventils, wie in Fig.3 gezeigt. In diesem Belastungsbereich steigt auch die Temperatur des Auspuffgases an, wobei auch die Reaktionstemperatur in der Auspuffanlage steigt. Das Auspuffverteilungsrohr und die Reaktoren verursachen daher Schaden oder Beschädigungen infolge großer Wärme, wie z. B. Risse und Brüche, so daß der Katalysator in seiner Leistung verschlechtert wird und die spätere Auspuffgasnachbehandlung beeinflußt

Zwischen den Punkten c und d auf Linie L in der graphischen Darstellung der F i g. 3 des Drosselventils wie in F i g. 7 gezeigt, wird der Rotor des Luftsteuerventils vorwiegend in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Drosselventils gedreht, wobei die Trennwand 62 in der Stellung gemäß Fig.7 eingestellt wird und die Bahnen C und D mit der Trennwand 62 unterbrochen werden und die zur Auspuffanlage durch die Bahn D zugeführte Sekundärluft unterbrochen wird. Diese Sekundärluft wird durch den Weg C ßoder A zirkuliert

es oder ausgelassen und nicht in den Auspuff geführt Somit ist die Auspuffanlage im Zustand der kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsbelastung geschützt

Die Funktion des Luftregelventiis in diesem Bereich

einer kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsbelastung unterbricht die Sekundärluft rasch, wie durch die Punkte c bis d auf Linie L in Fig.3 gezeigt. In diesem Fall werden die Speisecharakteristiken K der Luftpumpe in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen, wie durch die gestrichelten Linien auf / in F i g. 3 gezeigt, auf den Verlauf )\ reduziert, wie durch die ausgezogene Linie gezeigt.

Das Profil der Nockenoberfläche der Nockenscheibe 22, die mit der WeNe 21 des Drosselventils verbunden ist, wird daher so eingestellt, daß die Drehung des Rotors 60 bei kleinem Offnungsgrad des Drosselventils im Bereich der Punkte c bis d in der graphischen Darstellung groß werden kann.

Wie aus dem Vorerwähnen klar ersichtlich, wird bei der erfindungsgemäßen Anlage dann, wenn Sekundärluft zur Auspuffbahn des Motors geführt wird, das Regelventil zur Zufuhr von Sekundärluft in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Drosselventils des Vergasers · geregelt, wobei eine optimale Menge Sekundärluft in Abhängigkeit von dem Belastungszustand des Motors zugeführt und im Zustand einer kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsbelastung die Sekundärluft unterbrochen wird, dm die Aupuffanlage zu schützen. Das Luftregelventil wird durch das Verbindungs- oder Schwenkglied, das Regelkabel und den Hebel gesteuert, wobei die Nockenscheibe durch die Welle des Drosselventils betätigt wird. Auch andere Verbindungseinrichtungen, wie z. B. eine Stange oder dgl., können anstelle des Regelkabels verwendet werden.

F i g. 8 u. 9 zeigen eine Ausführungsform, bei der eine Verzögerungseinrichtung 100 am Regelventil angeordnet ist, so daß Sekundärluft wirkungsvoller geregelt werden kann. '

Ein Eingriffsstück 90 ist so vorgesehen, daß es sich nach außen auf der Peripherie der Andrückplatte 71 erstreckt. Das Eirgriffsstück 90 und die Spitze 102 der Stange 101 sind so vorgesehen, daß das Eingriffsstück 90 mit der Spitze 102 der Stange 101 der Verzögerungseinrichtung 100 bei festgelegten Winkel mit dem Basiswinkel des Rotors 60, d. h. am Punkt ein Fi g. 3, in Eingriff kommen kann. >

Wie in F i g. 8 gezeigt, kann die Verzögerungseinrichtung 100 ein Stoßfänger oder Stoßdämpfer sein.

Die Stange 101 ist an ihrem Basisteil mit der Spitze einer Welle 103 verbunden, die in ihrer Längsrichtung in einem Gehäuse 110 gleitbar angeordnet ist. Der Innenraum des Gehäuses 110 ist in eine Vorder- und eine Hinterkammer M bzw. N durch eine Trennwand 111 geteilt, welche seinen Mittelabschnitt durchquert. Die Welle 103 ist in der Mitte der Trennwand 111 gleitbar angeordnet und gelagert In der Vorderkammer M ist eine Membran 120 aus Gummi oder dgl. vorgesehen und in ihrer Mitte mit der Spitze der Welle 103 und an ihrer Peripherie mit der Innenwand der Kammer M verbunden. In der Hinterkammer N ist eine ähnliche Membran 121 vorgesehen und in ihrer Mitte mit der Basis der Welle 103 und an ihrer Peripherie mit der Innenwand der Kammer N verbunden. Der Vorderteil der Membran 120 ist mit einem Deckel 112 geschlossen, der auch die Linearbewegung der Stange 101 gewährleistet Der Hinterteil der Membran 121 in der Hinterkammer N ist mit einem Boden teil 113 geschlossen, der auch ein Federgehäuse ist

In den Kammern M und N ist Öl vorgesehen. Eine öffnung 114, durch welche die Kammern Af und N miteinander in Verbindung stehen, ist in der Trennwand 111 vorgesehen, wobei ein Rückschlagventil 115 nur dann öffnet, wcnn das öl zurückfließt.

Ein Federaufnehmer 104 ist in dem unteren Endteil vorgesehen, der sich von der Membran 121 der Welle -, 103 erstreckt.

Eine Rückführfeder 130 ist zwischen dem Federaufnehmer 104 und einem Federaufnehmer 105 vorgesehen, der am inneren Bodenteil des Bodenteiles 113 vorgesehen ist, um somit die Stange 101 einschließlich

ι» der Welle 103 stets nach vorne zu drücken.

In dieser Verzögerungseinrichtung 100 dreht sich bei der gewöhnlichen Drehungsregelarbeitsweise des Luftregelventils 40 der Rotor 60 gemäß der vorerwähnten Beschreibung langsam, wobei der Punkt cauf Linie L in

ii Fig.3 erreicht wird und das Eingriffsstück 90 mit der Spitze 102 der Stange 101 in Eingriff kommt. Das auf die Andrückplatte 71 von dem Betätigungshebel 80 durch die Dämpferfeder 72 übertragene Drehmoment wird auf das Eingriffsstück 90 übertragen, schiebt die Spitze i02 der Stange ίGi und liehi die Stange iOi und die Welle 103 zurück. Aufgrund der dabei erfolgenden Verformung der Membran 120 ändert sich das Volumen in der Kammer M. Das öl in der Kammer M strömt in die Kammer N durch die öffnung 114, wobei das Rückschlagventil 115 geschlossen bleibt. Somit strömt das öl in die Kammer N aus der Kammer M, der Drehgeschwindigkeit des Rotors 60 folgend.

Zum Zeitpunkt einer Schwankung im Leerlaufzustand des Motors führt somit die Verzögerungseinrich-

)o tung 100 keine Verzögerungsfunktion aus.

Bei einer Beschleunigung für eine kurze Zeit, wie z. B. bei Fahrten in der Stadt, schwankt der Belastungszustand des Motors bedeutend und wechselt von dem Bereich niedriger Belastung zum Bereich hoher

Belastung. Bei schnellem Übergang von dem Bereich niedriger Belastung des Motors, wobei auch der Öffnungsgrad des Drosselventils dem folgt, wird der Drehwinkel des Rotors 60 des Luftregelventils 40 schnell groß, wobei, wie zuvor erwähnt, die Bahn D geschlossen wird, wodurch die Zufuhr von Sekundärluft zur Auspuffanlage unterbrochen wird. Im Zustand, in welchem die schädlichsten Auspuffgase z. m Zeitpunkt der schnellen Schwankung bei großer Belastung erzeugt werden, kann daher Sekundärluft nicht den Auspuffga sen zugeführt werden.

In dem Bereich hoher Belastung zum Zeitpunkt einer raschen Beschleunigung ist daher notwendig. Sekundärluft ohne Unterbrechung zuzuführen. Wenn ein Bereich hoher Belastung erreicht wird, wie z. B. zum Zeitpunkt

so einer Beschleunigung, hat die Auspuffanlage noch nicht den Endzustand erreicht.

Wenn der Zustand der niederen Belastung rasch auf den Zustand oder Bereich hoher Belastung übergeht, wie z. B. zum Zeitpunkt einer Beschleunigung, so arbeitet die Verzögerungseinrichtung 100 wie folgt

Unter den zuvor erwähnten Bedingungen wird der den Rotor 60 betätigende Hebel 80 durch das Regelkabel 82 gezogen, um sich gemäß F i g. 8 durch die schnelle Änderung des Öffnungsgrades des Drosselven tils im Uhrzeigersinn schnell zu drehen. Das Eingriffs stück 90 der Andrückplatte 71 kommt rasch mit der Spitze 102 der Stange 101 unter der Wirkung der Dämpferfeder 73 in Eingriff und zeigt die Tendenz, die Stange 101 und die Welle 103 rasch zurückzuführen. In diesem Falle wird jedoch die rasche Rückffihsung der Stange 101 durch die Drosselung der Öffnung 114 für öl aus der Kammer M zur Kammer N verhindert, so daß das öl nicht mehr durch den Strömungsquerschnitt der

öffiiiing 114 strömt. Daher wird die mit den Membranen 120 und 121 verbundene Stange !01 durch die öffnung 114 eingestellte Zeitkonstante in ihrer Rückzugb^wegung verzögert, wobei sogar dann, wenn versucht wird, den Rotor 60 mit dem Verdrehungsmoment der Dämpferfeder 73 zu drehen, die Drehungsänderung des Rotors 60 mit der Änderung des Drosselventilöffnungsgrades durch die Wirkung der Stange 101 verzögert wird.

Die Drehung des Rotors 60 wird für die Zeit der durch die öffnung 114 eingestellten Zeitkonstante verzögert. Wenn sogar die Drehstellung des Hebels 80, die auf den Drosselventilöffnungsgrad anspricht, den Drehwinkel des Rotors 60 bereits so betätigt hat, daß er sich in dem Bereich i.ur Unterbrechung der Sekundärluft befindet, ιί werden die Wege C und D miteinander in Verbindung gebracht, um Sekundärluft zur Auspuffanlage innerhalb der verzögerten Einstellungszeil zuzuführen. Nach Ablauf der Zeit, die für die Strömung von Öl durch die öffnung Ü5 erforderlich ist, ziehen sich die Stange iöi in und die Welle 103 zur Drehungsgrenze des Eingriffsstückes 90 zurück. Somit wird der Weg D zur Auspuffanlage des Luftregelventils 40 unterbrochen, wie in Fig. 7 gezeigt, so daß die Auspuffanlage kontinuierlicher Hochbelastung geschützt wird.

Die Stange 101 wird durch die Rückführfeder 130 zurückgeführt. In diesem Falle strömt öl aus der Kammer N in die Kammer M nicht nur durch die Öffnung 114, sondern auch durch das Rü-ksshlugventil 115, welches offen ist, so daß dio Stange 101 rasch zurückkehren kann.

Zum Zeitpunkt einer Beschleunigung für eine kurze Zeit, sogar dann, wenn das Drosselventil einen Schnellhochbelastungsbereich erreicht, wird die Funktion des Regelventil für die Zufuhr von Sekundärluft verzögert, so daß schädliche Bestandteile, wie z. B. CO und HC, die in diesem Fall erzeugt werden, gereinigt werden, ohne die Auspuffanlage zu beeinflussen, wobei eine wirkungsvolle Auspuffbehandlung dann möglich ist.

Bei der zuvor dargestellten Ausführungsform ist die Verzögerungsvorrichtung als ein Stoßdämpfer ausgebildet, wobei sie jedoch auch auf dieselbe Weise, wie zuvor erwähnt, durch eine Einrichtung wie eine Feder betätigt werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Anlage zur Regelung der Sekundärluft zur Reinigung von Auspuffgasen eines Motors, mit einem Vergaser und einem Drosselventil an dem Motor und mit einem Sekundärluft-Regelventil, das einen in zwei Kammern unterteilten Ventilkörper, ferner einen ersten Strömungsweg zun Zuführen von Luft zu der ersten Kammer, einen zweiten Strömungsweg, durch den die zweite Kammer und der- Auspuffweg in Verbindung gebracht werden, sowie einen dritten Strömungsweg aufweist, gekennzeichnet durch einen mit einer Trennwand (62) versehenen Rotor (60), welcher den Ventilkörper (41) in die beiden Kammern (E, F) unterteilt, eine Luftpumpe (33), die arbeitsmäßig mit dem Motor (10) verbunden ist und von diesem angetrieben wird, deren Ansaugseite Luft über den dritten Strömungsweg (48) zugeführt wird und deren Speiseseite Ober einen vierten Strömungsweg (49) mit der zwslten Kammer (F)\n Verbindung gebracht wird, sowie einen fünften Strömungsweg (52), durch den die erste und die zweite Kammer (E, F) miteinander in Verbindung gebracht werden bei einem bestimmten Drehwinkel des Rotors (60), wobei der Drehwinkel dem Öffnungsgrad des Drosselventils (26) bei Leerlauf oder niedriger Belastung des Motors (10) entspricht und der fünfte Strömungsweg (52) des weiteren dazu dient, von der Luftpumpe (33) in die erste Kammer f£J eingespeiste Luft ausströmen zu lassen und die Menge von der Auspuffanlage zugeführter Sekundärluft zu verringern, und wobei durch die Trennwand (62) der Querschnittsbereich oes vielten Strömungsweges (49) zur Steuerung der Menge von der Auspuffanlage zugeführter Sekundärluft ver. jidert wird entsprechend dem Öffnungsgrad des Drosselventils (26) in dem normalen Laufbelastungsbereich des Motors (10) und auch der zweite Strömungsweg (50) bei einer gleichmäßig hohen Belastung des Motors unterbrochen wird, während der erste, der dritte und der vierte Strömungsweg (47,48,49) in Verbindung gebracht werden.

2. Anlage nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Drehen des Rotors (60), ein Betätigungsglied (80), das mit dem Rotor (60) arbeitsmäßig verbunden ist, eine Nockenscheibe (22), die mit dem Drosselventil verbunden und mit dem öffnen und Schließen des Drosselventils drehbar ist, und durch ein Glied (23), das durch die Nockenscheibe (22) verschwenkt wird und mit dem Betätigungsglied (80) arbeitsmäßig verbunden ist, um dieses und damit den Rotor (60) zu bewegen.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Nockenscheibe (22) so ausgebildet ist, daß der Drehwinkel des Rotors (60) beim Öffnungsgrad des Drosselventils im Leerlaufoder Niederbelastungsbereich klein und beim Öffnungsgrad des Anfangs· und Endpunktes des gewöhnlichen Laufbelastungsbereichs sehr klein sein kann sowie beim Öffnungsgrad des Drosselventils nach dem Endpunkt des normalen Laufbelastungsbereiches sehr schnell steigen kann.

4. Anlage nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Betätigen des Rotors (60) mit einer Rückfuhrfeder (74) versehen ist, die mit dem Betätigungsglied (80) des Rotors (60) arbeitsmäßig verbunden ist, um den gedrehten Rotor

zurückzuführen, sowie mit einer Dämpferfeder (73) zur Dämpfung und Übertragung der Bewegung der Nockenscheibe (22) auf den Rotor (60) über das Betätigungsglied (80).

5. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung (100), die mit dem Betätigungsglied (80) arbeitsmäßig verbunden ist, um die rasche Drehung des Betätigungsgliedes (80) bei raschem öffnen des Drosselventils, wie zum Beispiel bei Beschleunigung, zu verzögern, und um die Zufuhr von Sekundärluft zur Auspuffanlage mit der Drehung des Rotors (60) während einer festgelegten Zeit langsam zu unterbrechen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (80) mit dem Rotor (60) durch eine Dämpferfeder (73) und eine Rückführfeder (74) und mit einem Betätigungsglied (101) der Verzögerungseinrichtung (100) am Endpunkt des normalen Laufbelastungsbereiches des Diosselventils arbeitsmäßig verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögeningseinrichtung (!00) mit dem Betätigungsglied (80) in Eingriff kommt, der langsamen Drehung des Betätigungsgliedes (80) folgt, bei einer Drehung des Betätigungsgliedes über einen festgelegten Winkel Widerstand leistet und seine Drehung langsam steuert

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (100) einen gleitbaren Teil (101) umfaßt, der bei einem festgelegten Winkel des Betätigungsgliedes (80) mit einem EingrifFsglied (90) in Eingriff kommt, welches bei einem festgelegten Winkel des Betätigungsgliedes (80) vorgesehen ist, ferner ein Glied (120), das mit dem gleitbaren Teil (101) arbeitsmäßig verbunden ist, um das Volumen innerhalb der Verzögerungseinrichtung (100) mit dem Gleiten zu verändern und um zu veranlassen, daß der gleitbare Teil (101) bei einer solchen Volumen veränderung Widerstand leistet, sowie ein GIi-d (130), das den gleitbaren Teil (101) zurückführt, wenn es mit dem Eingriffsglied (90) des Betätigungsgliedes in bzw. außer Eingriff kommt.