DE2647062C2

DE2647062C2 - Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Info

Publication number: DE2647062C2
Application number: DE19762647062
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 5000 Köln Köhler; Dieter Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Schlundt
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1985-08-08
Also published as: DE2647062A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem in der Verbindungsleitung zwischen einer Ansaugleitung und ein°r Abgasleitung angeordneten Regelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-AS 17 51 663 bekannten Brennkraftmaschine wird ein Teil des Abgases in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine in das Ansaugsystem zurückgeführt. Die Regelstange ist unmittelbar mit dem Steuerkolben der Steuereinrichtung verbunden, was jedoch die Drehzahlregelung stark verfälscht. Darüber hinaus wird im Vollaslbereich und beim starken Beschleunigen der Brennkraftmaschine das Regelventil weit geöffnet, wodurch der Ansaugluft verstärkt Abgas beigemischt wird, was die zur Verbrennung zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge nachteilig verringert

Bei der aus der DE-PS 12 11 859 bekannten Brennkraftmaschine ist eine komplizierte Steuereinrichtung zum Betätigen des Stellgliedes bekannt, daß das Regelventil steuert Die Steuereinrichtung besteht aus einer Vielzahl von Teilen, wodurch eine erhöhte Störanfälligkeit gegeben ist

Beiden Druckschriften kann entnommen werden, daß eine Abgasrückführung nur bei zündunwilligen Brennstoffen (DE-AS 12 11 859) oder bei Gasbetrieb (DE-PS 1211 859) vorgenommen werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art eine einfach aufgebaute Steuereinrichtung vorzusehen, durch die ohne Verfälschung der Drehzahlregelung lastabhängig ein Teil des Abgases zur Ansaugleitung zurückführbar sein soll, wobei beim plötzlichen Beschleunigen die Abgasrückführung vorübergehend unterbrochen sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die Steuereinrichtung ist einfach aufgebaut und gewährleistet daher eine hohe Betriebssicherheit Zur Verstellung sind vom Einspritzsystem her nur geringfügige Kräfte aufzubringen, lediglich die Reibungskräfte des Steuerkolbens müssen überwunden werden. Die möglichen Rückwirkungen auf das Regelsystem sind daher äußerst gering und liegen innerhalb zulässiger Toleranzbereiche. Bei starker Beschleunigung wird die Regelstange in Richtung Vollast verschoben und betätigt kurz vor Erreichen des Vollastanschlages das Umschaltventil, wodurch die Druckmittelzufuhr zum Arbeitskolben unterbrochen und eine Druckentlastung ausgelöst wird. Das Regelventil schließt, so daß bei höheren Kraftstoffmengen gewährleistet ist, daß ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung steht.

Es kann vorteilhaft sein, die zurückgeführte Abgasmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl zu regeln. Hierzu ist in Weiterbildung der Erfindung zwischen der Regelstange und dem Steuerkolben ein Differenzdrucksteuerglied angeordnet, das in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Abgasleitung und der Ansaugleitung den Steuerkolben axial verstellt. Da mit steigender Drehzahl der Druck in der Abgasleitung anwächst und der Druck in der Ansaugleitung sinkt, ist die Druckdifferenz eine stark drehzahlabhängige Größe und damit für eine überlagerte Drehzahlregelung besonders geeignet.

Das Differenzdrucksteuerglied besteht zweckmäßig aus einem mit der Regelstange verbundenen, federbelasteten Kolben, der axial verschiebbar in einem mit dem Steuerkolben verbundenen Zylinder gelagert ist und an seiner federbelasteten Stirnseite vom Druck der Ansaugleitung und an seiner gegenüberliegenden Stirnseite vom Druck der Abgasleitung beaufschlagt ist. Steigt infolge der Drehzahlerhöhung der Druck in der Abgasleitung und sinkt der Druck in der Ansaugleitung, so verschiebt der Zylinder den Steuerkolben in der gleichen Richtung wie die Regelstange, wenn diese in Richtung Vollast bewegt wird. In beiden Fällen wird die zurückgeführte Abgasmenge reduziert.

Ist der Fahrhebel zur Verstellung der Drehzahl der Brennkraftmaschine elastisch mit der Regelstangc gekoppelt, kann es zweckmäßig sein, ein zusätzliches vom Fahrhebel betätigtes Umschaltventil anzuordnen, das

die Druckmittelzufuhr zum Arbeitskolben oberhalb einer voi gebbaren Fahrhebeistellung während eines Beschleunigungsvorgangs unterbricht und den Arbeitskolben entlastet Da die Fahrhebelbewegung biim plötzlichen Beschleunigen der Regelstangenbewegung vorauseilt, ist ein frühzeitiges Schließen des Regelventils und damit eine sofortige Einstellung de^ Abgasrückführung gewährleistet

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ein Schemabild einer Brennkraftmaschine mit den für die Abgasrückführung erforderlichen Regelorganen.

Die Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse 1, einen Zylinder 2, einen Kolben 3 mil einer Brennraummulde 4 und einen Zylinderkopf 5 mit einem Einspritzventil 5 sowie Betätigungsorganen 7 für die Gaswechselventile 8 auf. Ferner sind eine Ansaugleitung 9 und eine Abgasleitung 10 vorgesehen, die durch eine Verbindungsleitung 11 untereinander verbunden sind. Die Verbindungsleitung 11 ist von einem Regelventil 12 beherrscht, das von einem druckmittelbeaufschlagten Stellglied 13 mit einem Arbeitekolben betätigt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Druckmittel Druckluft verwendet die von einem Kompressor i4 in einen Druckspeicher i5 mti einem Sicherheitsventil 16 gefördert ist

Über ein den Systemdruck bestimmendes Druckminderventil 18 wird ein Leitungssystem gespeist, daß über Regelorgane im Arbeitszylinder 17 des Stellzylinders 13 Druckluft zuführt Unmittelbar nach dem Druckminderventil 18 verzweigt sich die abführende Druckluftleitung. Eine Zweigleitung 19 führt über eine Steuereinrichtung 20 und ein Umschaltventil 22 dem Arbeitszylinder 17 Druckluft zu, während die andere Zweigleitung 23 über ein Umschaltventil 21 zum Umschaltventil 22 führt, um dieses durch Druckluft zu betätigen. Das Umschaltventil 21 bildet dabei ein Geberventil, während das Umschaltventil 21 als Nehmerventil arbeitet.

Über eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Pumpenkolben 24 und einer Regelstange 25 wird dem Einspritzventil 6 Kraftstoff zugeführt. Die Kraftstoffmenge ist dabei von der Stellung der Regelstange 25 abhängig, die von einem Fliehgewichtsdrehzahlregler 26 von einem Fahrhebel 27 axial in Richtung »Vollast« bzw. »Stop« verschoben werden kann.

Über ein Differenzdrucksteuerglied, das aus einem federbelasteten Kolben 28 und einem Zylinder 29 besteht, ist die Regektange 25 mit einem Steuerkolben 30 der Steuereinrichtung 20 verbunden. Der Kolben 28 des Differenzdrucksteuergliedes ist unmittelbar mit der Regelstange 25 gekuppelt, während der Zylinder 29 unmittelbar mit dem Steuerkolben 30 gekuppelt ist und sich über eine Feder 31 am Kolben 28 abstützt. D^;e durch den Kolben 28 getrennten Teilräume 32 und 33 des Zylinders 29 werden über Leitungen 34 und 35 vom Abgas- bzw. Ansaugdruck beaufschlagt, derart, daß mit steigender Druckdifferenz der Zylinder 29 in Richtung »Vollast« verschoben wird.

Der Steuerkolben 30 ist axial verschiebbar in einem Folgekolben 36 gelagert, der seinerseits in einem Zylinder 37 verschiebbar ist und sich über eine stirnseitig angeordnete Feder 38 am Zylinderboden abstützt. Der Folgekolben 36 weist Nuten 39 und Steuerkanäle 40 auf, die vom Steuerkolben 30 beherrscht werden und eine Druckmittelzuführung 41 mit einer Druckmiuelabführung 42 verbinden.

Nach dem Start der Brennkraftmaschine befindet sich die Regelstange 25 in Nähe ihrer »Stop«-Stellung.

Gleichzeitig wird durch die Feder 31 bei geringer Druckdifferenz zwischen den Teilräumen 32 und 33 (und damit zwischen Ansaugleitung 9 und Abgasleitung 10) infolge der niedrigen Drehzahl der Zylinder 29 bis zu einem Anschlag in Richtung »Stop« verstellt Die Steuerkanile 40 im Folgekolben 30 sind nun so lange geöffnet bis sich an der Druckmittelabführung 42 der Druck erhöht und den Folgekolben 36 entgegen der Kraft der Feder 38 soweit verstellt daß der Steuerkolben 30 die

ίο Steuerkanäle 40 verschließt Bei der äußersten Lage des Steuerkolbens 30 in Richtung »Stop« tritt dies bei dem höchsten Regeldruck ein. Der Regeldruck wirkt über das Umschaltventil 22 auf den Arbeitskoiben des Stellglieds 13, der das Regelventil 12 entgegen der Kraft

einer Feder 43 in die größte Öffnungsstellung bringt Dadurch wird die größtmögliche Abgasmenge über die Verbindungsleitung 11 in die Ansaugleitung 9 zurückgeführt
Wird durch vermehrte Last die Regelstange 25 in Richtung »Vollast« verschoben, so nimmt auch der Steuerkolben 30 eine in Richtung »Vollast« veränderte Lage ein. Aufgrund der Lageveränderung öffnen sich die Steuerkanäle 40 im Folgekolben 36 und der Druck an der Druckmittelabführung 42 bzw. im Stellglied 13 fällt auf einen Wert ab, der der neuen Lage des Steuerkolbens 30 entspricht. Das Regelventil 12 schließt um einen entsprochenden Betrag und verringert den Durchtrittsquerschnitt der Verbindungsleitung 11, wodurch entsprechend weniger Abgas durch die Verbindungsleitung in die Ansaugleitung 9 zurückgeführt wird. Steigt durch Verstellung des Fahrhebels 27 die Drehzahl der Brennkraftmaschine an, erhöht sich die Druckdifferenz zwischen der Ansaugleitung 9 und der Abgasleitung 10 und damit in den Teilräumen 32 und 33, so daß der Zylinder 29 entgegen der Kraft der Feder 31 in Richtung »Vollast« verstellt wird. Mit dem Zylinder 29 verstellt sich der unmittelbar mit diesem gekuppelte Steuerkolben 30 in die gleiche Richtung, wodurch ebenfalls die zurückgeführte Abgasmenge vermindert wird.

Wird bei einer plötzlichen Beschleunigung die Regelstange 25 bis zu einer vorgebbaren Kraftstoffeinspritzmenge in Richtung »Vollast« verschoben, betätigt sie mittels eines Nockens 44 das Geberventil 21, so daß mittels Druckluft das Nehmerventil 22 betätigt wird.

Dieses unterbricht in seiner Arbeitsstellung die Druckmittelzufuhr zum Arbeitszylinder 17 und entlastet den Arbeitszylinder. Dadurch schließt das Regelventil 12 sofort und öffnet erst dann wieder, wenn die Last nach dem Beschleunigungsvorgang wieder unter den vorgegebenen Wert abgefallen ist und das Nehmerventil 22 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt ist.

Bei Reglern mit elastischer Verbindung zwischen dem Fahrhebel 27 und der Regelstange 25 kann es für die Druckentlastung des Arbeitskolbens beim Beschleunigen vorteilhaft sein, in Nähe des Fahrhebels ein zusätzliches Umschaltventil 45 vorsehen, das im Bereich des Endausschlags des Fahrhebels 27 von einem Fahrhebelnocken 46 betätigt wird. Sobald das Umschaltventil 45 betätigt ist, wird über die Leitung 47 und den in Ruhestellung liegenden Arbeitskolben des Umschaltventils 21 das Nehmerventil 22 druckbeaufschlagt und damit umgeschaltet, wodurch das Stellglied 13 entlastet wird und das Regelventil 12 schließt. Da die Fahrhebelbewegung Isim plötzlichen Beschleunigen der Regelstangenbewegung vorauseilt, ist ein früheres Schließen des Regelventils 12 erzielt als es durch eine Betätigung des Geberventils 21 von der Regelstange 25 möglich ist.
Das Regelventil 12 öffnet erst dann wieder, wenn die

Last nach dem Beschleunigungsvorgang unter den vorgegebenen Wert abgefallen ist und das Umschaltventil 21 bzw. das Umschaltventil 45 in seine Ruhelage zurückgefallen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit einem in einer Verbindungsleitung (II) zwischen einer Ansaugleitung (9) und einer Abgasleitung (10) angeordneten Regelventil (12), das in Abhängigkeit von der Stellung einer Regelstange (25) einer Kraftstoffeinspritzpumpe gesteuert wird, wobei das Regelventil (12) von einem druckmittelbeaufschlagten Stellglied (13) betätigbar ist und der Druckmitteldruck durch eine Steuereinrichtung (20) bestimmt wird, die aus einem mit der Regelstange (25) verbundenen Steuerkolben (30) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (30) axial verschiebbar in einem Folgekolben (36) gelagert ist, dessen eine Stirnseite federbelastet und dessen andere Stirnseite vom Druckmittel beaufschlagt wird und der vom Steuerkolben (30) beherrschte Steuerkanäle (40) aufweist, die die Druckmittelzuführung (41) mit der Druckmittelabführung (42) verbinden, und daß ferner die Regelstange (25) ein Umschaltventil (21, 22) betätigt, das die Druckmittelzufuhr zum Stellglied (13) oberhalb einer vorgebbaren Kraftstoffeinspritzmenge unterbricht und den Arbeitskolben des Stellglieds (13) entlastet

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Regelstange (25) und dem Steuerkolben (30) ein Differenzdrucksteuerglied (28, 29) angeordnet ist, das in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Abgasleitung (10) und der Ansaugleitung (9) den Steuerkolben (30) axial verstellt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdrucksteuerglied aus einem mit der Regelstange (25) verbundenen, federbelasteten Kolben (28) besteht, der axial verschiebbar in einem mit dem Steuerkolben (30) verbundenen Zylinder (29) gelagert ist und an seiner federbelasteten Stirnseite vom Druck der Ansaugleitung (9) und an seiner gegenüberliegenden Stirnseite vom Druck der Abgasleitung (10) beaufschlagt ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrhebel (27) eines mit einer Schleppfeder ausgerüsteten Reglers ein zusätzliches Umschaltventil (45) betätigt, das die Druckmittelzufuhr zum Arbeitskolben (13) oberhalb einer vorgebbaren Fahrhebelstellung während eines Beschleunigungsvorganges unterbricht und den Arbeitskolben (13) entlastet.