DE2951751C2

DE2951751C2 - Abgas-Rückführungs-Steuersystem für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE2951751C2
Application number: DE2951751A
Authority: DE
Inventors: Tatehito Susono Shizuoka Ueda
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1979-08-15
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1983-01-20
Also published as: US4280470A; DE2951751A1; JPS5629050A

Description

Die Abgasrückführung in Dieselmotoren bewirkt, daß ein Teil der in die Zylinder des Motors angesaugten ,0 Luft, die im allgemeinen über der für die Verbreitung des in die Motorzylinder eingespritzten Brennstoffs erforderlichen Menge Hegt, durch rückgeführtes Abgas ersetzt wird, um die Emission von schädlichen Abgas-Verunreinigungen, insbesondere von Stickoxiden zu senken. Bei einem Abgas-Rückführungs-Steuersynem für Dieselmotoren ist es wünschenswert, daß die durch das Abgas ersetzte Luftmenge proportional zu der Luftmenge ist, die im Überschuß zum wirklichen Luftbedarf für die Verbrennung der eingespritzten Brennstoffmenge vorhanden ist, so daß eine möglichst große Menge überschüssiger Luft aus dem die Motorzylinder versorgenden Luft/Gas-Strom beseitigt wird, ohne daß eine unstetige Verbrennung des Brennstoffs in den Zylindern hervorgerufen wird, wobei im gesamten Betriebsspektrum des Motors ein maximaler Wirkungsgrad hinsichtlich der Unterdrückung der NO,- Emission erreicht werden soll.

Dieselmotoren anf^iten — beding* durch die Schwierigkeit der Aufgabe, die Gemischbildung unmittelbar vor der Verbrennung in kürzester Zeit zu verwirklichen — mit einem gegenüber Otto-Motoren erheblich größeren Luftüberschuß, der mit abnehmender Belastung des Motors noch stärker ansteigt. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die rückgeführte Abgasmenge so zu steuern, daß das Abgas-Rückführungs-Verhältnis bei ansteigender Belastung des Motors abfallt. Dabei ist das Abgas-Rückführungs-Verhältnis als Verhältnis der rückgeführten und in das Ansaugsystem des Motors eingeführten AL-gasmenge zur Gesamtmen ge der durch den Motor angesaugten Einlaßgase definiert, die sich aus der Menge de^. ruckgefuhrten Abgases und der durch den Motor angesaugten Frischluftmenge zusammensetzt. Bedingt durch den bei Dieselmotoren auftretenden erheblich größeien Luft-Überschuß, der mit abnehmender Belastung des Motors stark ansteigt, verändert sich bei einem Dieselmotor der Unterdruck in der Ansaugleitung daher nicht wie beim Otto-Motor mit einer annähernd linearen Kennlinie über der Motorbelastung. Zur Erfassung der Leistung bzw. der Belastung eines Dieselmotors ist daher der Unterdruck in der Ansaugleitung nicht geeignet. Ein membranbetätigtes Abgas-RuckführungsSteuervcntil. welches auf einen Ansaugleitungsunterdruck anspricht, kann deshalb für eine lastabhängige Abgasrückführung nicht verwendet werden. Für die Erfassung der Belastung eines Dieselmotors kann nur die Brennstoffzufuhr, d. h die Menge des zugeführten Brennstoffs herangezogen werdet,. Das Abgas-Rückführungs· Steuerventil muß deshalb in gewisser Relation /ur Ciaspedalstellung betätigt werden. Da die direkte Betätigung des Abgas-Ruckfiihrungs-Steuerventils über das Gaspedalgestänge zu unnötig hohen Pedalkräften - führen würde, muß eine Servoeinrichtung geschaffen werden, die das Abgas-Rückführungs-Steuerventil in Abhängigkeit von der zugeführten Brennstoffmenge steuert.

Aus der DEOS 27 41834 ist ein Abgas-Rückführungs-Steuersystem gemäß dem Oberbegriff des Pa-

tentanspruchs 1 bekannt, bei dem die Stellvorrichtung (42) des Steuerventils (7) von einem verschiebbaren Kolben gebildet ist, der gegen Federkraft durch einen vom Brennstoff-Versorgungssystem abgeleiteten Brennstoff-Steuerdruck in verschiedenen Schwtmmstellungen gehalten wird. Die Ableitung des Brennstoff-SteuerdrucKs erfolgt an einer Membrandose (24), deren Kammern (23, 30) unter Zwischenschaltung einer verstellbaren Drossel (27) in Reihe in die Brennstoff-Versorgungsleuung eingegliedert sind. Die Drossel (27) wird Ober einen Hebelmechanismus (38) gegen den Brennstoffdruck vor der Drossel mittels einer Pendelklappe (39) verstellt, die in den Ansaugkanal hineinragt und in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge ausgelenkt wird.

Auf diese V» eise wird eine Ventilsteuerung geschaffen, die mit zunehmendem Brennstoffdurchsatz die Abgas-Rückführungsleitung immer mehr verschließt

Abgesehen davon, daß der Aufbau dieses Abgas-Rückführungs-Steuersystems unerwünschte Rückkopplungen zwischen dem Brennstoff-Versorgungskreislauf und dem Ansaugsystem begünstigen kann, erfolgt die Steuerung des Abgas-Rückführungs-Steuer.entils bei diesem System darüber hinaus sehr langsam (vergleiche hierzu die Figurenbeschreibung, insbesondere im Absatz 2. der Seite 9) und sie kann schnellen Belastungsänderungen des Motors nur durch Einschalten einer zusätzlichen Einrichtung (49) folgen, die in diesem Betriebszustand den oben beschriebenen Steuerkreis unterbricht und die Stellvorrichtung kurzze'tig unter Überbrückung des Steuerkreises mit hohen Brennstoff-Versorgungsdruck beaufschlagt, so daß das Steuerventil (7) schlagartig auf ihre Schließstellung zu bewegt wird. Der Aufbau dieser bekannten Vorrichtung wird auf diese Weise noch komplizierter und es zeigt sich auch mit dieser zusätzlichen SchnHI-Verstelleinrichtung (49) darüber hinaus der Nachteil, daß das als Ventilklappe ausgebildete Steuerventil (7) zwar qualitativ korrekt auf diesen schnellen Lastwechsel reagiert, daß jedoch die Quantität der Verstellung bzw. des Verstellwinkels nicht exakt auf den neuen Belastungswert des Motors abstimmbar ist. Erst wenn sich wieder ein stationärer Zustand in der Brennstoff-Dosiereinrichtung einstellt, nimmt die Ventilklappe (7) unter zunehmender Einwirkung des Steuerkreislaufs eine das Abgas-Rückführunps-Verhältnis cmantitativ genauer einregelnde Stellung ein. Bis zu diesem Zeitpunkt ist es damit durch dieses bekannte Abgas-Rückführungs-Steuersystem nicht möglich, die Stickoxidemisston gut in den Griff zu bekommen. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Steuersystems ist dabei zusätzlich darin zu sehen, daß die Ansaugluft direkt auf den Steuerkreis einwirkt. Da sich die Ansaugmenge bei Dieselmotoren durch die weiter oben angesprochene, für diese Motoren charakteristische l.u'tüberschußkurve nicht monoton mit Belastung des Moiors ändert, kann auch im stationären Betrieb eine fehlerhafte Nachführung der Ventilklappe auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Abgas-Rückführungs-Steuersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das mit einfachsten Mitteln auch schnellen Laständerungen ausreichend exakt folgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgernäß erfolgt die Steuerung des Abgas· Rückführungs-Steuervantils in drei Stufen, wobei die

Stufensprünge ohne zeitliche Verzögerung erfolgen (vergleiche F i g. 5), da der Detektor für die Stellung des Brennstoff-Dosierhebels digitale Signale abgibt, die zu einem digitalisierten Stufensignal überlagert werden, welches direkt eine Antriebs-Steuereinheit ansteuert. Der Detektor arbeitet dabei als Analog/Digital-Wandler, der die Umschaltpunkte genau definiert und dessen digitale Ausgangssignale leicht verarbeitbar sind. Es stellte sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuersystems in Diesel-Motoren überraschenderweise heraus, daß diese aufgrund der Vereinfachung der Signalverarbeitung mit einem minimalen Schaltungsaufwand realisierbare Stufennachführung mit diskreten Schaltstellungen für die wirksame Kontrolle der Schadstoffemission absolut ausreichend ist. Zusätzlich ist das erfindungsgemäße Abgas-Rückführungs-Steuersystem bezüglich der zeitlichen Nachführungscharakteristik dem bekannten System weit überlegen, da jeder Stellung des Brennstoff-Dosierhebels unabhängig von der Geschwindigkeit der Stellbewegung ein genau definiertes Ausgangssignal des Detektors zugeordnet ist, welches wiederum eine exakt den.iierte Stellung des Abgas-Rückführungs-Steuerventils festltgt.

Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 hat den besonderen Vorteil, daß ein Membran-Antrieb bei einfachem Aufbau und leicht zu realisierender Energieversorgung schnell und zuverlässig arbeitet und daß keinerlei Rückkopplungseffekte zwischen dem Antriebssignal der Stellvorrichtung und dem Brennstoffbzw. Verbrennungsluftversorgungssystem des Motors auftreten können.

Mit der Ausgestaltung der Strömungsmittel-Durchfluß-Steuereinrichtung gemäß Unteranspruch 3 kann die Umwandlung des analogen Signals der Drehbewegung des Brennstoff-Dosierhebels in ein digitales Signal des Detektors auf einfachem Wege erfolgen. Die Ansteuerung eines elektromagnetischen Ventils mit diesem Signal wird bei Steuereinrichtungen in einem Kraftfahrzeug häufig vorgenommen, so daß derartige Steuereinrichtungen zudem kostengünstig in ein Kraftfahrzeug integriert werden können.

^a in einem Dieselmotor der im Ansaugsystem herrschende Unterdruck im Verhältnis zu dem im Ansaugsystem eines Otto-Motors herrschenden Unterdrucks relativ klein ist. (der Druck ist dem cunosphärischen Druck relativ nahe), besteht die Möglichkeit, daß selbst bei ganz weit geöffnetem Abgas-Rückführungs-Steuerventil, falls dieses innerhalb des Abgas-Rückführungskanals angeordnet ist, die tatsächliche Menge des rückgeführten Abgases nur um einen gewissen geringen Grad erhöht wird. Dies kann insbesondere dann eintreten, wenn die Motorbelastung klein ist. Wenn das Rückführungs-Steuerventil gemäß Unteranspruch 4 ausgebildet ist. wird die Luft-Ansaugströmung durch das Abgas-Rückführungs-Steuerventil zunehmend gedrosselt, wenn das Abgas-Rückführungs-Verhältni:. zunimmt. Somit steigt die absolute Menge des rückgeführ ten Abgases näherungsweise im gleichen Umfang an. in dem die Menge der angesaugten Frischluft abnimmt. Durch diese Ai Ordnung ist es selbst bei geringer Motorbelestung möglich, das notwendige Abgas-Rückführungsverhältnis und die notwendige Menge rückgeführter Abgase einzuhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen,

Es ist aus der DE-OS 27 50 537 ein Abgas-Rückführungs-Steuersystem bekannt, welches entweder im Leerlaufbetrieb oder bei tiefen Temperaturen eine

• ÄbgäS-Rückführung bewerkstelligen kann. Der Grad der Abgas-Rückführung kann mit diesem System nicht mit der Belastung des Motors geändert werden. Ferner kann das Abgas-Rückführungs-Steuerventil nur zwei Greiizstellurigen einnehmen, in denen es entweder den Abgas-Rückführungskanal öffnet öder diesen schließt. Damit fungiert das Rückführungsventil als EiiWAUS-schalter, der für die Lastanpassung der Abgas-Rückführung in keinster Weise geeignet ist. Dieser Entgegenhaltung kann man somit keinerlei Hinweise entnehmen, wie man die Abgas-Rückführung mit der Last des Motors ändern soll, so daß diese Druckschrift die Erfindung nicht nahelegen kann. Eine Zusammenschau dieser Druckschrift mit der DE-OS 27 41 834 könnte bestenfalls zu einer Lösung führen, gemäß der die stetige langsame Nachstellung der Ventilklappe ab einer gewissen Drehzahl bzw. einer gewissen vorbestimmten Motortemperatur außer Funktion gesetzt wird. Damit wäre man

l\t»'im einen Luftfilter 2, einen Einlaßkanal 3, in dem ein Abgas-Rückführungs-Steuerventil 4 eingebaut ist und durch einen Ansaugkrümmer 5 ansaugt, ein Gemisch mit dieser Luft bildet und diese in den Brennkammern verbrennt, wobei der Brennstoff in die Brennkammern durch eine Brennstoffeinspritzpumpe 7 direkt eingespritzt wird, und der Abgase durch einen Abgaskrümmer 6 ausschiebt.
Entsprechend den verschiedenen Motor-Zylindern

lö sind Brennstoff-Einspritzdüsen im Motor integriert, so daß jede dieser Düsen bei jedem Verdichtungshub des jeweiligen Kolbens eine vorgeschriebene Menge von unter hohem Druck stehenden flüssigem Brennstoff von der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 zugeführt bekommt

und diese vorgeschriebene Menge flüssigen Brennstoffs in den entsprechenden Zylinder des Motors einspritzt. Die Größe dieser vorgeschriebenen Menge flüssigen Brennstoffs wird durch die Stellung eines Dosier- bzw. cücrhcbcis 9 der Brerins'.o??-E'^ni:p^r'^l7pumpe 7 regu-

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Gegenstand der Erfindung, der die Abgas-Rückführung ₂₀ ij_ert. Ein Ende dieses Dosier- bzw. Steuerhebels 9 ist mit

mit erfindungsgemäß äußerst leicht zu verarbeitenden Signalen so exakt wie nötig über dem gesamten Lastspektrum des Motors steuert.

Es ist aus dem DE-GM 73 17 531 schließlich ein Abgas-Rückführungs-Steuerventil bekannt, das mit dem Unterdruck des Ansaugdrucksystems angesteuert wird. Aus den weiter oben im Rahmen der Erläuterung des Regelungsmöglichkeiten eines Dieselmotors dargelegten Ausführungen ergibt sich, daß die beim Dieselmotor im Ansaugmotor herrschenden Drücke nicht für die Ansteuerung des Stellantriebs des Rückführungsventils geeignet sind, so daß der Fachmann diese Druckschrift für die Lösung seiner Aufgabe nicht in Betracht ziehen konnte. Diese Druckschrift kann damit ebenfalls den erfindungsgemäßen Schritt nicht nahelegen.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Dieselmotors, der mit einer Ausführungsform des Abgas-Rückführungs-Steuersystems ausgestattet ist.

Fig.2 eine Schnittdarstellung eines Teils der Ausführungsform des Abgas-Rückführungs-Steuersystems mit einem Klappen-Rückschlag-Ventil als Abgas-Rückführungs-Steuerventil, sowie eines Teils des Einlaßkanals des Dieselmotors, wobei beide Konstruktionen im Detail gezeigt sind.

F i g. 3 eine Seitenansicht eines elektrischen Schalt-Systems, das im Abgas-Rückführungs-System eingebaut ist.

F i g. 4 ein Diagramm mit dem Motordrehmoment als Ordinate und der Motordrehzahl als Abszisse, das ein Beispief dreier Linien A, B und C zeigt die drei Betriebszustände I, II und III voneinander trennen, die einem Ende einer Welle 8 verbunden, was man schematisch aus der Fig. I ersehen kann. Die Welle 8 ragt in die Brennstoff-Einspritzpumpe 7 und steuert direkt deren Ausgangsmenge. Das andere Ende dieses Dosier- bzw. Steuerhebels 9 ist durch eine Nadel 10 (F i g. 3) gelenkig am Gaspedal (nicht gezeigt) des Autos, in dem dieser Dieselmotor eingebaut ist, mittels eines in den Figuren nicht gezeigten Gestänges verbunden.

„..„„, *-..-.«, _, Wenn das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt wird.

im Ansaugmotor herrschenden Drücke nicht für die _{30 wir}d der Dosier- bzw. Steuerhebel 9 im Uhrzeigersinn Ansteuerung des Stellantriebs des Rückführungsventils gedreht - wie aus der F i g. 3 ersehen werden kann .„. „ . ,·._. ^....i.„u.:f. _unddiese Drehrichtung des Dosier· bzw. Steuerhebels 9

und der Welle 8 fällt mit der Richtung zusammen, die die Größe der oben erwähnten vorgeschriebenen Menge der Charge flüssigen Brennstoffs erhöht, der jedem Zylinder des Motors während seines Verdichtungshubs zugeführt wird.

Bedingt durch das zunehmende Niederdrücken des Gaspedals ies Fahrzeugs wird dadurch gemäß der Drehung des oben erwähnten Dosier- bzw. Steuerhebels 9 oder der damit verbundenen Welle 8 der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 die Belastbarkeit des Motors oder anders ausgedrückt, die Motorleistung angehoben.

Ein Abgas-Rückführungs-Kanal Ii ist vorgesehen, der mit seinem einen Ende mit einem mittleren Abschnitt des Abgaskrümmers 6 und mit dem anderen Ende mit dem Abgas-Rückführungs-Steuerventil 4 verbunden ist. Durch diesen Abgas-Rückführungs-Ka-

nal 11 wird ein Teil des durch den Dieselmotor 1 erzeugten Abgases zurückgeführt und in den Aru.ugkrümmer 5 geleitet, wobei die Durchflußmenge dieses Abgases in einer noch zu beschreibenden Weise durch das Abgas-Rückführungs-Steuerventil 4 gesteuert wird.

durch "darTbgas-Rückführungs-Steuersystem bewirkt ₅₅ Die F i g. 2 zeigt das Abgas-Rückführungs-Steuerven-

werden ti' ^{4 im} einzelnen. Dieses Ventil 4, das m dieser

F i s 5 ein Diagramm mit dem Abgas-Rückführungs- Ausführungsform als Klappventil ausgebildet ist, besitzt

Verhältnis als Ordinate und dem Motordrehmoment als ein Gehäuse 13 das im allgemeinen zwischen dem

Abszisse das ein Beispiel der dreistufige- Wirkungswei- Ansaugkrümmer 5 und der Ansaugleitung 3 eingebaut

se der Abgas-Rückführung zeigt wie sie durch das ₆₀ ist und das in seinem Inneren einen Emlaßkanal_ 12

Ab^as-Rückfuhrungs-Steuersystem bewirkt wird, und definiert der die Ansaugleitung 3 mit dem Ansaugkrum-

Fi s 6 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht einer teils im mer 5 verbindet An einer Seite dieses Gehäuses 13 (in

Schnitt gezeigten zweiten Ausführungsform des Abgas- F ig. 2 die obere Seite) ist em Rohrkrümmer la

Rückführungs-Steuersystems, in dem ein anderer Typ befestigt, der über einen Abgas-Ruckruhrungs-Ventilsitz

_eines Au„^.p.-^_kfr,hnin«-steuerventils verwendet «14 in den Einlaßkanal 12 mündet Das Ende des

_wird ° Rohrkrümmers 15 ist mit seinem dem gehäuse

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, kennzeich- abgewandten Ende durch eine Mutter 16 mit einem

net die Bezugsziffer 1 einen Dieselmotor, der Luft durch Ende eines Rohrelements verbunden, das den Abgas-

RückführungS'Kanal 11 darstellt.

Das Gehäuse 13 lagert ferner drehbar eine Welle 17, und auf dieser Welle 17 ist innerhalb des Einlaßkanals 12 ein Rand des Wappen-Ventilelements 18 fest angebracht. Das Klappenventil 18 ist so ausgebildet, daß es sich zwischen einer Stellung, die in Fig.2 mit I bezeichnet ist und in der es am Abgas-Rückführungs-Veii'jijitz 14 anliegt und den Rohrkrümmer 15 und damit die Abgas-Rückführung 11 von der Verbindung mit dem Eirilaßkanal gänzlich abschneidet, über eine Mittelstellung, die in Fig.2 mit Il bezeichnet ist und in der es zum Teil von der Anlage am Abgas-Rückführüngs-Ventilsitz 14 wegbewegt ist. so daß es eine teilweise oder eine beschränkte Verbindung des Rohrkrümmers 15 und dadurch des Abgas-Rückführüngs-Kanals ,1 mit dem Einlaßkanal 12 herstellt, in eine dritte Stellung bewegen kann, die in Fig. 2 mit III gekennzeichnet ist und in der es so weit von der Anlage am Ahgas-Rückführungs-Ventilsitz 14 wegbewegt ist. daß die Verbindung des Rohrkrümmers 15 und damit des Abgas-Rückführungs-Kanals 11 mit dem Einlaßkanal 12 im wesentlichen frei ist, wobei sie durch das Klappenventil 18 kerne wesentliche Beschränkung erfährt. Gemäß einer Besonderheit dieser Ausführungsform sorgt das Klappenventil 18 — wenn es in seiner dritten Stellung III ist, die die vollständig geöffnete Stellung darstellt, bei der der Rohrkrümmer 15 und der Abgas-Rückführkanal 11 im wesentlichen ohne Beschränkung mit dem Einlaßkanal 12 verbunden sind — zugleich dafür, daß der Strom frischer Luft vom Lu'Tilter 2 durch die Ansaugleitung 3 und durch den Einlaßkanal 12 in den Ansaugkrümmer 5 begrenzt wird.

Die Welle 17 wird durch eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Spiralfeder im Gegen-Uhrzeigersinn gemäß F i g. 2 vorgespannt. Ferner ist an einem Ende der Welle 17 (außerhalb des Gehäuses 13) ein Ende eines Hebels 19 befestigt, wobei an das andere Ende dieses Hebels 19 ein Ende eines Verbinduugsstößels 20 angelenkt ist. Das andere Ende dieses Verbindungsstößels 20 ist mit einer mehrfach wirkenden membran-betätigten Stellvorrichtung bzw. Steuereinheit 21 verbunden, die im folgenden näher beschrieben werden soll und durch deren Wirkungsweise das Klappenventil 18 über den Verbindungsstößel 20, den Hebel 19 und die Welle 17 in ihre verschiedenen Stellungen 1, II und III bewegt wird. Die Länge des Verbindungsstößels 20 kann durch eine Einstellvorrichtung 72 angepaßt werden, die dessen wirksame Länge einstellt.

Die mehrfach wirkende membran-betätigte Stellvorrichtung bzw. Steuereinheit 21 ist durch eine Befestigungseinheit 22 am Gehäuse 13 des Abgas-Rückführungs-Steuerventils 4 befestigt. Die Stellvorrichtung oder Steuereinheit 21 besitzt eine erste Membran 24 und eine zweite Membran 25. Diese Membran 24 und 25 sind innerhalb eines Gehäuses 23 eingepaßt und übereinandergesetzt. wobei, wie aus Fig.2 ersichtlich, die erste Membran 24 eine Kammer atmosphärischen Drucks 26 über ihr, zwischen ihr und dem Gehäuse 23 definiert Zwischen der ersten Membran 24 und der zweiten Membran 25 sowie dem Gehäuse 23 ist ferner eine erste Membrankammer 27 ausgebildet, und die zweite Membran 25 definiert eine zweite Membrankammer 28 unter ihr, zwischen ihr und dem Gehäuse 23. En Arbeitsstößel 31 ist mit seinem einen Ende durch Scheiben 29 und 30 mit der ersten Membran 24 verbunden, während das andere Ende dieses Arbeitsstößels 31 mit dem Verbindungsstößel 20 über einen Schlitz 32 verbunden ist, der ein gewisses freies Spiel zwischen dem Verbindungsstößel und dem Arbeitsstößel 31 zuläßt. Die zweite Membran 25 bewegt gemäß Fig* 2 ober ihr über Scheiben 33 und 34 einen ersten Anschlag 36 und ein Verbindungselement 35. Eine ortsfeste Anxchlagplatte 37 ist im Gehäuse 23 über der zweiten Membran' 25 montiert, so daß die zweite Membran davon abgehalten wird, sich gemäß Fig.2 nach oben weiter als in eine vorbestimmte Stellung zu bewegen, indem die ortsfeste Anschiagplatte 37 und die an der Jq Oberseite der zweiten Membran 25 angebrachte Scheibe 33 miteinander in Berührung kommen. An das Gehäuse 23 ist unterhalb der zweiten Membran 25 ein zweiter Anschlag 38 montiert, der die Bewegung der zweiten Membran 25 nach unten über eine andere gewisse vorbestimmte Stellung hinaus eins tränkt. Die Stellung dieses zweiten Anschlags 38 kann in der Höhe eingestellt und in vertikaler Richtung in Fig. 2 durch Verwendung einer Einstellschraube 39 fixiert werden.

Zwischen der ersten Membran 24 und der zweiten Membran 25 ist eine erste Drück Schraubenfeder 41 eingepaßt, die sich zwischen der Scheibe 30 und der Scheibe 33 erstreckt, und zwischen der zweiten Membran 25 und dem unteren Teil gemäß Fig.2 des Gehäuses 23 ist eine zweite Druck-Schraubenfeder 42 eingesetzt, wobei diese Druck-Schraubenfedern 41 und 42 unter einer vorbestimmten Belastung eingesetzt sind. Durch das Gehäuse 23 ist eine erste Einlaßöffnung 43 geführt, die einen Strömungsmittel-Druck (in dieser Ausführungsform ein Unterdruck), dessen Erzeugung im folgenden erläutert werden soll, in die erste Membrankammer 27 leitet, und es ist eine zweite Einlaßöffnung 44 durch das Gehäuse 23 geführt, die einen anderen Strömungsmittel-Druck (in dieser Ausführungsform ebenfalls ein Unterdruck), dessen Erzeugung später erklärt wird, in die zweite Membrankammer 28 leitet.

Diese mehrfach wirkende membran-betätigte Stellvorrichtung bzw. Steuereinheit 21 wirkt wie folgt:

Wenn weder die erste Einlaßöffnung 43 noch die _AQ zweite Einlaßöffnung 44 und damit weder die erste Membrankammer 27 noch die zweite Membrankammer 28 mit Unterdruck versorgt werden, aber beide Membrankammern 27 und 28 mit Atmosphärendruck beaufschlagt sind, so befindet sich in diesem Moment die mehrfach wirkende membran-betätigte Stellvorrichtung oder Steuereinheit 21 durch die Vorspannwirkungen der Schraubenfedern 41 und 42 in dem in Fig.2 gezeigten Zustand, und das Klappenventil 18 wird durch die Wirkung der (nicht gezeigten) Feder, gemäß F i g. 2 im Gegen-Uhrzeigersinn gedreht, so daß es wie in F i g. 2 gezeigt, in ganz geschlossener Stellung I gehalten wird, wobei es den Kanal des rückgeführten Abgases gänzlich abschließt. Wenn andererseits ein Unterdruck in die erste Membrankammer 27 über die erste Eingangsöffnung 43 eingeleitet wird, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird die erste Membran 24 gemäß F i g. 2 nach unten in eine Stellung bewegt, in der die an der Unterseite der Membran angebrachte Scheibe 30 gegen die entgegenwirkende Kraft der ersten Schrauben-Druckfeder 41 den ersten Anschlag 36 berührt, wodurch der Hebel 19 über den Arbeitsstößel 31 und den Verbindungsstößel 20 im Uhrzeigersinn um einen ersten vorbestimmten Winkel gedreht wird. Durch diese Drehung des Hebels 19 durch die Welle 17 wird das Klappenventil 18 in die halboffene Stellung, die in F i g. 2 mit Il gekennzeichnet ist, bewegt, wobei der Durchfluß rückgeführten Abgases bis zu einer bestimmten mittleren Menge erlaubt wird.

Wenn ferner ein Unterdruck, der größer als ein gewisser vorbestifrirntef Wert ist, in beide Membrankammern 27 und 28 über die erste bzw. die zweite Einlaßöffnung 43 bzw. 44 eingeleitet wird, so wird die zweite Membran 25 gemäß F i g. 2 nach unten gegen die Wirkung der zweiten Druck-Schraubenfedef* 42 in eine Stellung bewegt worden, in der die an der unteren Seite der zweiten Membran 25 angebrachte Scheibe 34 den zweiten Anschlag 38 berührt und die erste Membran 24 wird ebenfalls wie oben beschrieben gemäß F i g. 2 nach unten in eine Stellung bewegt, in der die an der Unterseite der ersten Membran angebrachte Scheibe 30 den ersten Anschlag 36 berührt, der auf der Oberseite der zweiten Membran 25 befestigt ist. Somit wird in diesem Zustand die erste Membran 24 in eine gegenüber den oben beschriebenen Umständen, bei denen nur die erste Membrankammer 27 und nicht die zweite Membrankammer 28 mit Unterdruck versorgt war, in eine gemäß der F i g. 2 tiefere Stellung bewegt, und der

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Verbindungsstößel 20 im Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Winkel gedreht, der größer ist als der erste oben beschriebene vorbestimmte Winkel. Dadurch wird das Klappenventil 18 durch die Welle 17 im Uhrzeigersinn in seine gänzlich geöffnete Stellung, wie sie in der Fig.2 mit III gekennzeichnet ist, bewegt, in der die Strömung des rückgeführten Abgases nicht mehr wesentlich behindert wird.

Gemäß der wahlweisen Beaufschlagung der ersten Eingangsöffnung 43 oder beider Eingangsöffnungen 43 und 44 der Steuereinheit 21 sieht diese mehrfach wirkende membran-gesteuerte Steuereinheit 21 dadurch eine zweistufige Wirkungsweise hinsichtlich der Bewegung des Klappenventils 18 vor.

Die Unterdruck-Versorgung der ersten Eingangsöffnung 43 der mehrfach wirkenden membran-betätigten ■Steuereinheit 21 und damit auch ihrer ersten Membrankammer 27 wird über Leitungen 48. und 47 ein erstes elektromagnetisches Ventil 46 und eine Leitung 45 durch eine Vakuum-Pumpe 49 bewerkstelligt, die in dieser Ausführungsform, wie man aus der F i g. 1 schematisch ersehen kann, mit dem Dieselmotor 1 gekoppelt ist. Durch die öffnungs- und Schließbewegung des ersten elektromagnetischen Ventils 46 kann somit die Versorgung der ersten Membrankammer 27 der Steuereinheit 21 wahlweise bewerkstelligt werden. Es wird besonders darauf verwiesen, daß das erste elektromagnetische Ventil 46 so ausgebildet ist, daß es, wenn es die erste Eingangsöffnung 43 und die erste Membrankammer 27 der Steuereinheit 21 nicht mit Unterdruck von der Pumpe 49 versorgt, diese Elemente statt dessen mit atmosphärischem Druck versorgt

Die Versorgung der zweiten Eingangsöffnung 44 der mehrfach wirkenden membran-betätigten Stellvorrichtung bzw. Steuereinheit 21 und damit ihrer zweiten Membrankammer 28 wird über Leitungen 48 und 52, ein zweites elektromagnetisches Ventil 51 und eine Leitung 50 von der Pumpe 49 bewerkstelligt.

Der durch die Pumpe 49 erzeugte Unterdruck wird unter Steuerung des zweiten elektromagnetischen Ventils 51 wahlweise der zweiten Membrankammer 28 der Steuereinheit 21 zugeleitet. Es wird besonders darauf verwiesen, daß das zweite elektromagnetische Ventil 51 so ausgebildet ist, daß es, wenn es die zweite Eingangsöffnung 44 und die zweite Membrankammer 28 nicht mit Unterdruck von der Pumpe versorgt, diese Elemente statt dessen mit atmosphärischere Druck beaufschlagt

Der Aufbau des ersten und des zweiten elektromagnetischen Ventils 46 bzw. 51 kann gleich sein, und in der gezeigten Ausführungsform ist das der Fall. Jedes der beiden Ventile besitzt ein Ventilelement 55 oder 60, das gemäß F i g. 2 nach rechts beweglich ist, so daß es durch eine durch eine elektromagnetische Spule 53 oder 58 erzeugte magnetische Kraft die Einlaßöffnung 56 oder 61 für den atmosphärischen Druck verschließen kann, und das ebenso gemäß F i g. 2 nach links verschiebbar

o ist, so daß es durch den in der Unterdruckleitung 54 oder 59 herrschenden Unterdruck die Unterdrucköffnung 54 oder 59 verschließen kann. Diese Unterdruckleitung 54 oder 59 ist über eine Leitung 47 oder 52 mit der Leitung 48 verbunden, die zur Vakuum-Pumpe 49 führt.

Wenn somit die elektromagnetische Spule 53 oder 58 unter elektrischen Strom gesetzt wird, erzeugt sie eine magnetische Kraft und das Ventilelement 55 oder 60 wird gemäß F i g. 2 nach rechts gezogen, wodurch die Unterdrucköffnung 54 oder 59 mit der Ausgangsöffnung 57 oder 62 verbunden wird, die über die Leitung 45 oder 50 mit der ersten Eingangsöffnung 43 oder der zweiten Eingangsöffnung 44 der Steuereinheit 21 verbunden ist und wodurch durch die Bewegung des Ventilelements 55 oder 60 nach rechts die Einlaßöffnung 56 oder 61, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, geschlossen wird.

Wenn andererseits die elektrische Spule 53 oder 58 nicht mit Strom versorgt wird, bewirkt sie keine magnetische Kraft und das Ventilelement 55 oder 60 wird gemäß F i g. 2 durch den in der Unterdrucköffnung 54 oder 59 herrschenden Unterdruck nach links gezogen, und sie schließt die Unterdruck-Öffnungen 54 oder 59. Die Einlaßöffnung 56 oder 61 für die Atmosphäre ist dann mit der Einlaßöffnung 57 oder 62 und dadurch über die Leitung 45 oder 50 mit der ersten Eingangsöffnung 43 oder der zweiten Eingangsöffnung 44 der Stellvorrichtung bzw. Steuereinheit 21 verbunden.

Die elektromagnetischen Spulen 53 und 58 der ersten und zweiten elektromagnetischen Ventile 46 und 51 werden unter Steuerung eines elektrischen Schaltsjstems 64 bzw. eines Schalters 64. der im einzelnen in F ι g. 3 gezeigt ist, individuell und wahlweise mit elektrischem Strom aus einer Stromquelle 63 versorgt.

Der Schalter bzw. das elektrische Schaltsystem 64 besitzt eine erste isolierende Scheibe 65 und eine zweite isolierende Scheibe 66, die beide aus isolierendem Werkstoff bestehen und die fest an der Welle 8 der Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe 7 befestigt sind. Auf der ersten Scheibe 65 und auf der zweiten Scheibe 66 sind auf einem Teilumfang jeweils eine erste Kontaktplatte 67 und eine zweite Kontaktplatte 68 montiert, die beide aus elektrisch leitendem Material bestehen.
Auf einer Seite der Welle 8 sind erste und zweite Kontakthebel bzw. -arme 69 und 70 vorgesehen, die mit der Spule 53 des ersten elektromagnetischen Ventils 46 bzw. mit der zweiten Spule 58 des zweiten elektromagnetischen Ventils 51 elektrisch verbunden sind und die jeweils auf der ersten Kontaktplatte 67 und der zweiten

6Q Kontaktplatte 68 gleitend und elektrisch leitend aufliegen. Die erste Kontaktpiaue 67 und die zweite Kontaktplatte 68 sind geerdet. Da sich dk WoBe 8 zur Steuerung der Menge des durch die Diesel-Brenr.stoff-Einspritzpumpe 7 den Motor-Zylindern zugeführten Diesel-Brennstoffs dreht, drehen sich auch die erste und .,lie zweite Scheibe 65 und 66, und die Kontakthebel bzw. -arme 69 und 70 gleiten entlang den Kontaktplatten 67 und 68, wodurch sie einen elektrischen Kontakt

herstellen oder unterbrechen.

Die einen Enden der Spulen 53 und 58 der ersten und zweiten elektromagnetischen Ventile 46 und 51 sind dadurch wahlweise geerdet. Wie man aus F i g. 1 ersehen kann, sind die anderen Enden dieser elektrischen Spulen 53 und 58 der ersten und zweiten elektromagnetischen Ventile 46 und 51 mit der Stromquelle 63 verbunden. Entsprechend dem exakt bestimmten Drehwinkel der Welle 8 der Dicsel-Brennstoff-Einspritzpuffipe 7 kann damit entweder ein elektromagnetisches Ventil, beide elektromagnetischen Ventile oder keines der elektromagnetischen Ventile 46 und 51 erregt werden.

Wenn sich im einzelnen die Welle 8 der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 in einer Stellung zwischen der in Fig.3 mit Λ .gekennzeichneten Pumpen-Leerlaufstellung und der durch A gekennzeichneten Stellung befindet, die um einen vorbestimmten Winkel Ta von der Leerlaufstellung X entfernt liegt, befindet sich die Kuntäktplaitc 67 rr.it dem ersten Kor.tsk'.hebel b?w -arm 69 in elektrischem Kontakt und die elektromagnetische Spult 53 des ersten elektromagnetischen Ventils <K> wird dadurch mit Strom versorgt. Wenn sich in ähnlicher Weise die Welle 8 der Diesel-Brennstoff-Ein-Stellung, so daß die Abgas-Rückrührung im größwn Umfang gewährleistet ist.

Gemäß der oben beschriebenen Besonderheit dieser Ausführungsform wird, durch die Tatsache, daß in

diesem Betriebszustand der Einlaßkanat 12 durch das gäiiz'oh geöffnete Klappenventil 18 verengt wird, nicht nur eine größtmögliche Menge Abgas zurückgeführt, sondern es wird gemäß der gänzlich offenen Stellung des Klappenventils 18 der Strömungswiderstand des

Einlaßkanals 12 auf die Frischluftströmung vom

Luftfilter 2 in den Ansaugkrümmer 5 erhöht, wodurch

das Abgas- Rückführungs-Verhältnis weiter angehoben

wird, was, wie oben erläutert, sehr erwünscht ist.

Wenn die Welle 8 der Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe 7 über die Stellung B hinaus, aber nicht bis in die Stellung A gedreht wird, so daß der zurückgelegte Drehwinkel größer als Tb, aber kleiner als Ta ist, verliert die zweite Kontaktplatte 68 den Kontakt mit dem zweiten Kontakthebel bzw. -arm 70 und nur die erste

J₀ Kontaktplatte 67 bleibt mit dem ersten Kontakthebel

'" bzw. -arm 69 in Berührung. In diesem Fall wird die elektromagnetische Spule 53 des ersten elektromagnetischen Ventils 46 mit elektrischem Strom versorgt, und ihr Ventilelement 55 wird gemäß Fig.2 nach rechts

ipritzpumpe 7 zwischen der Pumpen-Leerlaufstellung X ₂₅ bewegt, wodurch die Unterdrucköffnung 54 mit der

'._ .. . ,. . α. μ ι i" i_,J* » I - O :: ff . — — ΕΠ fn^Uiin^lan ii»ii*(-l iinrl ritt* PI*ctf*

und der durch B gekennzeichneten Stellung befindet, die um einen zweiten vorbestimmten Winkel Tb von der Leerlaufstellung X entfernt liegt - der zweite vorbestimmte Winkel Tb ist etwas kleiner als der oben erwähnte erste vorbestimmte Winkel Ta — befindet ,sich die zweite Kontaktplatte <j8 mit dem zweiten Kontakthebel bzw. -arm 70 in elektrischem Kontakt und die elektromagnetische Spule 58 des zweiten elektromagnetischen Ventils 51 wird mit elektrischem Strom versorgt

Wenn sich die Welle 8 der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 fortschreitend zwischen der Leerlaufstellung X und der Motor-Vollast- oder der Höchstleistungs-Stellung C dreht, die um einen dritten vorbestimmten Winkel Tc von der Leerlaufstellung der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 entfernt liegt, so arbeitet die elektrische Schalteinheit 64 wie folgt:

Wenn sich zunächst die Welle 8 der Brennstoff-Einspritzpumpe 7 zwischen der Lecrlaufstellung X und der Stellung B befindet, die um den Winkel Tb von der Leerlaufstellung X entfernt liegt, so ist die erste Kontaktplatte 67 mit dem ersten Kontakthebel bzw. -arm 69 und die zweite Kontaktplatte 68 mit dem zweiten Kontakthebel bzw. -arm 70 verbunden. Beide elektromagnetischen Spulen 53 und 58 des ersten und des zweiten elektromagnetischen Ventils 46 und 51 werden dadurch mit Strom versorgt. Heide Ventilelemente 55 und 60 des ersten und des zweiten elektromagnetischen Ventils 46 bzw.51 werden dadurch gemäß Fig.2 nach rechts gezogen, wodurch die Unterdrucköffmmgen 54 und 59 mit ihren entsprechenden Ausgangsöffnungen 57 und 62 verbunden werden, so daß ein von der Pumpe 49 erzeugter Unterdruck durch die Leitung 48, durch beide Leitungen 47 und 52, Auslaßöffnung 57 verbunden wird und die erste Membrankammer 27 der mehrfach wirkenden membran-betätigten Steuereinheit 21 über die Leitung 45 und die erste Eingangsöffnung 43 mit Unterdruck von

der Pumpe 49 versorgt wird. Andererseits erhält die elektromagnetische Spule 58 des zweiten elektromagnetischen Ventils 51 keinen elektrischen Strom, und ihr Ventilelement 60 wird gemäß F i g. 2 nach links bewegt, wodurch die Unterdrucköffnung 59 blockiert wird, während die Eingangsöffnung 61 für den atmosphärischen Druck geöffnet wird, und der atmosphärische Druck über die Leitung 50 und die zweite Eingangsöffnung 44 in die zweite Membrankammer 28 der Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 geleitet wird. Wie oben erläutert, bewirkt dadurch die Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 eine Stellung des Klappenventils 18, in der es sich in einer Zwischen- oder einer halboffenen Stellung - in der Fig. 2 durch Il gekennzeichnet — befindet und somit verglichen mit dem oben beschriebenen ersten Betriebszustand die Menge des rückgeführten Abgas-Stroms auf ein mittleres Niveau reduziert.

Wenn die Welle 8 der Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe 7 weiter über die durch A gekennzeichnete

Winkelstellung hinaus in eine Stellung zwischen der Winkelstellung A und der Winkelstellung C bewegt wird, so daß der durch sie zurückgelegte Drehwinkel aus der Leerlaufstellung X größer als Ta ist so befindet sich die erste Kontaktplatte 67 mit dem ersten Kontakthebel bzw. -arm 69 und ebenfalls die zweite Kontaktplatte 68 mit dem zweiten Kontakthebel bzw. -arm 70 außer Kontakt Dadurch wird weder die elektromagnetische Spule 58 des zweiten elektromagnetischen Öffnungsund Schließ-Ventils 51 noch die elektromagnetische

durch beide elektromagnetische Ventile 46 una 51 sowie _ω Spule 53 mit Strom versorgt Die Ventilelemente 55 und

durch die beiden Leitungen 45 und 50 und die erste Eingsngsöffnnng 43 und die zw-;ie Eir.gasgsoffmmg beide Niembrsnkammem 27 und 28 der mehrfach

wirkenden membraa-betätigten Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 zugeführt wird. Wie oben beschrieben-. öffnet deshalb die Steuereinheit bzw. Steigvorrichtung 21 das Klappenvenri 13 in seine gemäß Fig.2 durch HI gekennzeichnete am

gefi-ifnet?

60 befinden sich beide gemäß Fig.2 in ihren linken Stellungen, wodurch die Untcrdrucköffnungen 54 und 59 beide geschlossen werden und bei geöffneten Einlaßöffnungen 56 und 61 ein atmosphärischer Druck übe? die Leitungen 45 und 50 und die erste Eingangsöiiny:~f 43 bzw. die Trweite Eingangsöffnung in beide Menbrar.kamnwn 27 niid 28 der mehrfach wirk-«del- λ- r^bnabetä'igten Steuereinheit bzw. Stell-

vorrichtung 21 geleitet wird. Wie oben erläutert, bewirkt die Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 dadurch eine Stellung des Klappenventil 18 — in F i g. 2 durch I gekennzeichnet — in der es völlig geschlossen ist Eine Abgas-Rückfünrung ist gänzlich unterbrochen.

Man erkennt somit daß die elektrische Schalteinheit 64 wahlweise ein 3-Wege-Signal erzeugt, das anzeigt, ob die Höhe der Belastung des Dieselmotors, d.h. die Menge des bei jedem Verdichtungshub des Kolbens eines Motorzylinders diesem Zylinder durch die Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe 7 zugeführten Brennstoffs entweder in einem ersten Bereich, der über einem ersten vorbestimmten Wert liegt, in einem zweiten Bereich, der zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und einem zweiten vorbestimmten Wert liegt oder in einem dritten Bereich liegt, der über dem zweiten vorbestimmten Wert liegt Dieses 3-Weg-Signal wird durch die Einrichtung beeinflußt, die die beiden elektromagnetischen Ventile 46 und 51 die mehrfach wirkende membran-betätigte Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 und das Abgas-Rückführungs-Ventil 4 besitzt und die einen dreistufigen Sieuerungsbetrieb der Abgas-Rückführung schafft.

F i g. 4 zeigt ein Diagramm mit dem Motor-Drehmoment als Ordinate und der Motordrehzahl als Abszisse, das die Kennlinien eines Dieselmotors mit innerer Verbrennung als durch die oben erwähnten drei Stellungen der Welle der Diesel-Brennstoff-Einspritz purr· ie 7 bewirkten Drehmoment- und Drehzahlzuordnungen zeigt. Die durch A gekennzeichnete Linie in F i g. 4 zeigt die verschiedenen möglichen Zuordnungen der zur Verfugung stehenden Drehzahlen und Drehmomente, wenn sich die Welle 8 der Diesel-Kraftstoff-Einspritzpumpe 7 in der Stellung A gemäß F i g. 3 befindet. Die durch B in F i g. 4 gekennzeichnete Linie zeigt die verschiedenen möglichen Zuordnungen der zur Verfügung stehenden Drehzahlen und Drehmomente, wenn sich die Welle 8 der Diesel- Brennstoff-Einspritzpumpe 7 in der Stellung B gemäß F i g. 3 befindet. Die durch C in Fig. 4 gekennzeichnete Linie zeigt auf ähnliche Weise die verschiedenen möglichen Zuordnungen der zur Verfugung stehenden Motordrehmcmente und Motordrehzahlen, wenn sich die Welle 8 der Diesel-Brennstoff-Einspntzptimpe 7 in der Stellung C"gemäß Fig. 3 befindet, was der Vollast-Stellung entspricht. Wie in F ι g. 4 gezeigt wird, ist im Hochlastbereich I. der sich zwischen den Linien A und ("befindet, das Klappenventil 18 des Abgas Rückführungs-Ventils 4 in seiner ganz geschlossenen Stellung I. und es findet keine Abgas-Rückführung statt. Im Mittellast-Bereich Il zwischen den Linien A und B befindet sich das Klappenventil 18 des Abgas-Rückführungs-Steuerventils 4 in seiner Stellung II. in der eine Abgas Ruckführung in beschränktem Maße stattfindet. Im Niederlastbereich 111, d. h. in dem Bereich unter der Linie flin F ι g. 4 befindet sich das Klappenventil 18 des Abgas-Rückführungs-Ventils 4 in seiner Stellung III. und die Abgas-Rückführung findet im größten Ausmaß statt

Diese Arbeitsweise wild in F i g. 5 deutlicher gezeigt, die ein Diagramm darstellt, das fur eine repräsentative feste Drehzahl des Motors gezeichnet ist, und in dem das Abgas^Rückfuhrungs-Verhältiis als Ordinate und das MotorOrehmoftient als Abszisse gewählt ist, wobei die durch D gekennzeichnete Linie die Grenzkurve Wirkungsvoller Abgas'RÜckführung darstellt. Das bedeutet, daß, wenn eine AbgäS'Rückführung in einem größeren Umfang stattfindet, der über der Linie D ifi Fig.5 üegij flieht mehr genügend Sauerstoff für die Verbrennung des in die Zylinder des Motors eingespritzten Kraftstoffs vorhanden ist und Probleme hinsichtlich der Emission von CO und der verschiedensten unverbrannten Kohlenwasserstoffanteile wie z. B.

Ruß auftreten. Das ideale Ausmaß einer Abgas-Rückführung, wie sie stattfinden sollte, um eine gute und ideale Arbeitsweise des Motors aufrechtzuerhalten, ist durch die Linie D in F i g. 5 gezeigt.
Diese Linie D zeigt das ideale Ausmaß einer

ίο Abgas-Rückführung für eine spezielle Zuo.dnung einer Motorlast und einer Motordrehzahl. Wie oben erläutert wird, ist es äußerst kostspielig und es bringt eine Vielzahl von Betriebsproblemen mit sich, eine Abgas-Rückführungs-Steuereinrichtung vorzusehen, die genau diesen Umfang an Abgas-Rückführung bereitstellt. Es wird deshalb eine Abgas-Rückführung geschaffen, die gemäß einer in Fig.5 durch E gekennzeichneten Kennlinie arbeitet, die eine Näherung der idealen Arbeitsweise einer Abgas-Rückführung darstellt. Die durch diese Linie E vorgesehene Annäherung ist so vorgenommen, daß die Linie D niemals überschritten wird. Dadurch soll endgültig eine übermäßige Produktion von CO und anderer unverbrannter Kohlenwasserstoffanteile wie z. B. Ruß in den Abgasen eines Dieselmotors ausgeschlossen werden. Zugleich wird hinsichtlich der Tatsache, daß das Ausmaß der durch das Abgas-Rückführungs-Steuersystem der oben beschriebenen Ausführung bewirkten Abgas-Rückführung gemäß der Linie E in Fig. 5 iin wesentlichen nahe der Linie D liegt, die Reduzierung der NOx-Emission durch die oben beschriebene Einheit im wesentlichen annehmbar. Die drei durch I. Il und III gekennzeichneten Stellungen beziehen sich auf die drei möglichen Stellungen des Klappenventils 18. wie sie unter Bezugnahme auf die Fig.4 erklärt wurden. In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel liegt das Abgas-Rückführungs-Verhältnis in der vollständig geschlossenen Stellung I bei nahezu 0%. Das Abgas-Rückführungs Verhältnis in der teilweise offenen Stellung Il liegt bei etwa 25%. Das Abgas-Ruckfuhrungs-Verhältnis in der vollständig geöffneten Stellung III liegt bei ca. 50%.

In der gezeigten Ausführungsform ist es möglich, die teilweise offene Stellung Il des Klappenventils 18 und die vollständig geöffnete Stellung III des Klappenventil 18 aufeinander abzustimmen, indem man die wirksame Länge des Verbindungsstößeis 20 durch die Betätigung der Längen-Einstellvorrichtung 72. wie oben erwähnt, einstellt. Ferner kann die vollständig geöffnete Stellung Hl des Klappenventils 18 unabhängig von der teilweise geöffneten Stellung Il des Klappenveniils 18 abgeändert werden, indem man die Stellung des zweiten Anschlags 38 unter Verwendung der Schraube 39 wie ebenfalls oben erklärt justiert.

F ι g. 6 zeigt eine zweit¹ Auvfuhrun^form des Abgas-Rückführungs-Steuersv-'ems im Teiisdinut In dieser zweiten Ausführungsform ist anstelle eines Klappenventil, wie es in der ersten Ausfiihrungsform verwendet wird, ein Scheibenventil eingebaut Das Abgas Rückführungs-Sleuerventil 4 ist im einzelnen mit einem Scheibenventil 18' versehen da«, durch seine Aufwärts- und Abwärtsbewegungen gemäß f > g β eine Abga^Rückführungs-Steueröffnung 14' öffnet Und schließt; die an derii Ende des Röhrkrünirriers 15 ausgebildet ist. Das Scheibenventil 18' ist über den

Stößel 31' direkt mit der mehrfach wirkenden membran'betätigten Steuereinheit 21 verbunden, wobei eine zusätzliches Dichtelement 71 vorgesehen ist. Das Scheibenventil 18' wird unmittelbar durch die Steucr-

einheit 21 bewegt

Die anderen in dieser Ausführungsform gezeigten Teile entsprechen jeweils den Teilen der ersten Ausführungsform, die durch die gleichen Bezugsnummern gekennzeichnet sind. Ferner entsprechen die Teile dieser zweiten Ausführungsform, die nicht besonders gezeigt sind, denen der ersten Ausführungsform.

Die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform ist der Arbeitsweise der ersten Ausführungsform ähnlich. Das heißt, daß das Scheibenventil 18' in seiner unteren und in Fig.6 gezeigten Stellung ist, in der es die Abgas-Rückführungs-Steueröffnung 14' vollständig schließt, wenn beide Einlaßöffnungen 43 und 44 der Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 nicht mit Unterdruck, sondern mit atmosphärischem Druck beaufschlagt werden. Gemäß der Wirkungsweise der Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 und des elektrischen Schaltsystems 64 ist das der Fall, wenn die Motorbelastung einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet Wenn die erste Einlaßöffnung 43 mit einem Unterdruck beaufschlagt ist, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, und wenn die zweite Eingangsöffnung 44 nicht mit Unterdruck, sondern mit atmosphärischem Druck beaufschlagt ist, so hebt sich das Scheibenventil 18' gemäß F i g. 6 in eine vorbestimmte Höhe, so daß die Abgas-Rückführungs-Steueröffnung 14' teilweise geöffnet wird. In dieser Stellung findet eine Abgas-Rückführung in mittlerem Ausmaß statt Das ist der Fall, wenn wie oben erklärt, gemäß der Wirkungsweise der Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 und der elektrischen Schalteinrichtung 64 die Belastung des Motors niedriger ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, oder, mit anderen Worten, wenn der Motor im Niederlastbereich arbeitet

Daraus ist ersichtlich, daß die Wirkungsweise dieser zweiten Ausführungsform der Wirkungsweise der ersten Ausführungsform sehr ähnlich ist Fs sollte jedoch besonders hervorgehoben werden, daß die in der ersten Ausführungsform vorhandene Besonderheit, die darin bestand, daß der Einlaßkanal 12 im Hinblick auf den Durchfluß von Ansaugluft in gewisser Weise eingeengt wurde, wenn sich das Abgas-Rückführungs-Steuerventil 18 in seiner gänzlich geöffneten Stellung IU befand, in dieser Ausführungsform nicht gegeben ist In dieser zweiten Ausführungsform bewirkt das maximale Ausmaß der Abgas-Rückführung ein Abgas-Rückführungs-Verhältnis, das nicht so hoch ist, wie es gemäß der

in ersten Ausführungsform sein würde. Hinsichtlich anderer Überlegungen kann sich die zweite Ausführungsform unter bestimmten Verhältnissen mehr anbieten. Ferner ist es auch möglich, den Drosselungs-Effekt der angesaugten Luftströmung zu erreichen, wenn die Abgas-Rückführungs-Öffnung weit geöffnet ist, indem ein Scheibenventil verwendet wird, das so angeordnet ist, daß es in den Luft-Einlaßkanal hineinragt, wenn es die Abgas-Rückführungs-Öffnung freigibt

In verschiedenen anderen möglichen Ausführungsformen, könnte das elektrische Schaltsystem 64 unterschiedlich angeordnet werden. Dieses elektrische Schaltsystem 64 könnte z. B. ein elektrisches 3-Wege-Steuersignal in Abhängigkeit der sich verändernden Stellung eine Steuerstange erzeugen, das in einer Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe vom Reihentyp zur Anwendung kommen könnte. Andererseits könnte das elektrische Schaltsystem 64 ihr 3-Wege-Signal in Abhängigkeit von der Bewegung des Spritzverstellers einer Diesel-Brennstoff-Einspritzpumpe vom Verteilertyp erzeugen, in diesen Faller! kann die Steuerung der Abgas-Rückführung genauer in Abhängigkeit von der Motorbelastung erfolgen, da der Schaltvorgang der elektrischen Schalteinheit 64 ohne jeglichen Einfluß von der Kennlinie des Regelgeräts der Brennstoff-Einspritzpumpe durchgeführt werden kann.

Obwohl die elektrische Schalteinheit 64 in der vorliegenden Ausgestaltung ein elektrisches Signal erzeugt, das tatsächlich ein 3-Wege-Signal ist (wenn man die Kombination der beiden durch die zwei Drähte von den beiden Kontaktarmen 69 und 70 zu den beiden Spulen 53 und 58 übertragenen Signale als einfaches elektrisches 3-Wege-Steuersignal betrachtet), so könnte , dieses elektrische 3-Wege-SteuersignaI auch auf andere Weise erzeugt werden. Obwohl die für die mehrfach wirkende membran-betätigte Steuereinheit bzw. Stellvorrichtung 21 vorgesehenen Steuersignale in Form von Strömungsmittel-Drucksignalen in der gezeigten Ausi führungsform als zwei unabhängige Strömungsmittel-Drucksignale vorliegen, ist das nicht unbedingt erforderlich, und es ist nur wesentlich, daß ein 3-Wege-Strömungsmittel-Drucksignal für die Steuereinheit bereitgestellt wird. Dieses 3-Wege-StrömungsmiUel-Drucksii gnal kann verschiedene Formen annehmen und ist nicht nur wie in den gezeigten Ausführungsformen auf das Paar von 2-Wege-Strömungsmittel-Drucksignalen beschränkt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

230 263/454

Claims

Patentansprüche:

1. Abgas-Rückführungs-Steuersystem für einen Dieselmotor, mit einem in eine Abgas-Rückführungslcituiig integrierter. Abgas-Rückführungs-Steuerventil, das mit einer Stellvorrichtung gekoppelt ist, die über eine Antriebs-Steuereinheit betätigbar ist, deren Ausgangs-Steuergröße mit der Steüung eines Brennstoff-Dosierhebels variiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff-Dosierhebe! (9) mit der Antriebs-Steuereinheit (46,51, 49, 64) direkt gekoppelt ist, die mittels eines Stellungsdetektors (64) in Abhängigkeit von der Stellung des Brennstoff-Dosierhebels (9) die Stellvorrichtung (21) mit drei unterschiedlichen digitalisierten Betriebssignalen versorgt, so daß die Stellvorrichtung (21) drei vorbestimmte abgestufte Belriebsstellungen einnehmen kann.

2. Abgas- Rückführungs-Sleuersystem nach Anipruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (21) t-vnen mehrfach wirkenden Membranantrieb bcsiUi, der eine erste und eine zweite Membran (24, 25) zur Begrenzung einer ersten (27) und einer zweiten Membrankammer (28) und einen mit den Membranen (24, 25) antriebsmäßig verbundenen Stößel (31) aufweist, der in einer ersten Schiebestellung gehalten ist. wenn keine der beiden Membrankammern (27, 28) mit Arbeits-Strömungsmitteldruck versorgt ist. der in einer zweiten Schiebestellung gehalten ist. wenn nur die erste Membrankammer (27) mit Arbeits-Strömungsmitteldruck vers( -gt ist und der in einer dritten Schiebcstellung gehallen ist. wenn sowohl die erste als auch die zwei;e Membrankarnmer (27 und 28) mit Arbeits-Strömungsmitteldrurk versorgt werden, und daß die Antriebs-Steuereinheit (<>j, 51, 49, 64) zur Betätigung der Stellvorrichtung (21) eine Strömungsmittel-Durchfluß-Steuereinrichtung (64, 46, 51) besitzt, welche die Versorgung der Membrankammern (27,28) mit Arbeits-Strömungsmitteldruck

steuert.

3. Abgas-Rückführüngs-Steuersystcm nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Stmmungsmiuel-Durchfluß-Steuereinrichtung einen elektrischen Schalter (64) zur Erfassung der Verschiebung des Brennstoff-Dosierhebels (9) und ein erstes und ein zweites elektromagnetisches Ventil (46, 51) aufweist, die durch den Schalter (64) gesteuert werden und die ihrerseits die Versorgung der ersten und/oder der zweiten Membrankammer (27 und/oder 28) mit Arbeits-Strömungsmitteldruck steuern.

4. Abgas-Rückführungs-Steuersystem nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas-Rückführungs-Steuerventil (18) in seiner dritten Stufenstellung (III) den Ansaugvorgang der Luft durch das Ansaugsystem (3) des Motors wesentlich behindert.

5. Abgas-Rückführungs-Steuersystem nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet. da3 der elektrische Schalter (64) zwei isolierende Scheiben (65. 66), die sich in Abhängigkeit von der Stellung des Kraftstoff^Dosierhebels (9) drehen, zwei Kontaktplatten (67, 68), die beide an einem Teil des Umfangs einer der Scheiben (65,66) befestigt sind, sowie zwei Kontaktarme (69,70) besitzt, die jeweils gleitend auf dem Umfang einer der Scheiben (65,66) aufliegen.

6. Abgase Rückführungs-Steuersystem nach einem

der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas-Rückführungs-Steuerventil (18) ein Klappenventil ist.