DE3003885A1

DE3003885A1 - Steuervorrichtung zur rueckfuehrung von abgas einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3003885A1
Application number: DE19803003885
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Horst 7300 Esslingen Bergmann; Jörg 7053 Kernen Reddemann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-02-02
Filing date: 1980-02-02
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE3003885C2; US4353344A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft

Stuttgart-Untertürkheim Daim 12 536/4

28.1.80

Steuervorrichtung zur Rückführung von Abgas einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem als Druckluft-Steuerschieber ausgebildeten Signalgeber, der an der Einspritzpumpe angebracht ist und der vom jeweils augenblicklichen Lastzustand als Funktion der Drehzahl und der Belastung des Motors durch rückwirkungsfreies Abgreifen der Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe gesteuert wird.

Eine Steuervorrichtung dieser Art ist durch die DE-OS 2 41o 857 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Signalgeber noch kleiner, leichter an Gewicht und einfacher austauschbar zu machen als den bisher bekannten Signalgeber. Außerdem ist

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es Aufgabe der Erfindung, die Rückwirkung auf die Regelstange noch mehr zu verringern, damit auf keinen Fall eine unzulässige Veränderung der Regelcharakteristik auftritt. Schließlich ist es noch Aufgabe der Erfindung, genau definierte Schaltpunkte zu erzielen, so daß je nach Bedarf zwei oder mehrere Schaltstellungen des eigentlichen Verstellorgans in direkter Zuordnung zur momentanen Stellung der Regelstange dargestellt werden können.

Mit der Lösung der Aufgabe, die Einfachheit des Signalgebers im Aufbau zu erhöhen, ergibt sich zugleich die Erfüllung der Forderung nach Robustheit und Langlebigkeit eines solchen Signalgebers, was insbesondere bei Nutzfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist, da damit eine praxisgerechte Gestaltung eines Abgasrückführungssystems gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß zu jedem Lastzustand des Motors, zu dem eine genau definierte Stellung der Regeistange gehört, von dem mit der Regelstange gekoppelten Signalgeber in Abhängigkeit von der Stellung seines Steuerkolbens ein pneumatisches Steuersignal zu einem Verstellorgan (pneumatischer Regler, Druckluftzylinder oder Druckluftventil) gegeben wird, durch das gemäß dem eingegebenen Druck die Menge der rückgeführten Abgase gesteuert wird. Dabei sollen die Abgase nur dann zurückgeführt werden, wenn der Motor im Teillastbereich läuft und davon soll für die Abgasrückführung nur wieder ein Teil herausgegriffen werden.

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Damit nun die Regelstange ungehindert zurückgeführt werden kann und durch einen klebenden oder sonst irgendwie anhängenden oder verklemmten Kolben nicht gehindert werden kann, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Steuerkolben des Signalgebers mit der RegpLstange über eine Magnetkupplung verbunden, die mit einem Gewinde auf ein entsprechendes Gewinde am freien Ende der Regelstange aufgeschraubt ist. Im übrigen ist das Gehäuse des Signalgebers mit einem die Regelstange übergreifenden Gewindestutzen versehen, der in eine entsprechende Gewindebohrung im Gehäuse der Einspritzpumpe eingeschraubt wird.

Damit nun auch beim Vorgehen der Regelstange und der darauf aufgeschraubten Magnetkupplung zum Steuerkolben des Signalgebers hin Achi,- und Winkelfehler zwischen der Regelstange und dem Steuerkolben selbsttätig ausgeglichen werden können, kann um das magnetseitige Ende des Steuerkolbens herum eine Scheibe in engen Grenzen schwenkbar aufgehängt sein, an der sich eine muffenartige Erweiterung der Magnetkupplung bei einer Bewegung auf den Steuerkolben zu abstützen kann. Weiterhin dient zur Verringerung der Reibung und damit zur ungehinderten Bewegungsmöglichkeit der Regelstange die Tatsache, daß der Steuerkolben im Zylindergehäuse mit Kolbenspiel geführt ist. Hierdurch wird ein Luftlagereffekt erzielt, der die Reibung am gesamten Umfang des Kolbens durch Druckluftbeaufschlagung zusätzlich vermindert bis beinahe aufhebt.

Um nun einen schnellen Abfall des Steuerdruckes am Verstellorgan herbeizuführen und genau definierte Schaltpunkte erzielen zu können, ist eine Gewindehülse vorgesehen und der

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Staierkolben im Zylindergehäuse gegenüber dieser in das Gehäuse eingeschraubten Gewindehülse mit Kolbenspiel geführt, deren enge Steuerschlitze gegenüber den im Steuerkolben befindlichen Steuernuten durch Verdrehen der Gewindehülse einstellbar sind. Durch Verdrehen der Gewindehülse können also je nach Bedarf zwei oder mehrere Schaltstellungen des eigentlichen Verstellorgans in direkter Zuordnung zur momentanen Stellung der Regelstange dargestellt werden.

Vorteilhaft ist die Ausbildung des Signalgebers, durch die die Einstellung des Schaltpunktes am Motor erfolgen kann. Darüber hinaus ist aber auch eine Einstellung des Anschlages für die Startmehrmenge von außen ohne Demontage von Teilen möglich. Dies ergibt sich durch einen einfachen Aufbau und dadurch, daß keine Änderungen der Grund-Einspritzpumpe erforderlich sind. Vorteilhaft ist auch die direkte Steuerung und die verzögerungsfreie Schaltung, die sich aus der Verwendung von Druckluft ergibt, wobei keine Rückwirkung . auf den Einspritzpumpenregler erfolgt. Außerdem ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung flexibel hinsichtlich des Druckniveaus, der Luftmenge sowie der Gestaltung und Anordnung des Stellorgans. Auch beim Ausfall der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ergeben sich keine negativen Auswirkungen auf die Motor- bzw. Fahrzeugsicherheit. Weiterhin ist der An- und Abbau des Gebers ohne wesentliche zusätzliche Arbeiten möglich.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen

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Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Einspritzpumpe mit einem an diese angebauten erfindungsgemäßen Lastsignalgeber,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Lastsignalgeber

teilweise im Schnitt mit einer Gewindehülse bei der Regelstangenstellung: "stop",

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Lastsignalgeber bei der Regelstangenstellung: "Start",

Fig. 4 einen Teilschnitt durch den Signalgeber bei

der Regelstangenstellung: "Teillast" (Leerlauf),

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Signalgeber bei der Regelstangenstellung: "Vollastbereich".

In den Fig. 3 bis 5 ist die Gewindehülse aus Vereinfachungsgründen weggelassen.

In Fig. 1 ist eine Einspritzpumpe 1 dargestellt, die von einem Fahrfußhebel 2 mittels eines Gestänges 3 betätigt wird. Beim Lauf des Motors wird eine Regelstange 4 im Leerlauf gemäß der Zeichnung nach links und bei Belastung immer mehr nach rechts verschoben, bis sie auf einen verstellbaren Anschlag anschlägt, der die Startmehrmengen begrenzt. Üblicherweise befindet sich an der Einspritzpumpe eine Bohrung mit einem Gewinde 5, das die Regelstange 4 durchdringt. Ein erfindungsgemäßer Lastsignalgeber 6 wird in das Anschlußgewinde 5 für den Startmehrmengenanschlag eingeschraubt. Am

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freien Ende der Regelstange 4 befindet sich auch ein Gewinde 7, in das eine Magnetkupplung 8 eingeschraubt ist. Der Magnet der Magnetkupplung wird von einem Permanentmagneten dargestellt. Anstelle eines Magneten kann aber auch eine Federarretierung zwischen der muffenartigen Erweiterung 9 der Kupplung 8 und dem Zapfen 11 eines Steuerkolbens 12 eingesetzt werden.

Die Kupplung 8 unterbricht bei eventuell festsitzendem Steuerkolben 12 die Verbindung zwischen der Regelstange 4 und diesem Steuerkolben 12, um die Regelfunktion der Regelstange nicht zu stören.

Am Steuerkolben 12 ist noch mit einer Stange 13 eine Scheibe 14 schwenkbar um die Achse der Stange 13 befestigt. Diese schwenkbare Befestigung dient dazu, kleine Winkel- und Achsversatzfehler bei der Montage oder Toleranzen des Lastsignalgebers 6 auszugleichen. Die Scheibe 14 ist also das Anschlagstück für die Magnetkupplung 8, wenn sich die Regelstange in Richtung auf den Lastsignalgeber 6 zu bewegt. Am Steuergehäuse 15 sind zwei Anschlußstutzen vorgesehen, von denen der eine Anschlußstutzen 16 der Zufuhr von Steuerluft von einem Nebenverbrauchszweig des Fahrzeugdruckluftsystems her dient, während am anderen Anschlußstutzen 17 eine Luftleitung angeschlossen wird, die zum Stellzylinder eines nicht dargestellten Verstellorgans führt, das beispielsweise eine Drosselklappe für den geregelten Durchlaß der rückzuführenden Abgase enthält.

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Der Steuerkolben 12 enthält eine Steuernut 18, die bei Teillast der Regelstange (s. Fig. 4) eine Verbindung zwischen den beiden Anschlußstutzen 16 und 17 schafft und dadurch ein pneumatisches Signal zu dem Verstellorgan schickt, das die Rückführung von Abgas veranlaßt. Weiterhin enthält der Steuerkolben 12 eine Durchbrechung 19 zu einer inneren Bohrung 21, durch die in der Vollaststellung der Regelstange über eine ins Freie führende Bohrung 2 2 im Gehäuse 15 der Druckausgleich in dem Anschlußstutzen 17 herbeigeführt wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

In Fig. 2 ist noch eine Gewindehülse 23 dargestellt, die mit Steuerquerschnitten 24 und 25 versehen ist. Das Steuergehäuse 15 und die Gewindehülse 23 weisen innen bzw. außen zueinander passerde Gewinde 25 auf, so daß die Gewindehülse 23 in das Steuergehäuse 15 eingeschraubt werden kann. Die Gewindehülse wird nun so tief in das Steuergehäuse eingeschraubt, daß bei etwa 3/4 Vollast eine Verbindung zwischen dem Anschlußstutzen 17 und der ins Freie führenden Bohrung 22 über den Steuerquerschnitt 24, die daran anschließende Durchbrechung 19 und die innere Bohrung 21 zustandekommt CFig. 5).

In Fig. 3 ist nun noch eine Kibenstellung und Regelstangenstellung dargestellt, die diese beim Start des Motors einnehmen. Dabei findet die Regelstange 4, die in dieser Stellung am weitesten nach rechts vorgerückt ist, über die Magnetkupplung 8 und ihre muffenartige Erweiterung 9 einen Anschlag an der Scheibe 14, die nun wiederum einen Anschlag an einer Stufe 26 im Innern des Steuergehäuses 15 findet.

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Demnach ergibt sich, daß nur im Teillastbereich eine Abgasrückführung stattfindet, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In allen anderen Fällen, die in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellt sind, also bei Ruhestellung des Motors

(Fig. 2) oder bei der Startstellung (Fig. 3) oder im Vollastbereich (Fig. 5) findet keine Abgasrückführung statt.

Die Größe der Wege, die die Regeistange gegenüber der Stop-Stellung (Fig. 2) zurücklegt, sind mit den Längen 27 bis 29 in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.

Zur Einstellung des Lastsignalgebers wird so vorgegangen, daß zunächst der LastziEtand, bei dem keine Abgasrückführung erfolgen soll, am Motor bei 3/4 seiner Vollast eingestellt und arretiert wird. Über den Regelstangenweg ist die Steuerstellung des Steuerkolbens 12 in einer Lage gegeben, die etwa der in Fig. 4 dargestellten entspricht. Durch Verdrehen der Gewindehülse 23 werden nun die Steuerquerschnitte 24 und 25 der Steuernut 18 in gewünschter Weise zugeordnet, nämlich so, daß der vorhandene Steuerdruck dieser Stellung der Regelstange in der Leitung am Anschlußstutzen 17, die zum Verstellorgan führt, schlagartig abfällt. Dabei bleibt der Steuerdruck in der Steuerleitung, die zum Anschlußstutzen 16 führt und vom Nebenverbraucherzweig des Fahrzeugdruckluftsystems kommt, erhalten. Geht nun die Regelstange in die Stellung zurück, in der Abgas zurückgeführt wird, so kann wegen des an Ort und Stelle sofort vorhandenen Luftdruckes auch sofort das Verstellorgan wieder beaufschlagt werden.

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Die so eingestellte Stellung kann durch Festziehen einer Kontermutter 31 festgehalten werden, die in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei ist auch auf die richtige Stellung der Druckanschlüsse bei den Anschlußstutzen 16 und 17 zu achten. Eine Verschlußmutter 32, in der sich die ins Freie führende Bohrung 22 befindet, wird nun auf die Gewindehülse 23 aufgeschraubt und dient zugleich als Schutzkappe.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft

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Ansprüche

1/ Steuervorrichtung zur Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem als Druckluft-Steuerschieber ausgebildeten Signalgeber, der an der Einspritzpumpe angebracht ist und der vom jeweils augenblicklichen Lastzustand als Funktion der Drehzahl und der Belastung des Motors durch rückwirkungsfreies Abgreifen der Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet , daß zu jedem Lastzustand des Motors, zu dem eine genau definierte Stellung der Regeistange (4) gehört, von dem mit der Regeistange (4) gekoppelten Signalgeber (6) in Abhängigkeit von der Stellung seines Steuerkolbens (12) ein pneumatisches Steuersignal zu einem Verstellorgan (pneumatischer Regler, Druckluftzylinder oder -ventil) gegeben wird, durch das gemäß dem eingegebenen Druck die Menge der rückgeführten Abgase gesteuert wird.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (12) des Signalgebers (6) mit der Regelstange (4) über eine Magnetkupplung (8) verbunden ist, die mit einem Gewinde (7) in ein entsprechendes Gewinde am freien Ende der Regelstange (4) eingeschraubt ist.

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3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß um das magnetseitige Ende/des Steuerkolbens (12) herum eine Scheibe (14) in engen Grenzen schwenkbar aufgehängt ist, an der sich eine muffenartige Erweiterung (9) der Magnetkupplung (8) bei einer Bewegung auf den Steuerkolben (12) zu abstützen kann.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Staierkolben (12) im Steuergehäuse (15) mit Kolbenspiel geführt ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (12) im Steuergehäuse (15) gegenüber einer in dieses eingeschraubten Gewindehülse (23) mit Kolbenspiel geführt ist, deren enge Steuerquerschnitte (24) gegenüber den im Steuerkolben (12) befindlichen Steuernuten (18, 19) durch Verdrehen der Gewindehülse (23) einstellbar sind.

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