DE3034052A1

DE3034052A1 - Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE3034052A1
Application number: DE19803034052
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Asaka Saitama Itoh; Atsushi Houya Tokio Totsune; Hitoshi Saitama Yamabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1981-03-12
Also published as: US4335699A; FR2469561A1; DE3034052C2; GB2058916A; FR2469561B1; GB2058916B; JPS626104B2; JPS5641444A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

D1PL.-ING. F. A.WeιCKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

^SBha 8000 MÜNCHEN 86, DEN 10. Sep. J980

Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Postfach 860820

_o_ _o - , _. MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

27-8, 6-chome_; Jxngumae,

Shibuya-ku

Tokyo, 150

Japan

Brennkraftmaschine

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-r-^s-

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugkanal zur Zuführung eines Kraftstoff-Luftgemischs, mit einem Abgaskanal zur Abführung von Abgasen, mit einem Rückführungskanal, der den Abgaskanal stromaufwärts einer Drosselklappe mit dem Ansaugkanal verbindet und in dem ein erstes unterdruckabhängig arbeitendes Steuerventil angeordnet ist, mit einem über ein zweites unterdruckabhängig arbeitendes Steuerventil an den Ansaugkanal angeschlossenen Luftzuführungskanal und mit einem durch den Differenzdruck zwischen ,dem Ansaugkanal und dem Luftzuführungskanal gesteuerten Regelventil zur Steuerung der beiden Steuerventile.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art wurde bereits vorgeschlagen. Bei ihr hat sich gezeigt, daß eine Verschlechterung der Verbrennung dann auftreten kann, wenn bei hoher Abgasgeschwindigkeit im Rückführungskanal die Maschinentemperatur niedrig ist oder aber bei relativ geringer Fahrgeschwindigkeit eines mit der Brennkraftmaschine aufgerüsteten Fahrzeugs eine plötzliche Verringerung der Drehzahl gleichfalls bei hoher Abgasgeschwindigkeit im Rückführungskanal auftritt. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, insbesondere für diese Zustände den Verbrennungsvorgang zu verbessern.

Diese Aufgabe wird für eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Regelventil stromaufwärts des zweiten Steuerventils an den Luftzuführungskanal angeschlossen ist, daß zwischen dem Lufteintritt des LuftZuführungskanals und dem zweiten Steuerventil ein Druckregler mit Ventilanordnung und Querschnittsverengung vorgesehen ist und daß diese Ventilanordnung mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist, die durch einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine

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gesteuert ist.

Die Erfindung kann bei jedem Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine verwirklicht werden, das einen ventilgesteuerten Äbgasrückführungskanal zwischen-Abgaskanal und Ansaugkanal enthält und bei dem ein Luftzuführungskanal mit einer Querschnittsverengung vorgesehen ist. Die QuerschnittsVerengung kann mehrere einzelne Engstellen enthalten, die wahlweise abhängig von einem oder mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wirksam geschaltet werden können.

Durch die Erfindung ist es möglich, den effektiven Querschnitt der Querschnittsverengung im Luftzuführungskanal zu bestimmen, und zwar beispielsweise abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Kühlmitteltemperatur. Wenn die Kühlmitteltemperatur beispielsweise unter 65° Celsius liegt, so kann ein Sensor die Anzahl und die Größe von Engstellen im Luftzuführungskanal zwecks Reduzierung der Luftströmung bestimmen, wodurch die Rückströmungsgeschwindigkeit auf einem niedrigen Wert gehalten wird. Wenn die Kühlmitteltemperatur den vorbestimmten Wert übersteigt, so kann ein Ventil geöffnet werden und die effektive Querschnittsverengung im Luftzuführ\ingskanal so verändern, daß das Steuerventil im Rückführungskanal eine größere Strömungsgeschwindigkeit der rückgeführten Abgase ermöglicht. Wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Wert von beispielsweise ca. 20 km/h überschreitet, so kann ein weiterer Sensor ein weiteres Ventil zur öffnung bringen und damit eine zusätzliche Änderung der effektiven Querschnittsverengung im Luftzuführungskanal bewirken, wodurch wiederum eine weitere Öffnungsbewegung des Steuerventils für die Abgasrückführung erfolgt.

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Durch die Erfindung wird eine schlechte Verbrennung verhindert, die auftreten könnte, wenn eine hohe Geschwindigkeit der Abgasrückführung bei geringer Maschinentemperatur aufrechterhalten würde. Ferner wird eine Leistungsyerschlechterung vermieden, die auftreten kann, wenn bei relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit der Abgasrückführung und relativ geringer Fahrgeschwindigkeit ein plötzlicher Drehzahlabfall erfolgt. Wenn die Maschinentemperatur und die Fahrgeschwindigkeit über einem vorbestimmten Wert liegen, wird ein Maximum an Luft zugeführt, um den Unterdruck zur Betätigung des Rückführungssteuerventils zu erhöhen, so daß die Abgasrückführung relativ schnell erfolgt. Auf diese Weise können unerwünschte Abgasemissionen verringert und die Antriebsleistung verbessert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die schematisch die wichtigsten Teile einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung zeigt.

In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Ansaugkanal 2 für ein Kraftstoff-Luftgemisch dargestellt. Eine Drosselklappe 3 ist in einem Vergaser angeordnet, der mit dem Ansaugkanal 2 verbunden ist. Die Brennkraftmaschine hat ferner einen Abgaskanal 5, mit dem die Abgase von der Brennkraftmaschine abgeführt werden. Ein Rückführungskanal 6 verbindet den Abgaskanal 5 mit dem Ansaugkanal 2. Ein erstes Steuerventil 7 steuert die Strömung der Abgase vom Abgaskanal 5 durch den Rückführungskanal 6 in den Ansaugkanal 2. Dieses erste Steuerventil 7 hat eine Unterdruck-Betätigungsvorrichtung mit einer Membran 8.

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Ein Luftzuführungskanal 9 verbindet den Ansaugkanal 2 mit der Atmosphäre über ein zweites Steuerventil 11 und eine erste Engstelle 10. Von hieraus ist eine Verbindung mit einem Luftfilter 12 über jeweils einen von mehreren Wegen vorgesehen, die in einem noch zu beschreibenden Druckregler 13 vorgesehen sind. Das zweite Steuerventil 11 hat eine Unterdruck-Betätigungsvorrichtung mit einer Membran 14.

Ein Regelventil 18 dient zur Steuerung der Betätigung des ersten Steuerventils 7 und des zweiten Steuerventils Das Regelventil 18 hat eine Membran 19. Ein Raum 21 über der Membran 19 ist mit dem Raum 22 unter der Membran des zweiten Steuerventils 11 verbunden. Der Raum 23 unter der Membran 19 ist mit einer Venturianordnung 24 des Vergasers 4 über eine Leitung 25 verbunden. Dem Raum 23 wird ein relativ hoher Unterdruck zugeführt, wodurch das Regelventil 18 so bewegt wird, daß ein offenes Ende 26 der Leitung 27 geschlossen wird, wenn die Brennkraftmaschine mit offener Drosselklappe 3 läuft. Eine Saugleitung 31 verbindet eine Unterdruckaustrittsoffnung 31a mit einem Raum 28 über der Membran 8 des ersten Steuerventils 7 sowie mit einem Raum 30 über der Membran 14 des zweiten Steuerventils 11 über Leitungen 27 und 29. Der Unterdruckaustritt 31a ist an einer Stelle unmittelbar stromaufwärts der Leerlaufstellung der Drosselklappe 3 vorgesehen.

Eine Leitung 32 ist Teil des Luftzuführungskanals 9 und führt von dem Raum 22 zu dem Druckregler 13 bzw. zu dessen erster Engstelle 10. Eine Leitung 33, die auch zu dem Luftzuführungskanal 9 gehört, führt von der ersten Engstelle 10 zu dem Sitz eines Elektromagnetventils sowie über eine zweite Engstelle 17 zu dem Sitz eines Elektromagnetventils 16. Wenn beide Elektromagnetventile 15 und 16 geschlossen sind, so wird atmosphärische Luft

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über eine Verbindungsleitung 39, die zweite Engstelle und eine Leitung 41 sowie über die Leitung 33 und die erste Engstelle 10 geführt.

Eine Stromquelle 34 liefert elektrische Energie an einen Fahrgeschwindigkeitssensor 35, der eine öffnung des Elektromagnetventils 15 bewirkt.. Eine weitere Stromquelle liefert elektrische Energie an einen Kühlmitteltemperatursensor 37, der das Elektromagnetventil 16 öffnet. Ist das Ventil 15 geöffnet, so wird atmosphärische Luft durch den Luftfilter 12 und über die Leitung 33 sowie die erste Engstelle 10 in denRaum 22 des zweiten Steuerventils 11 sowie in den Raum 21 des Regelventils 18 geführt. Wenn das Ventil geöffnet ist, so wird atmosphärische Luft durch eine dritte Engstelle 20 und die Leitung 38 in die Leitung 33 sowie über die erste Engstelle 10 geführt. Die Strömung atmosphärischer Luft aus dem Luftfilter 12 durch die dritte Engstelle 20 und die Leitung 38 bleibt erhalten, wenn die Ventile 15 und 16 geöffnet sind.

Beim Betrieb wirkt der Unterdruck in der Saugleitung 31 über die Leitung 27 derart, daß das erste Steuerventil 7 geöffnet wird. Ferner wirkt er über die Leitung 29 derart, daß das zweite Steuerventil 11 geöffnet wird. Eine Zunahme des Unterdrucks in der Leitung 27 öffnet das erste Steuerventil 7, wodurch die Abgasrückführung durch den Rückführungskanal 6 verstärkt wird. Wenn der Unterdruck in der Leitung 27 infolge einer öffnung des Endes dieser Leitung 27 durch das Regelventil 18 abfällt, so wird das erste Steuerventil 7 in Richtung seiner Schließstellung bewegt und die Abgasrückführung verringert. Ferner wird das zweite Steuerventil 11 in Richtung seiner Schließstellung bewegt. Wenn das offene Ende 26 der Leitung 27 durch das Regelventil 18 geschlossen ist, hat der Saugdruck in der Leitung 27 einen höheren Wert, so daß

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das erste Steuerventil 7 und das zweite Steuerventil 11 in Richtung ihrer Öffnung bewegt werden. Das Regelventil 18 öffnet und schließt das offene Ende 26 der Leitung 27 entsprechend dem Druckunterschied in den Räumen 21 und Der Unterdruck im Raum 21 wird durch die Strömung atmos-' phärischer Luft durch die Leitung 32 geregelt.

Die Strömungsrate atmosphärischer Luft durch die Leitung wird durch den Druckregler 13 gesteuert. Die erste Engstelle 10 ist immer wirksam. Sie hat eine relativ große öffnung von beispielsweise 1/8 mm Durchmesser. Die zweite Engstelle 17 kann eine mittlere Größe von beispielsweise 1/2 mm Durchmesser haben/ und die dritte Engstelle 20 kann einen relativ kleinen Durchmesser in der Größenordnung von 0/75 mm haben.

Wenn beide Elektromagnetventile 15 und 16 geschlossen sind/ so wird atmosphärische Luft über die mittlere Engstelle und die große Engstelle 10 geführt. Wenn die Kühlmitteltemperatur einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 65° Celsius überschreitet, so öffnet der Sensor 37 das Elektromagnetventil 16, und die atmosphärische Luft strömt dann durch beide Engstellen 17 und 20 sowie durch die Engstelle 10. Wenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 20 km/h überschreitet, so öffnet der Sensor 35 das Elektromagnetventil 15, und die Strömung atmosphärischer Luft wird dann direkt in die Leitung 33 geführt, wobei ein kleiner Anteil durch die mittlere Engstelle 17 zur Leitung 33 und zur ersten Engstelle 10 strömt. Wenn beide Elektromagnetventile 15 und 16 geöffnet sind, so wird der größere Anteil direkt in die Leitung 33 geführt, während kleinere Anteile durch beide Engstellen 17 und 20 strömen.

Wenn die Kühlmitteltemperatur bei kleiner Fahrgeschwindigkeit niedrig ist, so schalten beide Sensoren 35 und 37

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die Elektromagnetventxle 15 und 16 ab, so daß sie geschlossen sind. Die Ansaugrate von Luft in die Leitung 32 bleibt dann gering. Entsprechend ist der Unterdruck im Raum 21 relativ hoch, so daß das Regelventil 18 geöffnet wird, während das erste Steuerventil 7 geschlossen bleibt. Dadurch ergibt sich eine entsprechende Verringerung der Strömungsrate im Rückführungskanal 6. Es ist so möglich, eine schlechte Verbrennung zu vermeiden, die auftreten könnte, wenn eine große Abgasmenge bei niedriger Maschinentemperatur zurückgeführt würde.

Wenn die Temperatur des Kühlmittels ansteigt, so daß der Sensor 37 betätigt wird, und wenn die Fahrgeschwindigkeit noch niedrig ist, so wird der Sensor 35 nicht betätigt. Es öffnet also nur das Elektromagnetventil In diesem Fall sind die erste Engstelle 10 und die zweite und die dritte Engstelle 17 und 20 wirksam. Die zweite und dritte Engstelle 17 und 20 haben dann einen Gesamtquerschnitt, der beispielsweise äquivalent einem Öffnungsdurchmesser in der Größenordnung von 1,4 mm ist. Dadurch wird die in die Leitung 32 eingeführte Luftmenge vergrößert, so daß eine mittlere Strömungsrate rückzuführender Abgase eintritt. Dies bedeutet, daß die Erfindung eine Verschlechterung der Antriebsleistung bei plötzlichen Drehzahlabfall und relativ starker Abgasrückführung vermeidet.

Wenn das Elektromagnetventil 15 gleichfalls geöffnet ist und die Fahrgeschwindigkeit zunimmt, so wird die Strömung atmosphärischer Luft in erster Linie durch die erste Engstelle 10 begrenzt, so daß die rückzuführenden Abgase in relativ großer Menge durch den Rückführungskanal 6 strömen.

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Wie vorstehend beschrieben, haben die Engstellen zur Steuerung der Einführung atmosphärischer Luft in die Leitung 32 unterschiedliche Größe und sind jeweils zur Erzielung des gewünschten Effekts bemessen. Die Strömungsrate der Abgase im Rückführungskanal kann somit abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Auf diese Weise kann der Anteil luftverschmutzender Abgase verringert und die Antriebsleistung verbessert werden.

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Claims

P at entansprüche

J Brennkraftmaschine mit einem Ansaugkanal zur Zuführung eines Kraftstoff-Luftgemischs, mit einem Abgaskanal zur Abführung von Abgasen, mit einem Rückführungskanal, der den Abgaskanal stromabwärts einer Drosselklappe mit den Ansaugkanal verbindet und in dem ein erstes unterdruckabhängig · arbeitendes Steuerventil angeordnet ist, mit einem über ein zweites unterdruckabhängig arbeitendes Steuerventil an den Ansaugkanal angeschlossenen Luftzuführungskanal und mit einem durch den Differenzdruck zwischen dem Ansaugkanal und dem Luftzuführungskanal gesteuerten Regelventil zur Steuerung der beiden Steuerventile, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (18) stromaufwärts des zweiten Steuerventils (11) an den Luftzuführungskanal (9) angeschlossen ist, daß zwischen dem Lufteintritt (12) des LuftZuführungskanals (9) und dem zweiten Steuerventil (11) ein Druckregler (13) mit Ventilanordnung (15, 16) und Querschnittsverengung (10, 17, 20) vorgesehen ist und daß diese Ventilanordnung (15, 16) mit einer Betätigungsvorrichtung (35, 37) verbunden ist, die durch einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gesteuert ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsparameter die Fahrgeschwindigkeit eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsparameter die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ist.

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4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftzuführungskanal (9) stromaufwärts des zweiten Steuerventils (11) eine Engstelle (10) vorgesehen ist, die die Luftströmung unabhängig von der Arbeitsstellung der Ventilanordnung (15, 16) des Druckreglers (13) begrenzt.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (13) zwei Ventile (15, 16) enthält, die durch unterschiedliche Betriebsparameter gesteuert sind.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ventil (15) durch die Kühlmitteltemperatur und das andere Ventil (16) durch die Fahrgeschwindigkeit gesteuert ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schließung beider Ventile (15, 16) eine Luftströmung über eine erste Engstelle (17) erfolgt, daß bei öffnung nur eines (16) der beiden Ventile (15,16) eine Luftströmung über die erste Engstelle (17) und eine zweite,zur ersten parallel liegenden Engstelle (20) erfolgt, daß bei öffnung des zweiten Ventils (15) eine Luftströmung über die erste Engstelle (17) und einen parallel zu dieser liegenden nicht verengten Kanal erfolgt und daß bei öffnung beider Ventile (15,16) eine Luftströmung über beide Engstellen (17, 20) und den nicht verengten Kanal erfolgt.

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8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Engstelle (20) einen kleineren Querschnitt als die erste Engstelle (17) hat.
9. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (15, 16) des Druckreglers (13) Elektromagnetventile sind und jeweils durch einen auf einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine.ansprechenden Sensor (35, 37) gesteuert sind.
10. Abgasrückführungssystem für Brennkraftmaschinen mit einem durch Unterdruck gesteuerten Rückführungssteuerventil in einem Abgasrückführungskanal, der einen Abgaskanal und einen Ansaugkanal der Brennkraftmaschine miteinander verbindet, mit einem Luftzuführungskanal zur Zuführung von Luft über eine Querschnxttsverengung in den Ansaugkanal und mit einem abhängig vom Unterdruck in dem Ansaugkanal gesteuerten Regelventil zur Steuerung des das Rückführungssteuerventil steuernden Unterdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß als Querschnxttsverengung mehrere Engstellen (10, 17, 20) vorgesehen sind, die wahlweise abhängig von einem oder mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wirksam schaltbar sind.

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