DE3227722A1

DE3227722A1 - Abgasrueckfuehrsystem bei einer brennkraftmaschine, insbesondere in einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3227722A1
Application number: DE19823227722
Authority: DE
Inventors: Shane H. 48124 Dearborn Mich. Rachedi
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1983-04-14
Also published as: JPS5824676A; GB2102067B; US4398524A; GB2102067A; DE3227722C2

Description

Patentanmeldung

Ford-Werke AG Ottoplatz 2

5000 Köln 21

Titel:

Abgasrückführsystem bei einer Brennkraftmaschine/ insbesondere in einem Kraftfahrzeug

22.7.1982

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem bei einer mit einem Saugrohr, einem Abgassammeirohr und einem Vergaser mit Lufttrichter und in diesen an der engsten Stelle mündenden Druckmeßleitung ausgerüsteten Brennkraftmaschine insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Verbindungskanal zwischen dam Abgassamraelrohr und dem Saugrohr mit einem darin angeordneten Abgasrückführventil, welches von einem druckmittelbetätigten Servomotor in Abhängigkeit von einem Signaldruck gegen die Kraft einer Schließfeder aufsteuerbar ist.

Viele der heutzutage verwendeten Abgasrückführsysteme werden vom Gegendruck in der Abgasleitung gesteuert. Das heißt, sie arbeiten auf dem Prinzip der Schaffung einer Kammer konstanten Drucks vor dem Abgasrückführventil im Abgassamme1rohr. Die Bewegung des Abgasrückführventil wird in Abhängigkeit von Änderungen des Gegendrucks in der Abgasleitung so gesteuert, daß der Druck in der vorgenannten K-ammer durch veränderliche Zapfürig von Luft in ein Steuervakuum aufrecht erhalten wird, daß zur Betätigung des Abgasrückführventil in seinen verschiedenen Stellungen benutzt wird, bis sich das Abgasrückführventil zum · Regeln des Drucks in der Steuerkammer auf einen konstanten Wert bewegt. Der maximale Durchsatz durch das Ventil ist deshalb von der maximalen Druckdifferenz zwischen dem Gegendruck in der Abgasleitung und dem Druck in der Steuerkammer bestimmt. Da sich der Gegendruck in der Abgasleitung nur in geringem Umfang im Vergleich zu den Änderungen des Unterdrucks in der Saugleitung ändert, ist der Maximaldurchsatz begrenzt. Auch ist, da die Strömung durch das Ventil nicht bei Schallgeschwindigkeit erfolgt, der Durchsatz in den verschiedenen Öffnungsstellungen des Ventils nicht konstant. Beispiele solcher bekannten Systeme finden sich in den US-PSen 3 8 80 129, 4 178 896, 4 128 090 und 4 186 698.

Weitere bekannte Konstruktionen von Abgasrückführventilen verwenden den Unterdruck im Lufttrichter des Vergasers zur

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Steuerung des Ventils, um dadurch einen Durchsatz zu erreichen, der im wesentlichen proportional zu dem Luftstrom durch die Maschine ist. Andere Konstruktionen verwenden den Druck einer von der Brennkraftmaschine getriebenen Luftpumpe zur Erzeugung der Betätigungskraft für das Abgasrückführventil.

Ein Beispiel für die letztere Konstruktion ist in den US-PSen 3 881 456 und 3 974 807 dargestellt, wo der Überdruck einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Luftpumpe die Bewegung eines Abgasrückführventils in Abhängigkeit von Änderungen im Steuerdruck innerhalb einer Konstantdruckkammer oberhalb des Ventils steuert, das auf ein Luftanzapfmittel wirkt.

Bei allen vorgeschriebenen Konstruktionen ist die Stellung des Abgasrückführventils eine Funktion der Steuerbewegung des Abgasrückführventils mit Änderungen des Abgasgegendrucks zur Wiederherstellung des Drucks in der Steuerdruckkammer auf einen konstanten Wert. Die Durchflußmenge durch das Ventil wird deshalb vom Durchmesser der Drosselstelle unter Strömungsbegrenzung oberhalb des Abgasrückführventils begrenzt, welche die Steuerkammer bildet.

Noch eine weitere heutzutage benutzte Konstruktion arbeitet mit einer Kombination des Unterdrucks im Lufttrichter und dem Überdruck der von der Brennkraftmaschine getriebenen Luftpumpe zur Schaffung einer Öffnung des Abgasrückführventils proportional zu der von der Maschine angesaugten Luftmenge. Eine solche Konstruktion ist in Fig. 6 der US-PS 3 877 452 gezeigt, wo ein Abgasrückführventil mit kegelförmigem Ventilglied von dem Druck der Luftpumpe betätigt wird, der seinerseits von einer Luftanzapfeinrichtung kontrolliert wird, die den Druck der Luftpumpe als Funktion von Änderungen im Niveau des Unterdrucks im Lufttrichter des Vergasers ändert. Jedoch strömen auch hier wie schon bei den vorerwähnten Beispielen die Gase nicht durch das Abgasrückführventil bei Schallgeschwindigkeit, und der Durchsatz ist deshalb nicht konstant.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abgasrückführsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, daß einen erhöhten maximalen

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Durchsatz durch das Abgasrückführventil liefert, welcher als Funktion des Abgasgegendrucks und des Einlaßunterdrucks der Maschine, d.h. also im wesentlichen proportional zur angesaugten Luftmenge sich ändert, wobei das Abgasrückführventil für jede Öffnungsstellung eine konstante Durchflußmenge gewährleistet, die unabhängig vom Gegendruck in der Abgasleitung ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abgasrückführventil als Düsenventil ausgebildet ist, durch welches die in das Saugrohr geleiteten Abgase unabhängig vom Öffnungsquerschnitt des Ventils über im wesentlichen dem gesamten Unterdruckbereich im Saugrohr mit Schallgeschwindigkeit strömen, wobei der Signaldruck der an der engsten Stelle des Lufttrichters gemessene Unterdruck im Vergaser ist.

Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Servomotor für das Abgasrückführventil ein Gehäuse mit wenigstens zwei darin enthaltenen und auf jeweils einer Seite dem Atmosphärendruck ausgesetzen, einseitig federbelasteten Membranen auf, von denen die eine auf ihrer anderen Seite dem Unterdruck an der engsten Stelle des Lufttrichters im Vergaser unterworfen ist und die andere auf ihrer anderen Seite einem Betätigungsdruck über eine Drossel ausgesetzt ist, wobei ferner ein Überbrückungsventil zur Verbindung der Betätigungsdruckseite der zweiten Membran mit 'dem Atmosphärendruck vorgesehen ist, welches derart von der ersten Membran auf- und zusteuerbar ist, daß die zweite Membran ständig der Bewegung der ersten Membran unter der Wirkung des Betätigungsdruckes folgt.

Ein weiteres Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine mit einer davon angetriebenen Luftpumpe zur Lufteinblasung in die Abgassammelleitung sieht vor, daß der Betätigungsdruck für die zweite Membran von der Luftpumpe entnommen ist.

Alternativ hierzu kann die Erfindung aber auch so ausgestaltet sein, daß der Betätigungsdruck für die zweite Membran der Unterdruck im Vergaser im Bereich der Drosselklappe ist. Der Heran-

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Ziehung des Unterdrucks im Vergaser zur Betätigung des Abgasrückf ührventils ist allgemein bekannt. Beispielsweise zeigt die US-PS 3 641 989 in Fig. 3 ein Abgasrückführventil, welches von einem vom Vergaser abgezapften Unterdruck betätigt wird. Im Gegensatz zur Erfindung arbeitet das dortige Abgasrückführsystem jedoch nicht mit einem Abgasrückführventil mit Schaltströmung/ welches in Abhängigkeit von Änderungen des Unterdrucks an der engsten Stelle des Lufttrichters gesteuert wird, und enthält auch kein Überbrückungsventil.

Die US-PS 3 9 82 515 zeigt zwar schon ein vom Unterdruck im Lufttrichter des Vergasers gesteuertes Abgasrückführventil mit einem Überbrückungsventil zur Modifizierung der Bewegung des Abgasrückführventils. Jedoch strömen dort die Gase durch das Abgasrückführventil gleichfalls nicht mit Schallgeschwindigkeit, und der Durchsatz durch das Ventil ist deshalb nicht in jeder Öffnungsstellung des Ventils konstant.

Weitere Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch ein ein Abgasrückführsystem ent haltendes kombiniertes Saug- und Abgassammelrohr mit darüber angeordnetem Vergaser,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung das vordere Ende der zugehörigen Brennkraftmaschine, von oben betrachtet,

Fig. 4 in größerem Maßstab Längsschnitte durch zwei und 5 andere Ausführungsformen des Servomotors für das Abgasrückführventil.

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In Fig. 1 ist mit den ein Teil eines Faltstrom-Doppelvergasers bekannter Ausführung dargestellt. Das Gehäuse des Vergasers besteht aus einem Lufttrichterteil 12, einem Hauptgehäuseteil 14 und einem Drosselteil 16, die durch (nicht gezeigte) Mittel miteinander verbunden sind. Die gewöhnlichen Kraftstoff/Luft-Eintrittskanäle 18 sind an ihren oberen Enden 20 für den Eintritt frischer Luft von einem (nicht gezeigten) Luftfilter offen und mit ihren unteren Enden an das Saugrohr 30 der Maschine angeschlossen. Im Querschnitt unveränderliche Lufttrichter 22 arbeiten mit Vorzerstäuberdüsen 23 zusammen, durch welche der Hauptteil des Kraftstoffs mittels (nicht gezeigter) Einrichtungen eingeleitet wird.

Die Strömung von Luft und Kraftstoff durch die Einlaßkanäle 18 wird mittels zweier Drosselklappen 24 gesteuert, von denen eine jede auf einer Welle 25 befestigt ist, die in den Seitenwänden des Vergasergehäuses gelagert ist.

Die Einlaßkanäle enthalten außerdem erste und zweite Meßbohrungen, nämlich eine Meßbohrung 26 für den Unterdruck im Lufttrichter 12 und eine sogenannte Abgasrückleitungsunterdruckmeßbohrung 28. Letztere befindet sich bei geschlossener Drosselklappe 24 oberhalb derselben und wird von der Kante der Drosselklappe überstrichen, wenn diese geöffnet wird. Dadurch gelangt die Meßb'ohrung fortschreitend unter den Unterdruck in der Saugleitung, und es wird in der Meßbohrung ein Unterdruck erzeugt, der sich als Funktion der Drosselklappenstellung ändert. Der Drosselklappenteil 16 des Gehäuses ist an seiner Unterseite mit einem Flansch zur Befestigung auf der Saugleitung 30 der Maschine unter Zwischenschaltung eines Abstandhalters 32 versehen. Die Saugleitung 30 hat eine Anzahl senkrechter Steiger oder Bohrungen 34, die sich mit den Auslaßenden der Einlaßkanäle 18 des Vergasers decken. Die Steiger 34 sind an ihren unteren Enden 36 rechtwinklig abgebogen zur Umleitung des Kraftstoff/Luft-Gemischs aus der Zeichnungsebene zu dem Einlaßventil der Maschine.

Das Abgassammeirohr der Maschine ist zum Teil bei 38 angedeutet und enthält einen Abgasquerkanal 40. Letzterer erstreckt sich von dem Abgassammeirohr auf der einen ;Seite der Maschine zu der

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entgegengesetzten Seite unterhalb der Abbiegungen 36 der Saugleitung zur Schaffung des üblichen "Gemischvorwärmers unterhalb des Vergasers zwecks besserer Zerstäubung des Kraftstoff/Luft-Gemischs.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält der Abstandhalter 32 eine Ausnehmung 42, die mit dem Querkanal 40, wie aus Fig. 1 ersichtlich, über eine Bohrung 44 unmittelbar verbunden ist. Mit der Ausnehmung 42 ist ferner ein Kanal 46 verbunden, der zu einer Zentralbohrung 48 führt, die über zwei Kanäle 50 mit den Steigern 34 in Verbindung steht. An der einen Seite des Abstandhalters 32 befindet sich ein tassenförmiger Ansatz 32, der eine Kammer 54 umschließt, über welche die Kanäle 46 und 48 miteinander verbunden sind.

Um eine Abgasrückführung zur Unzeit zu verhindern, ist der Kanal 48 normalerweise durch ein Abgasrückführventil 56 verschlossen, daß mittels eines Servomotors 5 8 in seine Offenstellung verstellt werden kann. Das Abgasrückführventil 56 ist ein Schallströmungssteuerventil ähnlich dem, wie es aus der US-PS 3 981 283 bekannt ist. Das heißt, die Wandungen 60 einer den Ventilsitz bildenden Düse 6 2 sind so gestaltet, daß sie zusammen mit einem Ventilkegel 63 einen konvergierenden und wieder divergierenden Strömungskanal mit Schallströmung an der engsten Stelle 66 dazwischen für jede Öffnungsstellung des Kegelventils 56 bilden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, bei der dort gezeigten Ausführungsform der Servomotor 58 ein zweiteiliges Gehäuse 80, 82, dessen Inneres durch eine in der Mitte durchbrochene Trennwand 84 unterteilt ist. Zwei ringscheibenförmige flexible Membranen 86, 88 unterteilen ferner eine jede Gehäusehälfte in eine Unterdruckkammer 90, eine Druckluftkammer 9 2 zwischen den Membranen und eine weitere Druckluftkammer 94. Eine jede Membrane 86, 88 ist mit ihrer Umfangskante am Gehäuse 80, 82 dichtend befestigt und wird von jeweils einer Spiraldruckfeder 96 bzw. 98 nach unten in die jweilige Null- oder Grundstellung gedrückt.

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Die untere Membran 88 ist zwischen zwei Haltescheiben 104 aufgenommen, an deren unterer die Betätigungsstange 106 des Schaltströmungs-Abgasrückführventil 56 befestigt ist. Die obere Haltescheibe 104 ist im zentralen Bereich zu einem hutförmigen Hilfsgehäuse 108 mit einer Öffnung 110 am oberen Ende geformt. Innerhalb des Hilfsgehäuses 108 ist ein Luftüberbrückungsventil 112 aufgenommen, welches ein vorstehendes Knopfende 114 und zwei sich quer erstreckende Seitenwände 116 aufweist, welche so geformt sind, daß sie in die Innenflächen des Hilfsgehäuses 108 eingreifen. Eine schwache Feder 118 drückt das Ventil 112 gegen das Hilfsgehäuse und unterbricht dadurch die Luftverbindung zwischen der Kammer 9 2 und der Kammer 94. Die Kammer 92 ist in diesem Falle zur umgebenden Atmosphäre über zwei Öffnungen 120 im Gehäuse 80 entlüftet. Die untere Haltescheibe 104 für die Membran 88 enthält bei 121 eine Öffnung, um das innere des Hilfsgehäuses 108 dem Luftdruck in der Kammer 94 zu unterwerfen. Wenn das überbrückungsventil 112 gegen die Kraft der Feder 118 nach unten bewegt wird, kann die Kammer 94 zu der unter Atmosphärendruck stehenden Kammer 92 hin entlüftet werden, wodurch die Betätigungskraft in der Kammer 9 4 zur Betätigung der Bewegung des Abgasrückführventils 56 aufgehoben wird.

Das überbrückungsventil 112 wird bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform von einem Stößel 122 gesteuert, der verstellbar an zwei Haltescheiben 123 angebracht ist, zwischen denen die obere Membran 86 gepaßt ist. Eine Aufwärtsbewegung der unteren Membran 88 bewegt das Überbrückungsventil 112 gegen den Stößel 122 mit der Folge, daß das Überbrückungsventil 112 gegen die Kraft der Feder 118 abgefangen wird und dadurch Luft unter Atmosphärendruck in die Kammer 94 durch die Öffnungen 120 gelangen kann. Dies dauert an, bis der Druck in der Kammer 94 so weit abgesunken ist, daß die Feder 9 8 die Membran 86 abwärts bewegen und sich dadurch das überbrückungsventil zur Stabilisierung der Lage des Abgasrückführventils 56 wieder schließen kann.

Die Bewegung des Stößels 122 nach oben wird durch einen Anschlag 124 begrenzt, der einstellbar im Gehäuse befestigt ist. Es versteht sich von selbst, daß eine Verstellung des Stößels 122 ebenso wie des Anschlags 124 zu einer großen Anzahl von

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Maximalstellungen für die Aufwärtsbewegung des Stößels 122 führt und dadurch verschiedene maximale Öffnungsstellungen für das Abgasrückführventil 56 liefert.

Das Gehäuse 80 enthält eine obere Anschlußöffnung mit einem Anschlußstück zur Verbindung mit einer geeigneten Verbindungsleitung 102, die in Fig. 1 zu der Meßbohrung 26 an der engsten Stelle des Lufttrichters 22 im Vergaser 10 geführt ist.

Die untere Kammer 94 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 über eine Verbindungsleitung 126 an den dritten Auslaß 78 einer in Fig. 3 gezeigten Luftpumpe 70 angeschlossen. Fig. 3 veranschaulicht schematisch in Draufsicht einen Teil einer herkömmlichen V-8 Brennkraftmaschine mit rechten und linken Reihen von Zylindern, die jeweils eine Auslaßöffnung 9 8 aufweisen. Auch ist in Fig. 1 ein Lufteinblassystem gezeigt, daß aus der erwähnten Luftpumpe 70 besteht, die von der Brennkraftmaschine über einen Riemen 72 angetrieben wird und Luft zu einer jeden Auslaßöffnung der Zylinder über eine Verteilerleitung 74 und Injektoren 76 befördert. Die Luft verbindet sich mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyden, die in das Abgassystem der maschine gelangen, und reduziert diese zu H^O und CO^. Die Luftpumpe hat den erwähnten dritten Auslaß 78, an welchen die untere Kammer 94 über eine Verbindungsleitung 126 angeschlossen ist.

Der Kammer 9 4 wird somit fortlaufend Luft unter überdruck zugeführt, der mit der Maschinendrehzahl ansteigt. Dieser Druck in der Kammer 94 liefert die Betätigungskraft zur Bewegung des Abgasrückführventils 56. Da es sich hierbei um den Punkt der Luftpumpe handelt, der unabhängig vom Unterdruck im Saugrohr ist, sind die normalerweise bei geringem Saugrohrunterdruck auftretenden Probleme, die zu einem Unterbleiben der Betätigung der Abgasrückführventile bei der Beschleunigung der Brennkraftmaschine führen,ausgeschaltet.

Wie oben festgestellt, ist das Abgasrückführventil ein Schallstromungs-Steuerventil. Das bedeutet, daß die Strömungsmenge pro Querschnxttseinheit, d.h. der Durchsatz in jeder Stellung konstant ist, da die Geschwindigkeit und der Druck der Strömung

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an der engsten Stelle des Ventils in jeder Öffnungsstellung konstant sind. Demzufolge ändert sich der Durchsatz direkt proportional zum Öffnungsquerschnitt des Ventils und unabhängig von dem Abgasgegendruck oder den Drücken am Ventil.

Im Beispielsfall wird deshalb der Druck der Luftpumpe in der Kammer 9 4 eine Verstellung des Abgasrückführventils 56 in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl bewirken; dies wird jedoch modifiziert durch das überbrückungsventil 112, daß in Übereinstimmung mit der Stellung des Stößels 122 gesteuert wird, der seine Lage als Funktion der Änderungen des Unterdrucks im Lufttrichter 22 des Vergasers 10 einnimmt. Dieser Unterdruck verändert sich in Abhängigkeit von der Luftströmung zur Maschine und wächst stetig mit progressiver Öffnung der Drosselklappe 24 an.

Im Betrieb nehmen die Teile deshalb bei Leerlauf die in Fig. gezeigte Stellung ein. Mit geschlossener Drosseklappe 24 wird der Unterdruck im Lufttrichter 22 sehr gering sein, ebenso wie der Druck der Luftpumpe wegen der geringen Maschinendrehzahl. Demgemäß wird die obere Membran 86, wie dargestellt, ihre unterste Stellung einnehmen, in welcher der Stößel 122 gegen den Knopf des Überbrückungsventils 112 anliegt und dieses in die offene Stellung gegenüber dem Hilfsgehäuse 108 verstellt. Dies ermöglicht ein Abströmen der unter den Pumpendruck stehenden Luft in der Kammer 94 durch die Löcher 122 und hinaus durch das geöffnete überbrückungsventilloch 110 und damit ein Absinken des Drucks in der Kammer 9 2 auf einen Wert, der nicht ausreicht, die Membran 86 aus der Schließstellung des Abgasrückführventil 56 herauszubewegen.

Ein öffnen der Drosselklappe 24 führt zu einem Anwachsen des Luftstroms durch den Vergaser-Einlaßkanal und einem Anwachsen der Maschinendrehzahl und dadurch wiederum einem Anwachsen sowohl des Unterdrucks im Lufttrichter 22 als auch des Drucks der Luftpumpe. Dies führt dazu, daß die obere Membran 86 nach oben bewegt wird und das Überbrückungsventil 112 zur Bewegung in dessen Schließstellung frei gibt. Der Druck der Luftpumpe in

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der Kammer 94, der nun ansteigt, wird nicht langer entlastet und wird deshalb die untere Membran 88 anheben. Dadurch wird das Abgasrückführventil 56 um einen Betrag geöffnet, der von dem entsprechenden Anwachsen des Unterdrucks des Lufttrichters in der Kammer 90 abhängt. Wie oben festgestellt, setzt sich die Aufwärtsbewegung des Überbrückungsventils 112 fort, bis dieses gegen den Stößel 122 in seiner neuen Stellung, die von dem höheren Unterdruckniveau im Lufttrichter bestimmt ist, abge fangen wird. Das wiederholte Öffnen und Schließen des überbrücKMr.cr3VeTi^iZ-S 112 virc c.sr.'i eir.er. ~eu ε*". 3" si.c'r.~evi.cJr.~5Z'—scsni für das Abgasrückführventil 56 schaffen und dadurch einen neuen Durchsatzwert für die Abgase durch die Abgasrückführkanäle in das Saugrohr der Maschine bestimmen.

Ein fortgesetzt zunehmendes öffnen der Drosselklappe 24 wird zu einem zunehmenden öffnen des Abgasrückführventils 56 führen, bis der höhere Unterdruck im Lufttrichter 22 auf den Stößel 122 bewirkt, daß der Stößel 122 in Anlage gegen den Anschlag 124 gelangt. In diesem Zeitpunkt wird das Abgasrückführventil 56 maximal geöffnet sein und dadurch einen maximalen Durchsatz durch das Ventil gestatten. Dieser Durchsatz wird als Konstante beibehalten ungeachtet eines weiteren Ansteigens des Drucks der Luftpumpe oder des Unterdrucks im Lufttrichter 22. Falls erwünscht, könnte ein genügend weit geöffneter Drossel-Abschalt-Schalter oder -Ventil vorgesehen werden, um das Unterdrucksignal vom Lufttrichter 22 bei einer vorbestimmten Höhe der Ausgangsleitung der Maschine abzuschalten und dadurch den Überbrückungsventilmechanismus zu veranlassen so zu arbeiten, daß ein Schließen des Abgasrückführventils 56 unter Betriebsbedingungen mit weit geöffneter Drosselklappe bewirkt wird.

Die Figuren 4 und 5 zeigen alternativer Ausführungsformen des Servomotors für das Abgasrückführventil 56 mit Verwendung des Unterdrucks im Vergaser in Verbindung mit dem Atmosphärendruck der Umgebung zur Erzeugung der Betätigungskraft für das Ventil. Die unter Atmosphärendruck stehende Kammer 92 des Servormotors nach Fig. 2 ist durch eine Unterdruckkammer zur Schaffung der zur Betätigung des Abgasrückführventils erforderlichen Druckdifferenz in im wesentlichen gleicher Weise wie gemäß der vorstehenden Beschreibung zu Fig. 2.

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Die Ausführungsform nach Fig. 4 weist ein dreiteiliges Gehäuse ■ 80* auf, welches durch eine in der Mitte angeordnete Trennwand 84" und zwei ringscheibenförmige Membranen 86' und 88' mehrfach unterteilt ist. Bei dieser Ausführungsform dichtet die Trennwand 84' die beiden Membranen bzw. die beiden Kammer voneinander ab, so daß die obere Membran 86' die obere Kammerhälfte wiederum in eine Unterdruckkammer 90* und eine Atmosphärendruckkammer 92' unterteilt. Die Kammer 92' ist über eine Anzahl öffnungen 130 im Gehäuse 80' zur Atmosphäre hin entlüftet. Durch die Dichtwirkung der Trennwand 84' wird eine untere Unterdruckkammer 132 geschaffen, die über einen geeigneten Anschluß 134 und ein (nicht gezeigtes) Konstantvakuumreservoir an die in Fig. 1 gezeigte zweite Meßbohrung 28 angeschlossen sein kann. Die Bodenwand 138 des Gehäuses 80 ist bei dieser Ausführungsform zur Schaffung einer Anzahl Luftlöcher 140 durchbrochen, um die Unterseite der Membran 88' dem Atmosphärendruck auszusetzen.

Während die Unterdruckquelle in diesem Fall von der zweiten Meßbohrung 28 im Vergaser gebildet ist, ist es klar, daß jede geeignete Quelle mit konstantem Unterdruck oder der Unterdruck im Saugrohr zuzüglich einem Vorratsbehälter benutzt werden könnte. All dies ist dazu erforderlich, zwei Kammern mit verschiedenem Druckniveau zu schaffen, und dadurch die für die Betätigung des Abgasrückführventil 56 erforderliche Druckdifferenz zu liefern. Ein elektrisch steuerbares Ein/Aus-Ventil könnte in die Leitung zur Kammer 132 eingefügt sein, um den Einlaß des Unterdrucks wie gewünscht zu bestimmen. Nach Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erstreckt sich der Stößel 122' , wie gezeigt, dichtend durch die mittlere feste Trennwand 84' in der Nähe des überbrückungsventils 112' in einer Weise ähnlich wie in Fig. 2.

Die Betätigung des Servomotors 58' gemäß Fig. 4 ist deshalb im wesentlichen die gleiche wie derjenigen nach Fig. 2 mit der Ausnahme, daß der atmosphärische Luftdruck in der Kammer 94' angezapft wird und dem Unterdruck in der Kammer 132 zum Steuern des öffnens und Schließend des Überbrückungsventils. Das Abgasrückführventil 56 jedoch öffnet in gleicher Weise und in Ab-

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hängigkeit von demselben Unterdruckniveau im Lufttrichter 22 wie bei der Fig. 2.

Fig. 5 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform des Servomotors 58" mit im wesentlichen derselben Wirkungsweise, wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 4. Gemäß Fig. 5 ist ein einstückiges Gehäuse 80" durch eine Trennwand 84" in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt. Der obere Teil enthält eine Anordnung, die aus einem rohrförmigen steifen Stützglied 140 besteht, an welchem zwei ringscheibenförmige flexible Membranen 142 und 144 angebracht sind. Die letzteren sind mit ihren Umfangskanten im Gehäuse 80" mit festen Trenngliedern dazwischen, wie dargestellt, befestigt. Die obere Membran 142 umschließt mit dem Gehäuse eine Luftkammer 150 die über eine Entlüftungsöffnung 152 mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht. Der Raum zwischen den Membranen 142 und 144 bildet eine Vakuumkammer 153/ die über eine Öffnung 154 an den Unterdruck im Lufttrichter 22 des Vergasers 10 angeschlossen ist. Die untere Kammer 92" zwischen der Membran 144 und der festen Trennwand 84" bildet eine Luftkammer, die über eine Entlüftungsöffnung 158 wiederum mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Stößel 122" in das hohle Innere des Stützgliedes 140 eingesetzt. Der Stößel 122" ist Teil eines überbrückungsventils 112", welches mit einer entsprechend gestalteten Ventilbohrung 123 in der Trennwand 84" zusammenwirkt. Das Ventil stützt sich gegen eine flache Platte ab. Eine geeignete Rückstell-Druckfeder 160 dient dazu, das Uberbrückungsventil 112" nach aufwärts vorzuspannen und die Stellung des Abgasrückführventils 56 festzustellen.

Das Uberbrückungsventil 112" bewegt sich senkrecht zur Steuerung des Überbrückungsluftstroms von der unter Atmosphärendruck stehenden Kammer 9 2" in die Unterdruckkammer 132", die zwischen der Trennwand 84" und der unteren Membran 8 8" gebildet ist. Die Kammer 132" ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 über ein Konstantvakuumreservoir an eine beliebige Unterdruckquelle wie beispielsweise den Unterdruck in der Meßbohrung 28 nahe der Drosselklappe 24 oder den Unterdruck

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im Saugrohr oder jede andere beliebige Unterdruckquelle angeschlossen. Erforderlich ist nur, daß die Druckdifferenz geschaffen wird, die erforderlich ist, um eine modifizierte Bewegung des Abgasrückführventils 56 in der gleichen Weise, wie oben in Verbindung mit den Ausfuhrungsformen nach Fig. 2 und 4 beschrieben, zu erlauben.

Die untere Membran 88" schließt bei dieser Ausführungsform das Gehäuse 80" an seinem unteren Ende ab. Ihre Unterseite ist unmittelbar dem Atmosphärendruck unterworden und hat keinerlei Löcher oder Öffnungen zum Abzapfen dieses Drucks zur Modifizierung der Bewegung des Abgasrückführventils. Eine Feder spannt normalerweise die Membran 88" nach unten, wie dargestellt, vor, um dem Uberbrückungsventil die Möglichkeit des Öffnens zu geben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird der der Kammer 153 zwischen den Membranen 142 und 144 auferlegte Unterdruck des Lufttrichters 22, der auf die Differential- oder unbalancierte Fläche zwischen den beiden und dem Stützglied 140 wirkt, eine Aufwärtsbewegung des Stößels 122" bewirken. Zur gleichen Zeit wird der Steuerunterdruck in der Kammer 132" beginnen anzusteigen, sobald der Stößel 122" dem uberbrückungsventil 112" gestattet, eine Schließstellung einzunehmen, wodurch eine Aufwärtsbewegung des Abgasrückführventils 56 in eine Stellung in Abhängigkeit von dem Wert des Unterdrucks im Lufttrichter verursacht wird. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist deshalb im wesentlichen dieselbe wie diejenigen bei der Ausführungsform nach Fig. 4. Die Aufwärtsbewegung des Abgasrückführventils 56 wird fortdauern, bis der Unterdruck im Lufttrichter. 22 das Stützrohr 140 dazu gebracht hat, sich gegen einen "Maximal"-Anschlag 180 anzulegen.

Aus der vorstehenden Beschreibung läßt sich entnehmen, daß die Erfindung ein Abgasrückführsystem schafft, welches aus einer einstückigen in sich geschlossenen Baugruppe, bestehend aus einem Abgasrückführventil und einem Servomotor zur Schaffung bestimmter Stellungen des Abgasrückführventils als Funktion von Änderungen in einer Luftdrucksignalkraft besteht, während es unab-

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hängig von dem Abgasgegendruck der Maschine ist, und wobei gleichzeitig die Wirkung der Luftdrucksignalkraft als Funktion einer Änderung des Unterdrucks im Lufttrichter modifiziert wird. Auch läßt sich ersehen, daß die Verwendung eines Schallströmungs-Abgasrückführventils innerhalb der beschriebenen geschlossenen Baugruppe eine konstante Rate von rückgeführtem Abgas zu dem Saugrohr in jeder offenen Stellung des Ventils liefert sowie einen Durchsatz, der unabhängig von den stromabwärts gelegenen Druckverhältnissen im Gegensatz zu den bisher verwendeten Vorrichtungen ist.

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Claims

Patentansprüche

Abgasrückführsystem bei einer mit einem Saugrohr, einem Abgassammeirohr und einem Vergaser mit Lufttrichter und in diesen an der engsten Stelle mündenden Druckmeßleitung ausgerüsteten Brennkraftmaschine insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Verbindungskanal zwischen dem AbgassammeIrohr und dem Saugrohr mit einem darin angeordneten Abgasrückführventil, welches von einem druckmittelbetätigten Servomotor in Abhängigkeit von einem Signaldruck gegen die Kraft einer Schließfeder aufsteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (56) als Düsenventil ausgebildet ist, durch welches die in das Saugrohr (36) geleiteten Abgase unabhängig vom Öffnungsquerschnitt des Ventils über im wesentlichen dem gesamten Unterdruckbereich im Saugrohr mit Schallgeschwindigkeit strömen, wobei der Signaldruck der an der engsten Stelle des Lufttrichters (18) gemessene Unterdruck im Vergaser (10) ist.

2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (58, 58', 58") für das Abgasrückführventil (56) ein Gehäuse (80, 82; 80'; 80") mit wenigstens zwei darin enthaltenen und auf jeweils einer Seite dem Atmospährendruck ausgesetzten, einseitig federbelasteten Membranen (86, 88; 86", 88';, 142, 144, 88") aufweist, von denen die eine (86; 86"; 142, 144) auf ihrer anderen Seite dem Unterdruck an der engsten Stelle (26) des Lufttrichters (18) im Vergaser (10) unterworfen ist und die andere auf ihrer anderen Seite einem Betätigungsdruck über eine Drossel ausgesetzt ist, wobei ferner ein Überbrückungsventil (112, 112', 112") zur Verbindung der Betätigungsdrückseite der zweiten Membran (88; 88'; 88") mit dem Atmosphärendruck vorgesehen ist, welches derart von der ersten Membran (86; 86*; 142, 144) auf- und zusteuerbar ist, daß die zweite

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Membran ständig der Bewegung der ersten Membran unter der Wirkung des Betätigungsdruckes folgt.

3. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Brennkraftmaschine mit einer davon getriebenen Luftpumpe zur Lufteinblasung in die Abgassammelleitung, dadurch gek ennzeichnet, daß der Betätigungsdruck für die zweite Membran (88) von der Luftpumpe (70) entnommen ist. .

4. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungsdruck für die zweite Membran (88¹; 88") der Unterdruck im Vergaser (10) im Bereich der Drosselklappe (24) ist.

5. Abgasrückführsystem nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeich'net, daß das Überbrückungsventil (112, 112') an der zweiten Membran (88¹, 88") angeordnet ist und ein in Schließrichtung federbelastetes Ventilglied aufweist, daß von der ersten Membran (86, 86') gegen die Wirkung einer Schließfeder aufsteuerbar ist.

6. Abgasrückführsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran (86, 86') einen Stößel (122, 122') zur Betätigung des Überbrückungsventils (112, 112') trägt.

7. Abgasrückführsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (112; 112') in Betätigungsrichtung verstellbar an der ersten Membran (86, 86') befestigt ist.

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