DE3241426A1

DE3241426A1 - Steuervorrichtung zur abgasrueckfuehrung bei einer dieselmaschine

Info

Publication number: DE3241426A1
Application number: DE19823241426
Authority: DE
Inventors: Edward Robert 48820 DeWitt Mich. Romblon
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-05-26
Also published as: JPS5893951A; GB2109459A; CA1185848A; GB2109459B; US4387693A

Description

324U26

Die Abgasrückführung ist eine bekannte

Massnahme zur Unterbindung der Anwesenheit von Stickoxiden in den Abgasen von -örennkraftmaschinen. Bei Dieselmaechinen wurde die Steuerung der rückgeführten Abgasmenge abhängig von der Stellung des die Kraftstoffzufuhr regelnden Drossel glieds und von der Maschinendrehzahl vorgenommen. Eine verstärkte Rückführung wurde hierbei bei sich verringender Kraftstoffzufuhr oder sich erhöhender Maschinendrehzahl bewirkt. Ein Vakuum-Regelventil diente der Bildung eines Vakuumsignale, das sich mit der Stellung des Drosselglieds ändert. Diesea Vakuumsignal diente der Steuerung eines membranbetätigten Steuerventils für die Abgasrückführung. Steuervorrichtungen, bei denen sowohl die Stellung des Drosselglieds als auch die Maschinendrehzahl zur Steuerung des Steuerventils herangezogen werden, erforderte eine äusserst komplizierte elektronische Steuervorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde

eine derartige Steuerung unter Vermeiden der komplizierten elektronischen Anlage zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im.Patentanspruch 1 herausgestellten Merkmale des Kennzeichens gelöst. '

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben eich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In den Zeichnungen zeigen

-5-BAD ORIGlMAL

324U26

Fig. 1 eine schematische Darstellung

einer Steuervorrichtung nach der Erfindung,

Pig«, 2 eine sehematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Dieselmaschine, der die SteuerTorrichtung nach Pig« 1 zugeordnet ist,

Pig„ 3 einen Schnitt durch ein Vakuum-Regelventil zur Bildung eines Signals entsprechend der Stellung des Droseelglieds der Dieselma-

\ schine_e

Eine nicht dargestellte Dieselmaschine ist mit einem Steuerventil 10 für die Abgasrückführung versehen, dessen Gehäuse 12 einen Kanal 14 enthält, durch den Abgase vom Auspuff der Maschine in deren Ansaugbereich geleitet werden können« In dem Kanal 14 befindet sich ein Ventilglied 16, das von einem Ventilsits 18 fortbewegt werden kann, um die rückgeführte Abgasmenge zu erhöhen» Das Ventilglied 16 ist mit einem Ventilschaft 20 verbunden,.- der von einer Membran 22 betätigt wird«, Auf die Membran 22 wirkjt eine. Feder 24 Im Sinne des Schliessens des Steuerventils. Die Membran spricht auf Änderungen eines unteratmosphäri- -schen Drucks en„ der von .einer Steuereinrichtung 26 geliefert wird und die Stellung das Ventilglieds 16 bestimmte

.6-

324U26

Die Steuereinrichtung 26 enthält eine

erste Membran 28, die eine Steuerdruckkammer 30 von einer zweiten Kammer 32 trennt, die über einen Pitting 34 einen unteratmosphärischen Druck abfühlt, der sich mit der Stellung eines Drosselglieds zur Regelung der Kraftstoffzufuhr der Dieselmaschine ändert. Die Membran 28 trägt ein Ventil 36, das eine Entlüftungsöffnung 38 von der Kammer 32 zur Steuerkammer 30 und einen Ventilschaft 40 mit zwei Ventilgliedern 42 und 44 an seinen Enden aufweist. Das Ventilglied 42 kann die Entlüftungsöffnung 38 verechliessen, während das V_en-fciigiied 44 eine Mündung 45 in einem Fitting 46 verschliessen kann, der mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Eine ^eder 28 belastet die Membran 28 nach links in Fig. 1. Übersteigt die Kraft des Steuerdrucks in der Steuers druckkammer 32 und die Kraft der Feder 48 auf der rechten Se'ite der Membran, die Kraft des Drucks in der Kammer 32, die von der Stellung des Drosselglieds abhängig ist, so bewegt sich die Membran 28 nach links und es wird die Entlüftungsöffnung 38 verschlossen, während die Mündung 45 freigelegt wird. Die Vakuumpumpe senkt dann den Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 30 ab. Überwiegt dagegen die Krafi in der Kammer 32, so wird die Membran 28 nach rechts bewegt, wobei die Mündung 45 versperrt und die Entlüftungsöffnung 38 geöffnet wird. Es wird dann der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 30 erhöht.

Der Steuerdruck in der Steuerdruckkammei

BAD ORIGINAL ~'~

wird damit proportional sum von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck eingehalten und ist diesem gegenübe verschieden, wobei der Unterschied durch die Kraft der Feder 48 bestimmt«Ist, Ein Fittung 50 dient der Zuleitung des Steuerdrucks zum Steuerventil 10*

Das linke Ende der Feder 48 Ist mit eineib Stössel 52 verbunden, der abgedichtet durch eine Membran 56 tritt, die die zweite Kammer 32 von dem Gehäuse 56 der Steuereinrichtung 26 trennt» Der Stössel 52 erstreckt sich bis zu einem Kolben 58, der eine Kammer 60 begrenzt,, In der ein sich mit der Maschinendrehzahl ändernder Druck abgefühlt wird. Mit zunehmender Drehzahl erhöht sich der Druck in der Kammer 60„ so dass der Kolben nach links gegen die Kraft einer Feder 62 bewegt wird und damit die Kraft der Feder 48 auf die Membran 28 erhöht» Bei sinkender Drehzahl stellt die ^eder 62 den Kolben 58 zurück, wodurch die Kraft der ^eder 48 verringert wird« Bei infolge der Drehzahl erhöhung grösserer Kraft der ^eder 48 erhöht sich der Steuerdruck und damit die rückgeführte Abgasmenge»

Der Stössel 52 enthält eine Aneroiddose

64, die den Aus.senluftdruck abfühlt«, Sinkt dieser, bo dehnt sich die Aneroiddose und bewegt das rechte Ende des Stössel^ 52 nach rechts, wodurch die Kraft der ^eder 48 verringert wird. Bei steigendem Aussenluftdruck wird durch das Zusammendrücken der Aneroiddose 64 die Kraft der Feder 48 erhöht«

ORfGfWAi

-8-

-β -

Fig. 2 zeigt eine an sich bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmaschinen. Dieser ist eine Förderpumpe 102 zugeordnet, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter über ein Zumeßventil 104 dem Kopf 106 der Einspritzpumpe 108 zufördert. Die Förderpumpe 102, die Einspri pumpe 108 und ein Regler 110 werden von der Dieselmaschine angetrieben. Der Förderpumpe 102 ist ein Regler 112 zugeordnet,der gewährleistet, dass der Förderdruck der.Förderpumpe 102 mit steJJe/gVider Drehzahl zunimmt. Er kann daher als der drehzahlabhängige Druck über einen Fitting (70) der Kammer 60 (Fig.1) der Steuereinrichtung 26 zugeleitet werden.

Das Zumeßventil 104 wird durch einen

Lenker 114 eingestellt, der mit einer Reglerplatte 116 verbunden ist, welche um einen Schwenkpunkt 118 schwenkbar 1st Gewichte 120 bilden eine Vorspannung auf eine Büchse 122, die mit zunehmender Drehzahl ansteigt und ein Schwenken der Reglerplatte 116 umd den Schwenkpunkt 118 im Uhrzeigersinn bewirkt. In entgegengesetzter Richtung wirkt auf die Reglerplatte 116 eine Feder 124, deren axiale Lage durch einen Nocken 126 einstellbar ist. Der Nocken 126 ist an einer Droeselgliedwelle 128 gebildet, die über ein nicht dargestelltes Gestänge mit einem Bedienungspedal, beispielsweise dem Beschleunigungspedal eines Kraftfahrzeugs verbunden ist Der ^eder ist eine hohle Stoßstange 130 zugeordnet, die auf einer ortsfesten Stange 132 geführt ist. Auf einem Aussengewinde der Stoßstange 132 lttpt eine Mutter 134^iC oben

—9—

»CO β« Oö OttO

φ O O ffi O O ■" * *

eo «α ο ο ο ο © ί

»ο ο « β ο ο ο

gegabelt ist und den Nocken 126 umfasst» Bei einer Drehung der DrosselgliedwfLle 128 wird die Stoßstange 130 also auf der Führungsstange 132 hin- und herfce^wegt. Die Stoßstange 130 weist ferner einen radialen Stift 136 auf, der von einen Durchbruch 138 in einer auf der Stoßstange 130 sitzenden Büchse 140 aufgenommen wird«, Die Stoßstange 130 ist von einer Feder 142 umgeben, die zwischen der Büchse 140 und einer mit der Stoßstange verbundenen Scheibe 144 zusammengedrückt ist. Die Büchse 140 hat einen Ansatz 146_Ρ der von einer Jeder 148 umgeben ist, di© zwischen der Büchse 140 und der Reglerplatte 116 liegt«,

Wird die Drosselgliedwelle 128 im Uhrzeigersinn gedreht,»,um die Maschinendrehzahl ssu erhöhen„ so wird hierdurch durch den Nocken 126 die Mutter 134 und die Stoßstange 130 nach links bewegt und die ^eder 142 dr$el:t die Büchse 140 nach links. Die Büchse 140 veranlasst wieder-· um, dass die ^'eder 148 di© Reglerplatte 116 entgegen dem Uhr· zeigersinn verschwenkt₉ wodurch das Zumeßventil 104 geöffnet wird. Bei steigender Drehzahl zwingen die Gewichte 120 die Büchse 122 nach links, um die Reglerplatte 116 im Uhrzeiger* sinn ssu belasten. Der Regler 110 steuert damit das Zumeßventil 104, um die an der Drosselgliedwelle 128 gewählte Drehzahl einzuhalten«,

Hg₉ 3 veranschaulicht .ein Yakuum-Regel-

ventil 200, das den von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck lieferte Mit der Drosselgliedwelle 128 läuft

»,10« BAD ORIGiMAL

324H26

- ίο -

ein Nockenring 202 um. der einen Kolben 204· und einen mit ihm verbundenen ^ederteller 206 anhebt. Letzterer drückt dann eine Feder 208 zusammen, deren Kraft auf eine Membran 210 dadurch erhöht wird. Die Membran 210 trägt ein Ventil 21; das mit einer Entlüftung 214 zur Aussenluft, einem Ventilsitz 216 und einer mit diesem zusammenarbeitenden Ventilscheibe 218 versehen ist. Letztere arbeitet mit der Mündung eines Rohrs 220 zusammen, das mit einem Fittung 222 verbunden ist, welcher an die Vakuumpumpe angeschlossen ist.

Nach oben ist die Membran 210 durch die i-

Feder 208 und atmosphärischen Druck in einer Kammer 223 unterhalb der Membran belastet, während sie nach unten durch eine Feder 224 und den unteratmosphärischen Druck in einer Kammer 226 oberhalb der Membran 210 belastet ist. Überwiegen die nach unten auf die Membran 210 einwirkenden Kräfte, die nach oben wirkenden Kräfte, so wird die Membran 210 nach unten bewegt, und die mit ihr verbundenen Ventilscheibe 218 legt die Mündung des Rohres 220 frei. Es wird dann der Druck in der Kammer 226 durch die Vakuumpumpe herabgesetzt. Überwiegen dagegen die nach oben gerichteten Kräfte, so bewegt sich die Membran 210 nach oben und die Ventilscheibe 218 löst sich vom Ventilsitz 216. Über die Entlüftung 214 wird :"" durch Aussenluft der Druck in der Kammer 226 erhöht.

Wird die Kraft der Feder 208 bei einer

öffnung des Drosselglieds durch den Nockenring 202 erhöht, so wird der Druck in der Kammer 226 erhöht, also das Vakuum-

-11-

BAD ORfGfSSJAL

,-(~j*j.r

P O O β ffl β β w «Ο

ι« no»οα ο » °°

* ο» αο ο a β ο β

9 QO O O O OO

«. 11 «.

signal: verringert. Es ändert sich der Druck in der 226 direkt mit der öffnung des Drosselglieds und das Vakuumsignal invers damit«, Dieser Druck kann somit aus der Kammer 226 über einen Pitting 228 sum Fittung 34 der Steuereinrichtung 34 (Pig,1) zugeleitet werden»

Claims

General Motors Corporation,, Setroit„ Michigan, V₀St„A,

Steuervorrichtung zur Abgasrückführung bei einer Diesel«

maschine

Pateataneprüches

Λ J Steuervorrichtung zur Abgasrückführung bei einer, ein Drosselglied zur Regelung der Kraftstoff zufuhr aufweisenden Dieselmaschine, mit Einrichtungen zum Bilden eines sich mit der Stellung des Drosselglieds ändernden Druckes, Einrichtungen sum Bilden eines sich mit der Drehzahl der Maschine ändernden Druckes und einem membranbetätigten, auf Änderungen eines Steuerdrucks ansprechenden Steuerventil für die Abgasrückführung, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale;

a) Eine Steuereinrichtung (26) enthält eine erste Membran (28), die den Steuerdruck abfühlt, und eine zweite Membran (54)„ die den von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck abfühlt 5

b) ein mit der Steuereinrichtung (26) verbundenes Ventil (36) ändert den Steuerdruck im Verhältnis zum von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck und ist durch eine Peder (48) belastet, um den Steuerdruck

BAD ORIGINAL

-■2-

unterschiedlich zum von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck zu halten;

c) ein mit der ^eder (4-8) verbundenes druckempfindliches Glied (58) spricht auf den sich mit der Maschinendrehzahl sich ändernden Druck an und erhöht die Vorspannung der Feder, um bei steigender Drehzahl den Unterschied des Steuerdrucks zum von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck zu erhöhen.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass mit der -^eder (48) ein weiteres druckempfindliches Glied (64) verbunden ist und dem Aussenluftdruck ausgesetzt die Vorspannung der Feder (48) senkt, wenn der AusEenluftdruck fällte
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

d) Die erste Membran (28) begrenzt eine Steuerdruckkammer (30), die über einen Auslass (50) den Steuerdruck zum membranbetätigten Steuerventil (10) leitet;

e) die zweite Membran (54) begrenzt eine zweite Kammer (32) die über eine Verbindung (34) den von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck abfühlt;

f) der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer (30) und der in der Kammer (32) befindliche Druck abhängig von der Stellung des Drosselglieds wirken auf das mit der Feder (48) verbundene Ventil (36) mit ein<Xn**der entgegengesetzten Kräften ein;

BAD ORIGINAL ""⁵"

cm j m

g) das eine Ende der Feder (48) ist mit dem Ventil (36) verbunden und belastet dieses entgegen der Kraft durch den von der Stellung des Drosselglieds abhängigen Druck;

h) lie Steuerdruckkammer (30) hat eine Verbindung (45) zu einer Quelle unteratmosphärisehen Drucks und eine Entlüftungsöffnung (38) in der ersten Membran (28) für die zweite Kammer (32);

i) Das Ventil (36) hat ein Yentilglied (42,44)» das durch die erste Membran (28) verstellbar ist und die Verbindung (45) und die Entlüftungsöffnung (38) "steuert, inden die Verbindung (45) zum Absenken des Steuerdrucks geöffnet wird, wenn die vom Steuerdruek und der Feder (48) ausgeübte Kraft die Kraft durch den von der Stellung des Drosselgliede abhängigen Druck übersteigt ₉ oder die Entlüftungsöffnung (38) öffnet^ wenn der von der Stellung des Drosselglieda abhängig© Druck überwiegt;

k) das mit der anderen Seite der Feder (48) verbundene (Stössel 52) druckempfindliche Glied (58) begrenzt eine Kammer (60), die eine Verbindung (70) zum Abfühlen des drehzahlabhängigen Drucks hat und erhöht bei steigender Maschinendrehzahl die von der Feder (48) auf das Ventil (36) ausgeübte Kraft«

4e Steuervorrichtung nach Anspruch 3>

dadurch gekennzeichnet, dasa in den Stössel (52) eine Aneroiddose (64) eingegliedert ist₈ die bei sinkendem Aueeen= luftdruck dessen Länge und damit die auf die Feder (48) ausgeübte Kraft verringerte