DE3545811A1

DE3545811A1 - Anordnung zur auspuffgasrueckfuehrung fuer einen motor

Info

Publication number: DE3545811A1
Application number: DE19853545811
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Tama Tokio/Tokyo Sugiura
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-12-25
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1986-07-03
Also published as: JPS61152955A; US4683863A; GB2169348B; DE3545811C2; GB2169348A; GB8531494D0

Description

5/209 J Fuji Jukogyo K.K

Anordnung zur Auspuffgasrückführung für einen Motor Priorität: 25. Dezember 1984 Japan 59-277674

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auspuffgas rückführung (EGR) für einen Motor eines Kraftfahrzeugs.

Bei einer EGR-Anordnung für einen Motor mit einer EGR-Mündung stromaufwärts eines Drosselventils bei dessen geschlossener Stellung neigt die Menge des rückgeführten Auspuffgases dazu, übermäßig zu sein, wenn der Motor leicht ' bei astet ist, und unzulänglich zu sein, wenn er schwer belastet ist. Eine solche Tendenz ist besonders merklich bei einer EGR-Anordnung eines Motors mit einem Turbolader.

Die JP-GM-OS 53-35317 offenbart eine Anordnung, bei welcher verhindert wird, daß die Menge der rückgeführten Auspuffgase während leichter und mittlerer Last des Motors ansteigt. Die Anordnung hat jedoch konstruktive Nachteile, wie der Umkehrung einer in einem EGR-Ventil vorgesehenen Membran.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte EGR-Anordnung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile vermieden werden, indem die Auspuffgasrückführung in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit der Motorlast und der Drehzahl für einen Motor mit Turbolader als auch für einen Motor mit normaler Ansaugung geregelt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispie lhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erf i ndung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Druckkennlinie der EGR-Anordnung der Erfindung für einen üblichen Motor,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kennlinie der Druckdifferenz in einem EGR-Ventil der EGR-Anordnung/ die aus Fig. H abgeleitet ist,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Druckkennlinie der EGR-Anordnung für einen Motor mit Turbolader und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Kennlinie der Druck differenz in dem EGR-Ventil des Motors mit Turbolader, die aus Fig. 4 abgeleitet ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein Vergaser eines Motors versehen mit einem Drosselventil 1 in einem Ansaugkanal 1a, einer EGR-Mündung 2 unmittelbar über dem oberen Schwenkende des Drosselventils 1 in seiner geschlossenen Stellung, einer Regelmündung 3 an einer bestimmten Stelle, beispielsweise etwa 15 gegenüber der geschlossenen Stellung, unter dem unteren Schwenkende und einer Abflußmündung 4 stromaufwärts des Drosselventils 1. Ein EGR-Ventil 5 ist in einer Leitung 9 vorgesehen, die eine Auspuffverzweigung 10 mit einer Ansaugverzweigung 11 zum öffnen und Schließen der Leitung 9 verbindet. Das EGR-Ventil 5 enthält obere und untere Vakuumkammern 5a und 5b, die durch eine durch eine Feder vorgespannte Membran 5c begrenzt sind. Die obere Vakuumkammer 5a steht in Verbindung mit der EGR-Mündung E über eine Leitung 2a und die untere Vakuumkammer 5b steht mit der Abflußmündung 4 über eine Leitung 12 und eine Druckregeleinrich tung 6 in Verbindung. Die Druckregeleinrichtung enthält öffnungen A und B, die in der Leitung vorgesehen sind. An die untere Vakuumkammer 5b wird der Druck zwischen den Mündungen A und B angelegt. Die Membran 5c ist an einem Ende eines Ventilstößels 5d befestigt, dessen gegenüberliegendes Ende an einem konischen Ventilkörper 5e befestigt ist.

Die EGR-Mündung 2 steht auch in Verbindung mit einem Druckregelventil 7, das den Druck, der an der unteren Vakuumkammer 5b

des EGR-VentiLs 5 anliegt, über die Druckrege Leinrichtung 6 regeLt. Das Druckregelventil 7 enthält obere und untere Vakuumkammern 7a und 7b, die durch eine Membran 7c, die durch eine Feder vorgespannt ist, begrenzt sind. Die obere Kammer 7a steht in Verbindung mit der EGR-Hündung 2 über die Vakuumleitungen 7f und 2a und die untere Vakuumkammer 7b steht in Verbindung mit der Regeleinrichtung 6 an deren unterem Ende über eine Leitung 7e. Innerhalb der Kammer 7b ist eine an der Membran 7c befestigte Ventilplatte 7g nahe einer Endmündung 7d einer Vakuum Leitung 3a, die mit der Regelmündung 3 verbunden ist, angeordnet. Eine Feder 7s drückt die Membran 7c nach unten und schließt dadurch die Mündung 7d. Die Mündung 7d wird geöffnet, wenn der Druck Pa2 in der oberen Kammer 7a niedriger als der Druck Pb2 in der unteren Kammer 7b ist. Das untere Ende der Druckreguliereinrichtung 6 steht in Verbindung mit der Abflußmündung 4 durch eine Leitung 12.

Die Arbeitsweise der EGR-Anordnung ist wie folgt. Wenn das Drosselventil 1 während des Leerlaufs geschlossen ist, wird der Atmosphärendruck an die Vakuumkammer 7a des Druckregelventits 7 über die Leitungen 2a und 7f und an die Vakuumkammer 5a des EGR-VentiIs■5 über die Leitung 2a angelegt. Der Druck Pa2 ist deshalb höher als der Druck Pb2, der vom Vakuum an der Regelmündung 3 abhängt. Die Mündung 7d wird demgemäß durch die VentilpLatte 7g der Membran 7c geschlossen. In gleicher Weise ist der Druck Pa1 in der Vakuumkammer 5a des EGR-Ventils 5 höher als der Druck Pb1 in der Kammer 5b, so daß die Membran 5c nach unten gedrückt wird. Der VentiIkörper 5e ist demgemäß in Berührung mit dem Ventilsitz 5f, was bewirkt, daß die Rückführlei tung 9 geschlossen wird.

Wenn das Drosselventil teilweise geöffnet wird, wird der Druck an der EGR-Mündung 2 ein Vakuum, das an der Kammer 7a anliegt.

Wenn der Druck Pa2 in der Kammer 7a unter einen vorbestimmten Wert kommt, werden die Membran 7c und damit die VentilpLatte

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7g gegen die Feder 7s angehoben, um die Mündung 7d zu öffnen. Der Druck an der Mündung 3 wird somit an die untere Vakuumkammer 7b angelegt. Wenn der Druck Pb2 unter den vorbestimmten Wert kommt, werden die Membran 7c und die Ventilplatte 7g nach unten durchgebogen, wodurch die Mündung 7d geschlossen wird. Das Druckregelventil 7 ist deshalb in der Lage, die Differenz zwischen den Drücken Pa2 und Pb2 konstant zu halten. Die Differenz ist somit der vorbestimmte Wert des Ventils 7, wobei die Luft in der unteren Vakuumkammer 7b durch die öffnungen A und B zu der Abflußmündung 4 abfließt, wodurch der Druck Pb2 verringert wird. Der Druck an der Stelle zwischen den öffnungen A und B wird an die untere Vakuumkammer 5b des EGR-Ventils 5 angelegt. An die obere Kammer 5a sowie an die EGR-Mündung 2 wird das Vakuum angelegt, so daß sich die Membran gegen die Feder anhebt, um den Ventilkörper 5e von dem Ventilsitz 5f abzuheben. Die Auspuffgase werden demgemäß von der Auspuffverzweigung 10 zu der Ansaugverzweigung 11 über das EGR-Ventil 5 und die Leitung zurückgeführt. Das Anheben des VentiI körpers 5e hängt von der Differenz zwischen den Drücken Pa1 und Pb1 ab.

Die Kennlinien der Drücke Pa1, Pb1, Pa2 und Pb2 sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Der Druck kann in fοIgender Weise angegeben werden:

Pa2 - Pb2 = konstant

Pb1 = Pb2 χ A/CA+B),

worin A und B jeweils die wirksamen Querschnitte der öffnungen A und B sind. Deshalb wird der Druck Pb1 durch den Durchmesser der öffnungen A und B bestimmt.

Wenn das Drosselventil unter der Regelmündung geöffnet ist, ist der Öffnungsgrad durch 8a in Fig. 2 bezeichnet, wobei der Druck Pb2 der Atmospharendruck wird. Die Differenz Pa1 - Pb1 wird größer, siehe Fig. 3, so daß der Ventilkörper 5e, der durch die Druckdifferenz Pa1 - Pb1 gesteuert wird, voll geöffnet wird, um eine größere Menge von Auspuffgasen zurückzuführen. Der schraffierte Bereich in Fig. 2 zeigt die Differenz Pa1 - Pb1 und

der schraffierte Bereich der Fig. 3 zeigt das Anheben des EGR-VentiLs. Die horizontale gestrichelte Linie stellt den Einstelldruck des EGR-Ventils dar, der durch die Feder und die Membran bestimmt ist.

Die Kennlinien der Drücke Pa1, PbI, Pa2 und Pb2 in einem Motor mit einem Turbolader sind in Fig. 4 gezeigt. Da der b'ffnungsgrad des Drosselventils 1 ansteigt, werden der Druck an der Abflußmündung 4 und entsprechend der Druck Pb2 größer als der Atmosphärendruck in Abhängigkeit von dem Anstieg des Vorverdichterdrucks. Deshalb ist Pa2 - Pb2 nicht langer ein konstanter Wert, der durch das Druckrege lventiI 7 bestimmt ist, so daß P = Pa1 - Pb2 erhöht wird.

Der Druck Pb1 in der unteren Vakuumkammer 5b hängt von dem Gleichgewicht zwischen dem Druck Pb2 in der unteren Vakuumkammer 7b und dem Druck stromaufwärts des Drosselventils 1 ab. Die Kennlinie der Druckdifferenz Pa1 - Pb1 ist in Fig. 5 gezeigt. Das EGR-Ventil wird somit in einem weiten Bereich der Drosselventilöffnung. geöffnet.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß die EGR-Anordnung der Erfindung mit einen Druckrege I venti I versehen ist, um an das EGR-Ventil-einen geeigneten Betriebsdruck anzulegen. Die Menge der Auspuffgasrückführung wird somit in Übereinstimmung mit den Fahrzuständen geregelt, wodurch die Fahrfähigkeit und die wirksame Verringerung der Bildung von NOx verbessert werden. In einem Motor mit einem Turbolader wird des weiteren die Menge des rückgeführten Gases durch Anlegen des Turbo laderdrucks in Abhängigkeit von der Motorlast in geeigneter Weisegeregelt.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

/11 Anordnung zur Auspuffgasruckführung für einen Motor mit

Leinem Drosselventil in einem Ansaugkanal, gekennzeichnet durch

einen AnsaugkanaI mit einer EGR-Mündung, die nahe der stromaufwärtigen Seite des Drosselventils bei dessen geschlossener Stellung angeordnet ist, mit einer Regelmündung, die an einer Stelle stromabwärts des Drosselventils in der geschlossenen Stellung vorgesehen ist, und mit einer Abflußmündung, die stromaufwärts des Drosselventils vorgesehen ist,

ein EGR-Ventil zum Rückführen von Auspuffgasen zu dem Ansaugkanal,

wobei das EGR-Ventil eine Membran aufweist, die eine erste Kammer, an welche der Druck an der EGR-Mündung angelegt wird, und eine zweite Kammer, an welche der Druck an der Abflußmündung angelegt wird, begrenzt, und einen Venti I körper, der mit der Membran zum Regeln der Menge der rückgeführten Gase verbunden ist,aufweist,

ein Regelventil mit einer Membran, die eine erste Regelkammer und eine zweite Regelkammer begrenzt, und mit einer an der Membran vorgesehen Ventileinrichtung,

wobei an die erste Regelkammer der Druck an der EGR-Mündung angelegt wird, an die zweite Regelkammer der Druck an der Regelmündung über eine erste Leitung mit einer Endmündung und der Druck an der Abflußmündung über eine zweite Leitung angelegt werden, und die Ventileinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die Endmündung der ersten Leitung öffnet, wenn die Differenz

zwischen den Drücken in der ersten und der zweiten Rege L kammer einen vorbestimmten Wert übersteigt, und

DruckregeLeinrichtungen, um den Druck in der zweiten Regelkammer niedriger als den Druck in der zweiten Kammer des EGR-Ventils zu machen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die VentiLeinrichtungen eine VentiLp Latte aufweisen, die an der Membran zum SchLießen der Endmündung der ersten Leitung angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die DruckregeLeinrichtungen öffnungen aufweisen, die in der zweiten Leitung vorgesehen sind.