DE3931812C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 25 49 959 bekannt.

Die in einem solchen Abgasrückführventil eingebaute Membran er­ trägt materialbedingt nur eine bestimmte maximale Temperaturbe­ lastung. Bei einer Überschreitung der zulässigen Temperatur­ grenze besteht die Gefahr einer Beschädigung der Membran. Die­ ses Problem wurde bisher dadurch gelöst, daß an einer beliebi­ gen Stelle des Motors in dem Motorgehäuse eine Temperatur fest­ gelegt wurde, bei deren Überschreitung der auf die Membran wir­ kende Unterdruck abgebaut wurde, wodurch das Abgasrückführven­ til automatisch unter dem nur noch wirksamen Druck der Feder schloß. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die ge­ messene Temperatur lediglich eine experimentell ermittelte Re­ ferenztemperatur für die an der Membran zu erwartende Tempera­ tur ist. Es liegt bei dieser Methode also eine relativ hohe Un­ sicherheit in bezug auf eine richtige Erfassung der Temperatur an der Membran vor. Dies bedeutet wiederum, daß als Sicherheit gegen ein Zerstören der Membran die Grenztemperatur an der Re­ ferenzstelle so niedrig angesetzt werden muß, daß auch im un­ günstigsten Fall an der Membran selbst die zulässige Temperatur nicht überschritten wird. Ein Messen der Membrantemperatur selbst, um diese als direktes Maß für die Steuerung bzw. Aufhe­ bung des Unterdruckes bei Überschreiten der zulässigen Membran­ temperatur zu benutzen, ist mit einem Aufwand verbunden, der aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel nicht in Kauf genom­ men werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schließen des Abgasrückführventiles bei unzulässig hoher Mem­ brantemperatur auf möglichst einfache und in bezug auf ein vollständiges Ausschöpfen des zulässigen Temperaturbereiches sichere Weise zu ermöglichen, wobei es darüber hinaus auch noch möglich sein soll, bei niedrigen Außentemperaturen das Abgasventil auch in solchen Motorbetriebszuständen geschlossen zu halten, in denen es aufgrund des von jenen Betriebsdaten abhängigen Un­ terdruckes eigentlich bereits geöffnet wäre.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf die Membran des Abgasrückführventils wirkende Kraft der Feder temperaturabhän­ gig ist.

Die auf der Membran aufliegende Feder ist über diesen Kontakt etwa der gleichen Temperatur ausgesetzt wie die Membran, wo­ durch eine exakte Einhaltung der materialbedingt vorgegebenen oberen Grenztemperatur der Membran mit hoher Genauigkeit mög­ lich ist.

Da es hauptsächlich darauf ankommt, das Ventil dann und nur dann zu schließen, wenn die obere von der Membran ertragbare Grenztemperatur erreicht ist, ist es zweckmäßig, die Tempera­ turabhängigkeit der Feder erst kurz vor Erreichen dieser Grenz­ temperatur wirksam werden zu lassen, während in dem darunter­ liegenden Temperaturbereich die Federkraft im wesentlichen un­ verändert bleibt.

Die Temperaturabhängigkeit der Federkraft muß zur Sicherung der Membran gegen Überhitzung in einem vorgegebenen oberen Tempera­ turbereich so ausgelegt sein, daß die Federkraft mit zunehmen­ der Temperatur zunimmt.

Ferner kann für einen unteren Temperaturbereich die Tempera­ turabhängigkeit so eingestellt sein, daß die Federkraft ab ei­ nem unteren Temperaturgrenzwert mit fallender Temperatur eben­ falls zunimmt. Die zuletzt genannte Einstellung ist interessant für ein Starten und Anlaufen eines kalten Motors, beispielswei­ se dem Starten eines auf Temperaturen unter 0 Grad Celsius lie­ genden Motors. In diesen Fällen ist motorbetriebsbedingt teil­ weise eine Unterbindung einer Abgasrückführung auch dann ge­ wünscht, wenn sie nach der motorbetriebsabhängigen, meist über Unterdruck erfolgenden Steuerung an sich bereits erfolgen würde.

Zwischen einem oberen und unteren Temperaturbereich, in dem die Federkraft in der vorbeschriebenen Weise temperaturabhängig ist, sollte in allen Fällen ein mittlerer Temperaturbereich liegen, in dem die Federkraft temperaturabhängig bleibt, damit das Ventil ausschließlich über den an dem Membran angelegten Unter­ druck motorbetriebsabhängig gesteuert werden kann. Die motorbe­ triebsabhängige Steuerung kann selbstverständlich anstatt über einen Unterdruck auch über ein beliebiges anderes Steuermedium erzielt werden.

Die gewünschte Temperaturabhängigkeit der Membran-Feder kann dadurch erzielt werden, daß die Feder aus einem Memory-Material besteht, das durch auf bestimmte Temperaturbereiche einstellba­ re Materialeigenschaftsänderungen temperaturabhängig unter­ schiedliche Federkräfte erzeugt.

Da bei Memory-Materialien die Temperaturbereiche, in denen Mate­ rialeigenschaftsveränderungen ablaufen, in der Regel relativ beschränkt sind, können mehrere Federelemente aus unterschied­ lich eingestellten Memory-Materialien hintereinandergeschaltet werden.

Bei Verwendung eines Memory-Materials für die Membranfeder empfiehlt sich die Verwendung einer Schraubenfeder.

Eine temperaturabhängige Veränderung der Federkraft läßt sich auch durch den Einsatz von Bimetall-Materialien verwirklichen. Dabei können die Bimetall-Materialien beispielsweise in Form von gegebenenfalls hintereinander geschalteten Tellerfedern eingesetzt werden. Möglich ist auch eine Kombination einer üblichen in der Federkraft nicht temperaturabhängigen Schrau­ benfeder mit sich temperaturabhängig verformenden Bimetall- Elementen. In Fällen einer solchen Kombination sollte das Bime­ tall möglichst direkten Kontakt zu der Membran haben, um Tempe­ raturgleichheit mit der Membran zu besitzen. Auch Federn aus Memory-Material lassen sich mit Bimetall-Elementen kombinieren.

Verschiedene Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung darge­ stellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Abgasrückführventil mit einer deren Membran beaufschlagenden Feder aus Memory- Material,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Membranbereiches aus der Fig. 1 für eine Kombination der Membran-Feder mit einem Bime­ tall-Element und

Fig. 3 eine Variante eines Bimetall-Einsatzes nach Fig. 2.

Der rückgeführte Abgas-Teilstrom durchströmt das Abgasrück­ führventil durch einen Kanal 1. Der Strömungsquerschnitt dieses Kanals 1 ist durch einen Ventilstößel 2 veränderbar. Der Ventilstößel 2 ist starr und kraftschlüssig mit einer Membran 3 verbunden. Auf diese Membran 3 wirken Kräfte in entgegengesetz­ ter Richtung, nämlich einmal die Kraft einer schraubenförmig gewundenen Feder 4 und zum anderen die Kraft eines Motorbe­ triebsabhängig geregelten Unterdruckes 5. Dabei wirkt die Kraft der Feder 4 in Richtung auf ein Schließen des Ventils und die Kraft des Unterdruckes in Richtung auf ein Öffnen des Ventils.

Bei Einsatz eines Memory-Materiales für die schraubenförmig ge­ wundene Feder 4 wird ein solches Material eingesetzt, bei dem bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur, die bei­ spielsweise je nach Material der Membran 3 zwischen 150 und 200 Grad Celsius angesetzt sein kann, eine Längung des gewundenen Federdrahtes mit einer daraus resultierenden Federkraftver­ größerung einsetzt.

Da bei den üblichen Memory-Materialien eine Längung bei Über­ schreiten eines Temperaturwertes nicht schlagartig einsetzt, sondern sich über einen bestimmten Temperaturbereich von bei­ spielsweise 20 bis 30 Grad abspielt, ist ein allmähliches Schließen des Ventiles über jenen Veränderungstemperaturbereich des Memory-Materiales möglich.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist zwischen die Feder 4, die aus Memory- oder Nicht-Memory-Material bestehen kann, und die Membran 3 ein Bimetall-Element 6 eingesetzt. Dieses Bimetall- Element 6 krümmt sich mit zunehmender Temperatur und bewirkt damit eine Verringerung der Einspannlänge der Feder 4, was wie­ derum eine Erhöhung der auf die Membran 3 einwirkende Fe­ derkraft zur Folge hat.

Ist beabsichtigt, bei kalten Motortemperaturen, ein den Unter­ druck an der Membran 3 ignorierendes Schließen des Abgasrück­ führventiles zu erhalten, ist das Bimetall-Element 6 lediglich so auszulegen, daß es bei entsprechend niedriger Temperatur die Einspannlänge der Feder 4 geringer als bei höherer Temperatur hält.

Mit einer Ausführung des Bimetall-Elementes 6 nach Fig. 3 läßt sich eine Erhöhung der Federkraft erst ab einer vorgegebenen Temperatur erreichen. Zu diesem Zweck liegt die Feder 4 zu­ nächst in dem neutralen sich nicht verformenden Bereich des Bi­ metall-Elementes 6 an, während der sich verformende Bereich des Bimetalles zunächst noch keinen Kontakt zu der Feder 4 besitzt. Nach Erreichen des vorgegebenen Temperaturwertes kommt der sich verformende Bereich des Bimetall-Elementes 6 dann in Kontakt mit der Feder 4 und verkürzt danach bei weiterem Tempe­ raturanstieg die Einspannlänge der Feder 4, um dadurch die in einem festgelegten oberen Temperaturbereich gewünschte Feder­ kraftverstärkung auszulösen.

Claims (9)

1. Abgasrückführeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, ins­ besondere einen Dieselmotor, bei der durch eine mit einem fe­ derbelasteten Abgasrückführventil absperrbare Leitung ein Ab­ gas-Teilstrom in die Brennräume des Motors zugeführt wird, wobei die Feder des Abgasrückführventils gegen eine einem von den Mo­ torbetriebsdaten abhängigen Unterdruck ausgesetzte Membran mit dem Unterdruck entgegengerichteter Kraft drückt, wobei bei Überschuß der Federkraft das Ventil geschlossen und bei Über­ schuß der Kraft des Unterdruckes je nach Höhe dieses Überschus­ ses das Ventil teilweise bis vollständig geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Membran (3) wirkende Kraft der Feder (4) tem­ peraturabhängig ist.

2. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabhängigkeit der Feder (4) auf bestimmte Tem­ peraturbereiche beschränkt ist.

3. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) dem Einfluß der Temperatur der Membran (3) ausgesetzt ist.

4. Abgasrückführeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft oberhalb einer vorgebbaren Temperatur zu­ nimmt.

5. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft unterhalb einer vorgebbaren Temperatur zu­ nimmt.

6. Abgasrückführeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft in einem unteren und oberen Temperaturbe­ reich zunimmt und in einem größeren Bereich im wesentlichen konstant bleibt.

7. Abgasrückführeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) aus bei unterschiedlichen Temperaturen bei gleicher Einspannlänge unterschiedliche Federkräfte ausübenden Memory-Material besteht.

8. Abgasrückführeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) aus mehreren hintereinander geschalteten Ele­ menten im Temperaturverhalten unterschiedlich eingestellter Me­ mory-Materialien zusammengesetzt ist.

9. Abgasrückführeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) mit Bimetall-Elementen (6) zusammenwirkt oder aus diesen gebildet ist.