SE430091B - Arrangemang for styrning av avgasrecirkulation vid en overladdad forbrenningsmotor - Google Patents

Description

20 25 30 3st is2osas4-6 2 Detta är även fallet vid ett arrangemang enligt den tyska patent- skriften 25 49 959. En EGR-ventil av dubbelmembrantyp är därvid an- ordnad att styra EGR-mängden i beroende av två i inloppssystemet belägna tryckuttag såsom ovan beskrivits.

Ovannämnda kända lösningar kan sålunda inte heller utan vidare tillämpas vid överladdade förbränningsmotorer där övertryck skall styra EGR-ventilen. _ ' 7 Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang som på ett enkelt sätt möjliggör styrning av avgasrecirkulation (EGR) vid en överladdad för- bränningsmotor av i beskrivningsingressen angivet slag, vilken avgas- återföring regleras med en ventil innefattande en förskjutbart lagrad ventilspindel som samverkar med ett membran i ett styrorgan. Membranet avskiljer en yttre kammare och en inre kammare och är anordnat påver- kas axiella förskjutningsrörelser under inverkan av motorns inloppstryck och minst en i styrorganet anbringad fjäder eller liknande, varvid den i yttre kammaren i styrorganet med en rörledning är ansluten till inlopps- 'ledningen omedelbart uppströms tomgångsläget för ett i inloppsledningen vridbart lagrat trottelspjäll, Uppfinningen kännetecknas därvid av att den inre kammaren med en rörledning är ansluten till inloppsledningen uppströms anslutningen av ledningen från den yttre kammaren men nedströms en i inloppssystemet ingående kompressor, varigenom vid ett visst över- tryck i den inre kammaren relativt den yttre kammaren fjäderns kraft- påverkan på membranet kan övervinnas och därvid bringa ventilspindeln att öppna rörledningen.

Det uppfinningsenliga arrangemanget medger att en från sugmotorer känd EGR-ventil enkelt kan modifieras till att innefatta en andra avtätad kammare, som anslutes till inloppssystemet på ovan angivet sätt. Ventilen kommer därvid att reglera EGR-mängden enbart i be- roende av tryckskillnaden mellan anslutningarna i_inloppsröret. Om båda kamrarna därvid tillföres övertryck spelar ingen roll för EGR- ventilens funktion. övriga uppfinningen utmärkande särdrag framgår av bifogade patent- krav och efterföljande beskrivning av en uppfinningen exemplifierande utföringsform. Beskrivningen utföres under hänvisning till en bifogad figur som schematiskt illustrerar det uppfinningsenliga arrangemanget.

I figuren är schematiskt visad en Ottomotor 1, som är avsedd att matas med en bränsle-luftblandning via ett inloppssystem 2 och från 10 15 20 25 30 35 82 0 58 54-6 vilken motor avgaser avledas via ett avgassystem 3. Inloppssystemet 2 innefattar en centrifugalkompressor 4 som under driftsförhållanden kan alstra övertryck i en nedströms belägen inloppsledning 6. I nämnda inloppsledning 6 är vridbart lagrat ett av föraren manövrerbart trot- telspjäll 5, varmed föraren kan reglera den till motorn 1 matade bränsle-luftblandningen. Bränslet kan tillföras inloppssystemet 2 antingen via förgasare eller via insprutningsmunstycken (ej visade).

Avgassystemet 3 innefattar en av avgaserna driven avgasturbin 7, vilken i sin tur driver kompressorn 4 via en för turbinen 7 och kom- pressorn 4 gemensam axel. En viss mängd avgaser kan återmatas till inloppsledningen 6 via en rörledning 9, som är anordnad att samverka med en reglerventil 10, fortsättningsvis benämnd EGR-ventil.

Nämnda EGR-ventil 10 innefattar ett styrorgan 8 och ett ventil- hus 20 fast förbundna med varandra. Styrorganet 8 består av två hushalvor 12,13 mellan vilka ett membran 16 är periferiellt inspänt och därvid avskiljer en inre kammare 14 och en yttre kammare 15.

Till membranets 16 centrala del är anfäst ena änden av ett ventil- organ i form av en ventilspindel 11, vars andra fria ände är ut- formad som en ventilkägla 18. Denna samverkar med ett inre ventil- säte i ventilhuset 20 i läge motsvarande rörledningens 9 ena an- slutning till ventilhuset 20. Ventilspindeln 11 är lagrad i ventil- huset 20 medelst en bussning 21. - En tätningsbälg 23 är därvid an- ordnad att förhindra avgaser intränga i styrorganets 8 inre kammare 14 via ventilspindelns 17 lagring i bussningen 21. En i yttre kam- maren 15 mellan husväggen 12 och membranet 16 anbringad skruvfjäder 22 påverkar membranet 16 och därmed ventilspindeln 11 i riktning mot ventilsätet.

Den yttre kammaren 15 är med en rörledning 26 förbunden med in- loppsledningen 6 via en anslutning 28 omedelbart uppströms trottel- spjällets 5 tomgångsläge, vilket utgöres av det i figuren visade spjäll-läget. Med en rörledning 25 är den inre kammaren 14 förbunden med inloppsledningen 6 via en anslutning 27 belägen ytterligare upp- ströms rörledningens 26 anslutning 28 men inom trottelspjällets 5 vridningsområde. Läget för anslutningen 28 relativt trottelspjällets 5 tomgångsläge avgör vid vilken motorbelastning, d v s vid vilket inloppstryck, som EGR-ventilen 10 skall öppna för återföring av av- gaser till inloppsledningen 6. Vid överladdade Ottomotorer bör nämnda 15 20 25 730 35 8205-854- 6 motorbelastning motsvara ett absoluttryck som överstiger cirka 0,3 bar (0,03 MPa), lämpligen 0,4 bar (D,D4 MPa), i inloppsledningen 6 nedströms trottelspjället. Vid en dylik motor med cylindervolymen cirka 2 dm3 erhålles detta tryck när trottelspjällets 5 mot anslut- ningarna 27,28 vända kant i tomgångsläge har ett avstånd till an- slutningen 28 på omkring 3,5 mm från centrum till centrum. I ett dy- likt fall kan trottelspjället 5 från tomgångsläget vridas cirka 10° innan dess kant 29 intager läge mitt för anslutningen 28.

Den övre anslutningen 27 är så belägen relativt anslutningen 28 att vid en motorbelastning motsvarande ett absoluttryck på cirka 1,4 bar (D,14 MPa) till 1,5 bar (0,15 MPa) i inloppsledningen 6 ned- ströms trottelspjället 5 förmedlar båda anslutningarna 27,28 väsent- ligen samma trycknivå till kamrarna 14,15. Det innebär att EGR-ven- tilen 10 under inverkan av fjädern 22 är stängd och att ingen avgas- âterföring äger rum. Vid en överladdad Ottomotor uppnås detta när anslutningen 27 förmedlar i det närmaste sanna tryck till den inre kammaren 14 som det tryck som råder uppströms trottelspjället 5. _ En dylik förmedling inträder när trottelspjället 5 bibringats vrid- ning minst cirka 40° a 500 från anslutningen 28. Vid ytterligare vridning av trottelspjället 5 erhålles ett högre inloppstryck än cirka 1,4-1,5 bar (0,14-0,15 MPa), varvid anslutningarna 27,28 bi- bringas samma trycknivâ och därvid håller EGR-ventilen 10 stängd.

Det uppfinningsenliga arrangemangets funktion vid de vid en for- donsmotor förekommande driftsfallen kan sammanfattas enligt följande.

Vid tomgång och motorbromsning befinner sig trottelspjället 5 i det i figuren visade maximalt strypande läget. Vid båda anslutningarna 27,28 råder i allt väsentligt atmosfärstryck, vilket följaktligen 8 8 även råder på bägge sidor om membranet 16. Fjädern 22 kan därigenomf via membranet 16 trycka ventilspindeln 11 med ventilkäglan 18 till anliggning mot ventilsätet i ventilhuset 20. Ventilen 10 stänger så- lunda genomloppet genom ledningen 9 och förhindrar avgasåterföring till inloppssystemet 6.

Vid vridning av trottelspjället 5 cirka 1D° från tomgångsläget 'uppnås ett läge motsvarande låg motorbelastning, varvid spjällkanten 229 befinner sig väsentligen mitt för anslutningen 28. I detta läge tillföres den yttre kamaren 15 ett lägre tryck via anslutningen 28 _än det tryck den inre kammaren 14 tillföres via dess motsvarande an- 15 20 25 30 35 82.8 5-8 5-4.- 6 siutning 27. Härigenom uppstår en tryckskiiïnad över membranet 16, viiken ski11nad reïativt snabbt kan stiga ti11 cirka 0,4-0,6 bar (0,04-0,06 MPa). Nämnda tryckskiilnad motverkar kraften från fjä- dern 22. Vid en tryckskiiinad på cirka 0,1 bar (0,01 MPa) förmår membranet 16 övervinna fjäderkraften så att ventiien 10 öppnar. Av- gaser kan därmed överföras ti11 inioppssystemet 2 via 1edningen 9.

Oberoende av om under- e11er övertryck råder vid ansiutningarna 27,28 kommer ventiien 10 att håiïas öppen under ökad motorbeiast- ning i ett deiïastområde motsvarande trotteispjäiïets 5 vridning i området me11an nämnda ansiutningar 27,28. Efter vridning cirka 450 från iäget mitt för anslutningen 28 utjämnas åter trycken vid de båda ansiutningarna 27,28, varvid tryckskiiinaden över membranet 16 försvinner. Fjädern 22 stänger därvid ventiien 10 och avgasåter- föringen genom ïedningen upphör. Fortsatt ökad motorbeiastning mot fuïïast, dvs fortsatt vridning av trotteïspjäïiet 5 mot ett mini- ma1t strypande fu11ast1äge innebär ïikartad trycknivåhöjning vid, båda ansiutningarna 27,28 utan att någon tryckskiiïnad uppstår som förmår att öppna EGR-ventiien. Föïjaktiigen håiles EGR-ventilen 10 stängd i nämnda fuiiastomrâde.

Uppfinningen är inte bunden ti11 det beskrivna utföringsexempïet utan kan inom ramen för efterföïjande patentkrav modifieras i ett fier- ta1 utföringsformer i syfte att vid en med en överïaddare utrustad för- bränningsmotor kunna åstadkomma avgasrecirkuiation oavsett om under- tryck e11er övertryck råder i inioppssystemet. Förbindeïsen me11an in- ioppsïedningen 6 och den inre kammaren 14 i styrorganet 8 medför näm- iigen att EGR-ventiien 10 håiïes öppen så ïänge som tryckfaïi råder över trotteispjäiiet 5 även om trycket i inïoppsiedningen 6 stiger över atmosfärstryck. Vid fuiiast utan tryckfaii över trotteïspjälïet 6 stänges EGR-ventiien 10 med hjäip av fjädern 22 i styrorganet 8.

Det uppfinningsenïiga arrangemanget möjïiggör avgasåterföring inom ett reïativt stort beiastningsområde, viïket är specieïït eftersträ- vansvärt vid på senare tid utveckiade bränsiesnåïa motorer med för- håïïandevis snabb förbränning. En ökad avgasinbiandning i ti11 en dyïik motor matad bränsïe-iuftbiandning minskar inte bara halten kväveoxider i motorns avgaser utan bidrar även ti11 en ökad termisk verkningsgrad, dvs iägre bränsleförbrukning så ïänge avgasinbiandningen underskrider en viss högsta nivå. Dessutom erhâïies en ïugnare och därmed tystare förbränning i motorns förbränningsrum.

Claims (5)

(10 15 20 25 30 135 a2o5as4-6 P A T E N T K R A V

1. Arrangemang för styrning av avgasrecirkulation (EGR) vid en överladdad förbränningsmotor utrustad med ett inloppssystem (2) och ett avloppsssytem (3) samt en mellan nämnda system anordnad rörled- ning (9) för återföring av avgaser till en i motorns inloppssystem (2) ingående inloppsledning (6), varvid avgasåterföringen regleras med en ventil (10) innefattande en förskjutbart lagrad ventilspindel (17) som samverkar med ett membran (16) i ett styrorgan (12), i vilket membranet (16) avskiljer en yttre kammare (15) och en inre kamnare (14) och är anordnat påverkas axiella förskjutningsrörelser under .inverkan av motorns inloppsstryck och minst en i styrorganet (12) anbringad fjäder (22) eller liknande, vilken yttre kammare (15) i tstyrorganet (12) med en rörledning (26) är ansluten till inlopps- ledningen (6) omedelbart uppströms tomgångsläget för ett i inlopps- ledningen (6) vridbart lagrat trottelspjäll (5), k ä n n e t e c k - n a t av att den inre kammaren (14) med en rörledning (25) är an- sluten till inloppsledningen (6) uppströms anslutningen av ledningen (26) från den yttre kammaren (15) men nedströms en i inloppssystemet (2) ingående kompressor (4), varigenom vid ett visst övertryck i den inre kammaren (14) relativt den yttre kammaren (15) fjäderns (22) kraftpåverkan på membranet (16) kan övervinnas och därvid bringa ventilspindeln (11) att öppna rörledningen (9),

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att anslutningen (27) av ledningen (25) till inloppsledningen (6) är (belägen inom ett vridningsområde för trottelspjället (5) mindre än 45°.

3. Arrangemang enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att anslutningen (28) av rörledningen (26) till inloppsledningen (6) är så belägen att vid trottelspjällets (5) vridning från tomgångsläget till läge mot anslutningen (28) uppträder olika tryck i anslutningarna (27,28) först när trycket i inloppsledningen (6) nedströms trottel- spjället (5) överstiger cirka 0,3 bar (0,03 MPa).

4. Arrangemang enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t av att anslutningen (27) av rörledningen (25) till inloppsledningen (6) är så belägen att vid trottelspjällets (5) vridning mellan anslutningarna (27,28) råder olika tryck vid anslutningarna (27,28) så länge inlopps- trycket nedströms trottelspjället (5) uppgår till högst cirka 1,5 bar (0,15 MPa). 8205854-6

5. Arrangemang enïigt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att ans1utningarna (27,28) är så beïägna att vid trotteïspjälïets (5) vridning från tomgångsïäget råder oïika tryck vid ansïutningarna (27, 28) så ïänge inïoppstrycket nedströms trotteïspjäïïet är meïlan cirka 0,4-1,4 bar (0,04~0,14 MPa).