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Vorrichtung zur Zuführung von Abgas zum Brennstoff-Luft-Gemisch einer
Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zuführung
von Abgas zum Brennstoff Luft-Gemisch einer Brennkraftmaschine.
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Es ist bekannt, daß durch die Zufuhr von Abgas zum Brennstoff-Luft-Gemisch
unter Umständen eine Verbesserung der Leistung und der Abgasverhältnisse erreicht
werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Abgaszufuhr ohne Zuhilfenahme von
fremden Steuermitteln, wie Druck, Temperatur u.dgl.
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bei den verschiedenen Fahrzuständen zu optimieren. Dabei muß es als
besondere Aufgabe angesehen werden, die Steuermittel für die Abgas zufuhr so auszubilden,
daß auch bei Verklemmung oder sonstiger Arretierung der Steuermittel das Gashebelgestänge
unabhängig von diesen weiterhin in beiden Richtungen bewegt werden kann. Außerdem
soll das Abgas je nach den Erfordernissen automatisch zugeführt und die Zuführmenge
des Abgases stufenlos geregelt werden.
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Diese Aufgaben werden durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die
menge des im Bereich des Drosselklappenstutzens zugeführten Abgases in Abhängigkeit
vom jeweiligen Fahrzustand und unabhängig von fremden Steuerhilfen allein von der
Bewegung oder der Stellung der Drosselklappe her im
hinblick auf
eine optimale Leistung und optimale Abgas zusammensetzung der Brennkraftmaschine
stufenlos regelbar ist.
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Bei einer besonderen Ausführung zur Zuführung des Abgases kann in
Strömungsrichtung der vom Filter her kommenden Verbrennungsluft in den Drosselklappenstutzen
neben einer Längsmittelebene ein Abgaszuführungsrohr münden, dessen Mündung durch
einen Steuerschieber verschließbar ist, der auf der Drosselklappe selbst angeordnet
ist und in ihrer geschlossenen Stellung die Mündung abschließt, sie aber bei sich
öffnender Drosselklappe immer mehr freigibt. Der hierbei verwendete Steuerschieber
kann kreisförmig gewölbt und dieser Wölbung kann die Mündung des Abgaszuführungsrohres
mit einem gleichmäßigen spaltförmigen Abstand angepaßt sein.
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Dieser Spalt dient dazu zu verhindern, daß eine Verklemmung zwischen
dem Steuerschieber und der Mündung des Abgasrohres eintreten kann. Der Steuerschieber
kann im übrigen so ausgebildet sein, daß' er in der Draufsicht eine kreisförmige
Dichtfläche aufweist, die sich zu einem schmalen Steg hin verjüngt, dessen freies
Ende bis zu einem Drosselklappenabschnitt reicht,~der bei ganz geöffneter Drosselklappe
dem Abgaszuführungsrohr am nächsten kommt.
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Bei einer anderen, ebenfalls erfindungsgemäßen Ausführungsform kann
auf der Drosselklappenwelle ein 1mitnehmer befestigt sein, der beim Verdrehen der
Drosselklappe einen Schlepphebel gegen die Kraft einer an diesem angreifenden l'ückstellfeder
mitnimmt, welcher Schieber je nach der Stellung der Drosselklappe verschwenkt, die
dementsprechend Einlaßschlitze für das Abgas mehr oder weniger freigeben oder abdecken.
Bei dieser Vorrichtung kann einer der Schieber, der mit der vom Schlepphebel verschwenkbaren
Welle drehfest verbunden ist 9 zwei Abdeckflügel aufweisen, voll
denen
der eine in der Leerlaufstellung der Drosselklappe den einen der radial zur Schieberwelle
im Drosselklappenstutzen angeordneten Einlaßschlitze abdeckt, diesen bei weiterer
Verschweiikung der Drosselklappe aber immer mehr bis ganz freigibt, dann der zweite
Abdeckflügel diesen Schlitz allmählich bis ganz abdeckt und bei einer weiteren Verschwenkung
der erste Abdeckflügel einen zweiten entsprechend angeordneten Einlaßschlitz immer
mehr bis ganz abdeckt und daraufhin diesen zweiten Schlitz immer mehr bis ganz freigibt,
wobei diese letzte Stellung, in der der zweite Abdeckflügel einen Teil des ersten
Schlitzes schon wieder freigegeben hat, der vollständig offenen Drosselklappenstellung
entspricht.
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Bei dieser Vorrichtung kann der zweite Schieber, der von der verschwenkbaren
Welle bis zu Anschlägen durch Reibung mitgenommen wird, bei einer die Drosselklappe
öffnender Scliwenkbewegung den zweiten Schlitz allmählich bis ganz freigeben und
bei einer die Drosselklappe schließenden Schwenkbewegung diesen Schlitz allmählich
bis ganz abdecken. Dieser zweite Schieber ist kaum größer als der zweite Schlitz.
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Damit bei einer Verklemmung der Schieber oder bei einer sonstigen
Behinderung einer Bewegung derselben im Bedarfsfalle weiterhin vom Fahrer Gas gegeben
werden kann, ist der Mitnehmer mit einer Sollbruchstelle versehen. Auch im anderen
Falle, wenn die Rückstellfeder durch irgendwelche Umstände die Schieber nicht mehr
in ihre Ausgangslage zurückzubringen vermag, hindert dies nicht die Rücknahme des
Gaspedals, da der Mitnehmer ja nur an dem Schlepphebel anliegt und dieser dann dem
Mitnehmer nicht zu folgen vermag.
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Die Schieber bleiben dann eben in der Stellung, die sie zuletzt eingenommen
haben.
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Da die Lagerungen der Betätigungsorgane der Gefahr der Verschmutzung
durch das Abgas ausgesetzt sind, werden die Stirnseiten der Achsen der Steuerorgane
von Federn, insbesondere von Schraubenfedern gegen Dichtflächen gedrückt, so daß
kein Schmutz an die Lagerstellen und das Abgas nicht nach außen gelangen kanal.
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Die Erfindung wird anliand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausfülirungsbeispielen in der folgenden Beschrei->ung näher erläutert, der auch
weitere Einzelheiten der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen: Fig. 1 @@@@@
Schnitt durch einen Dresselklappenstutzen mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Drosselklappe, Fig. 2 die Draufsicht auf den Drosselklappenstutzen, Fig. 3 die Draufsicht
auf den Steuerscliieber in Ilichtung des Pfeiles 2 in Fig. 1, Fig. 4 ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm
mit über dem Fahrverlauf eingetragenen Mengen des benötigten Abgases, Fig. 5 die
zweite Ausführungsform eines Drosselklappen~ stutzens nach der Erfindung, Fig. 6
eine Ansicht dieses Drosselklappenstutzens in Richtung des Pfeiles Vl in Fig. 5,
Fig. 7 - 9 die verschiedenen Stellungen der Abgas schieber im Verhältnis zu-den
daneben eingezeichneten Stellungen der Drosselklappe bei Leerlauf, Vollgas (Beschleunigung)
und Halbgas (Schiebebetrieb), Fig. 10 eine Ansicht eines Mitnehmers mit eine Sollbruchstelle
bildenden Ausnehmungen.
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In den Fig. l bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Es zeigt einen Drosselklappenstutzen 1, in den in Strömungsrichtung
der vom Filter her kommenden Verbrennungsluft in Richtung des Pfeiles 2 ein Abgaszuführungsrohr
3 eingesetzt ist. Das Abgaszuführungsrohr 3 wird von einer Klemme 4 gehalten, die
von einem T-Stück 5 abgebogen ist, dessen Flansch 6 in Schlitze 7 am oberen Rand
õ des Drosselklappenstutzens 1 eingehängt ist.
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Die Mündung 9 des Abgaszuführungsrohres 3 ist in der Darstellung der
Fig. i durch einen Steuerschieber 11 verschlossen. Der Steuerschieber li ist kreisförmig
gewölbt und dieser Wölbung ist die Mündung 9 des Abgaszuführungsrohres 3 so angepaßt,
daß zwischen der Mündung 9 des Abgaszuführungsrohres und dem Steuerschieber 11 in
jeder seiner Stellungen ein gleichmäßiger Spalt 12 verbleibt. Wie Fig. 3 zeigt,
weist der Steuerschieber 11 in der Draufsicht eine kreisförmige Dichtfläche 13 auf,
die sich zu einem schmalen Steg 14 hin verjüngt, dessen freies Ende 15 bis zu einem
Drosselklappenabschnitt 16 reicht, der bei ganz geschlossener Drosselklappe 17 dem
Abgaszuführungsrohr 3 am nächsten kommt. Der Steuerschieber 11 ist im übrigen durch
eine Brücke 18 mit der Drosselklappe 17 durch Schweißen verbunden.
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Die Fig. l bis 3 zeigen, daß bei ganz geschlossener Drosselklappe
17 auch das Abgaszuführungsrohr 3 ganz geschlossen ist. Bei sich allmählich öffnender
Drosselklappe wird auch ein immer größer werdender Querschnitt des Abgaszuführungsrohres
freigegeben, bis fast der gesamte Abgaszuführungsrohrquerschnitt frei ist, wenn
auch die Drosselklappe ganz geöffnet ist.
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Auch das zweite, in den Fig. 5 bis 10 dargestellte Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung weist einen Drosselklappenstutzen
21 auf, dem
in Richtung des Pfeiles 22 Luft zugeführt wird. Die Drosselklappe 23 sitzt auf einer
Drosselklappenwelle 24, auf der wiederum ein Mitnehmer 25 drehfest sitzt. Dieser
Mitnehmer 25 weist Einschnürungen 26 und damit eine Sollbruchstelle 27 auf. Der
Mitnehmer 25 kann beim Verdrehen der Drosselklappe 23 einen Schlepphebel 28 gegen
die Kraft einer über einen Zwischenhebel 29 am Schlepphebel 28 angreifenden Rückstellfeder
30 mitnehmen.
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Der Schlepphebel 28 ist durch die Schraube 31, die zusammen mit ihrer
butter den Zwischenhebel 29 trägt, auf eine Hülse 32 drehfest aufgeklemmt. Auf dieser
itülse sitzt auch drehfest ein erster Schieber 33, der somit zwangsläufig die Schwenkbewegungen
des Schlepphebels 28 und damit die der Ilülse 32 mitmacht. Die }hülse 32 ist über
eine Lagerbuchse 34 im Gehäusedeckel 35 gelagert, der mit Schrauben 36 am Drosselklappenstutzen
21 angeschraubt ist. In der Hülse 32 ist ein Bolzen 37 verdrehbar gelagert und trägt
drehfest mit ihm verbunden einen zweiten Schieber 38. Der Bolzen 37 macht die Schwenkbewegungen
der llülse 32 so weit mit, bis der zweite Schieber 38 in seinen Schwenkbewegungen
durch einen Anschlag begrenzt wird, da eine Schraubenfeder 39 zwischen der Hülse
32 und dem Bolzen 37, zwischen denen sie eingespannt ist, eine Reibungskraft überträgt.
Die Schraubenfeder 39 stützt sich nämlich einerseits an einer Schulter in der Hülse
32 und andererseits an einer Unterlagscheibe 41 ab, die unverdrehbar auf den Bolzen
37 aufgeschoben und von einer Sicherungsscheibe 42 gehalten wird.
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Die Schieber 33 und 38 liegen zu beiden Seiten einer Lochplatte 43,
die zwischen dem Gehäusedeckel 35 und dem Drosselklappenstutzen 21 eingelegt ist
und vOm Bolzen 37 durchstoßen wird. In der Lochplatte 43 sind nun zwei Schlitze
44 und 45 vorgesehen. Durch diese Schlitze kann das Abgas,
das vom
Abgasstutzen 46 herkommend zunächst in die Kammer 47 gelangt1 je nachdem, ob der
erste oder der zweite Schlitz oder beide Schlitze von den Schiebern 33 oder 38 freigegeben
sind, in die Gehäusekammer 48 und von dort durch in der Gehäusewandung des Drosselklappenstutzens
21 vorgesehene Öffnungen in diesen gelangen.
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Den Zusammenhang der Stellungen der Drosselklappe mit den Stellungen
der beiden Schieber und ihre jeweilige Lage zu den einzelnen Schlitzen zeigen die
Fig. 7 bis 3. Zunächst sei jedoch, um die jeweils erforderliche Menge des Abgases
keinieiizulernen, auf die Darstellung in Fig. 4 verwiesen.
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Dort ist über der Zeit die Geschwilldigkeit eines Kraftfahrzeuges
mit Beschleunigungs- und Verzögerullgsphasen dargestellt. Leber der entsprechenden
v/t-Iiurve 51 ist auch die Abgaskurve 52 eingezeichnet, die erkennen läßt, in welchen
Bereichen viel, weniger oder gar kein Abgas benötigt wird. So wird beispielsweise
in der Beschleunigungsphase zwischen der 20. und der 34. Sekunde viel Abgas benötigt.
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In dem folgenden Abschnitt zwischen der 34. und der 49. Sekunde bleibt
die Geschwindigkeit gleich, es müssen also nur Reibungswiderstände überwunden werden.
Iiierzu wird weniger Abgas benötigt. In dem nun folgenden Abschnitt zwischen der
49. und der 61. Sekunde läuft das Fahrzeug bergab im Schiebebetrieb. In dieser Zeit
wird überhaupt kein Abgas benötigt. Von der Gr. bis zur 75. Sekunde wird wieder
die Geschwindigkeit beibehalten und demgemäß wenig Abgas benötigt.
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Daraufhin von der 75. bis zur 104. Sekunde wird das Fahrzeug energisch
beschleunigt und daher sehr Viel Abgas benötigt.
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Beim anschließenden Schiebebetrieb wird wieder wenig Abgas benötigt.
Um diesen Abgasbedarf in der erforderlichen Weise im Zusammenhang mit dem Beschleunigungs-
oder Xerzögerungsvorgang sicherzustellen, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung
in der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Weise.
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Der erste Schieber 33 hat zwei Abdeckflügel 53 und 54.
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Die Größe des Ausschnittes 55 zwischen den beiden Abdeckflügeln 53
und 54 kann für jedes einzelne Fahrzeug oder für jeden Fahrzeugtyp durch eine Fahrerprobung
festgelegt werden.
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In der in Fig. 7 dargestellten leerlaufstellung der Drosselklappe
24 deckt der erste Abdeckflügel 53 des ersten Schiebers 33 den ersten Einlaßschlitz
44 ab. Der zweite Einlaßschlitz 45 wird in dieser Stellung der Drosselklappe 23
vom zweiten Schieber 38 abgedeckt. In dieser Stellung der Drosselkl,appe und der
Schieber kommt also kein Abgas in den Drosselklappensttzen 21.
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Bei einer Verschwenkung der Drosselklappe 23 wird der erste Ein1aßschlit
44 vom ersten A1rdeckflügel 53 des ersten Schiebers 33 durch die Verschwen1zung
desselben immer mehr freigegeben, bis er schließlich ganz frei ist, wenn der Ausschnitt
55 über dem ersten Einlaßschlitz 44 liegt. Zur gleichen Zeit wird auch der zweite
Schieber 38 mitgenommen und gibt in gleicher Weise den zweiten Einlaßschlitz 45
frei.
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Bei immer weiter geöffneter Drosselklappe kann der erste Abdeckflügel
53 auch den zweiten Einlaß schlitz 45 erreichen und diesen allmählich abdecken.
Vorher hat aber schon der £weite Abdeckflügel 54 den ersten Einlaßschlitz 44 erreicht
und diesen allmählich abdeckt. Bei noch weiterer Beschleunigung überfährt der erste
Abdeckflügel 53 schließlich den zweiten Einlaßschlitz 45 und öffnet ihn, während
zur gleichen Zeit der zweite Abdeckflügel 54 den ersten Schlitz 44 von der anderen
Seite her zum Teil freigibt, so daß bei voller Beschleunigung, also bei Vollgas,
und ganz geöffneter Drosselklappe sich die in Fig. 8 dargestellte Schieberstellung
ergibt, bei der der zweite Einlaßschlitz 45 ganz und der erste Einlaßschlitz 44
zl1m Teil geöffnet ist. Bei der
letzten Schwenkphase des ersten
Schiebers 33 ist der zweite Schieber 38 schon an der Gehäusewand angestoßen und
läßt sich daher nicht mehr weiter verdrehen.
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Wird nach einer Beschleunigung die Drosselklappe 23 wieder in Schließstellung
verschwenkt, so folgen dieser Schwenkbewegung durch die Kraft der Rückstellfeder
30 die Schieber 33 und 38 nach. In Fig. 9 ist eine solche Halbgasstellung der Drosselklappe
und damit auch die Stellung der Schieber dargestellt, die sie bei Schiebebetrieb
einnehmen. Beim Zurückverschwenken der Schieber unter der Kraft der Rückstellfeder
30 werden beide nämlich wieder zurückverschwenkt, so daß der erste Einlaßschlitz
44 durch den zweiten Abdeckflügel 54 des ersten Schiebers 33 und der zweite Einlaßschlitz
45 durch den zweiten Schieber 38 verschlossen wird. Ein weiteres Zurückschwenken
des zweiten Schiebers 38 ist nicht möglich, da seine Rückschwenkbewegung durch einen
Anschlag 56 oder durch sein Anschlagen an einer Gehäusewand begrenzt wird.
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Damit bei einem Verklemmen der Schfebereinrichtung der Fahrer trotzdem
noch weiter Gas geben kann, obwohl sich der Schwenkhebel 28 nicht mehr weiterverschwenken
läßt, ist der Mitnehmer 25 durch Ausnehmungen 26 mit einer Sollbruchstelle 27 versehen,
so daß der Mitnehmer in einem solchen Bedarfsfalle abbrechen kann. Andererseits
kann durch die Anschlagverbindung der Drosselklappe über den Mitnehmer zum Schlepphebel
die Drosselklappe und der Mitnehmer jederzeit zurückgeschwenkt werden, auch wenn
der Schlepphebel und damit die Schieber nicht mehr folgen können. Sie bleiben dann
lediglich in der vorher eingenommenen Stellung stehen.
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Der zweite Schieber 38 ist gerade so groß, daß er den zweiten Einlaßschlitz
45 gut abdecken kann.
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Die in die lIülse 32 eingesetzte Schraubenfeder 39 hat noch den Vorteil,
daß die Stirnflächen der Achsen an entsprechende Gegenflächen angedrückt werden,
so daß kein Schmutz an die Lagerstellen gelangen kann. Dies ist hier bedeutt1ngsvoll,
da die Lagerung der Betätigungsorgane der Gefahr der Verschmutzung durch das Abgas
leicht ausgesetzt ist. Im übrigen wird durch diese Feder eine Dichtfunktion hervorgerufen,
so daß auch Abgase n-i ch t nach augen gelangen können.