DE2359809C2

DE2359809C2 - Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2359809C2
Application number: DE2359809A
Authority: DE
Inventors: Dale A. Plymouth Mich. Kolody
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1982-09-16
Also published as: AU5937373A; US3783847A; GB1410847A; DE2359809A1; JPS49100420A; CA984248A; JPS549256B2; AU451679B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine, Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine Von Kraftfahrzeugen, mit einem in eine an den Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine angeschlossen ne Rückleitung für die Auspuffgase eingebauten Regelventil, das mittels einer an zwei durch die Drosselklappe des Vergasers der Brennkraftmaschine nacheinander aufsteuerbare Ansaugschlitze im Ansaugrohr über eine Saugdruckleitung angeschlossenen Servovorrichtung betätigbar ist.

Bei einer aus der FR-PS 20 88 638 bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art ist die Saugdruckleitung der Servovorrichtung des Regelventils direkt an die beiden Ansaugschlitze des Ansaugrohres des Vergasers angeschlossen. Damit wird der Saugdruck in Abhängigkeit von der Verstellung der Drosselklappe aus der Schließlage in die voll geöffnete Drehlage progressiv an die Servovorrichtung des Kegelventils zugeleitet, womit dieses entsprechend progressiv geöffnet und damit die Rezirkulation der Auspuffgase zunehmend gesteigert wird. Eine solche ausschließlich von dem im Ansaugrohr des Vergasers vorherrschenden Saugdruck abhängige Rezirkulationsregelung der Auspuffgase, die zu einer Verringerung der in diesen enthaltenen Schadstoffe beitragen soll, läßt unberücksichtigt, daß einzelne Fahrzustände der Maschine den Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen unterschiedlich stark beeinflussen. So ergibt sich beispielsweise unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen der Maschine ein erhöhter Schadstoffantei! in den Auspuffgasen, der dann noch eher erhöht als verringert wird, wenn bei einem dann anfänglich vorherrschenden stärkeren Saugdruck die Auspuffgase in anteilig zu großen Mengen in den Ansaugkrümmer der Maschine rückgeleitet werden. Dadurch wird außerdem der Brennstoffhaushalt nachtei.ig beeinflußt, weil mit dieser anteilig dann in zu großen Mengen erfolgenden Rückleitung der Auspuffgase eine entsprechend verringerte Menge des Luft-Brennstoff-Gemisches zur Ansaugung kommt, woraus sich verringerte Fahrqualitäten und eine ungleichmäßige Verteilung des Brennstoffes an die einzelnen Zylinder der Maschine ergeben. Mittels der bekannten Vorrichtung kann daher der Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen nur entsprechend unvollkommen verringert werden.

Aus der DE-OS 20 12 938 ist eine auf die Verhältnisse bei der Beschleunigung und der Bergauffahrt des Kraftfahrzeuges, also auf Fahrbjdingungen, bei denen in der Regel in hinreichend engeren Grenzen kontrollierte Saugdruckverhältnisse vorherrschen, abgestimmte Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der in die Rückleitung für die Auspuffgase ein Regelventil eingebaut ist, das mittels eines Solenoids betätigt wird, in dessen Stromkreis ein von den Saugdruckverhältnissen im Ansaugkrümmer der Maschine abhängiger Druckschalter sowie ein weiterer, von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Schalter liegen. Die Rückleitung der Auspuffgase wird daher bei dieser Vorrichtung nur bei den für diese beiden Schalter unter solchen speziellen Fahrbedingungen maßgeblichen Stellgrößen für eine optimalere Verringerung der enthaltenen Schadstoffe bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Anteil an Schadstoffen in den Auspuffgasen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Startbedingungen ohne einen nachteiligen Einfluß auf die Fahrzustände des Kraftfahrzeuges auf ein optimales Minimum reduziert wird. Dabei wird berücksichtigt, daß sich die temperaturabhängig unterschiedlichen Startbedingün* gen einer Brennkraftmaschine nicht nur im Leerlauf der Maschine so lange auswirken, bis deren Warmlaufen abgeschlossen ist, vielmehr können diese Startbedingungen auch dann noch eine gewisse Zeit anhalten,

wenn nach dem Starten der Maschine das Kraftfahrzeug unmittelbar in Bewegung gesetzt wird, wobei dann die Gangschaltungen des Fahrzeuggetriebes höhergestellt werden, bis der Direktgang erreicht ist. Nur bei dem doch meistenteils beibehaltenen Fahren im Direktgang des Fahrzeuggetriebes kann daher die Rezirkulation der Auspuffgase für eine optimale Verringerung der enthaltenen Schadstoffe geregelt werden.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, in daß die Saugv'.mckleitung der Senkvorrichtung des Regelventils mittels einer mindestens temperaturgesteuerten Schalteinrichtung wahlweise an einen der beiden Ansaugschlitze des Ansaugrohres des Vergasers anschließbar ist, und daß während des Anschlusses der Saugdruckleitung an den später zum Ansaugbereich des Ansaugrohres hin aufsteuerbaren zweiten Ansaugschlitz der früher aufsteuerbare erste Ansaugschlitz über die Schalleinrichtung an eine zur saugdruckabhängigen Verstellung des Zündverteilers der Maschine vorgesehenen Servovorrichtung angeschlossen ist.

Mit einer Vorrichtung dieser Ausbildung wird die saugdfückäbhängig geregelte Rczirkuiation der Aus puffgase für die Beibehaltung eines gleich niedrigen Anteils der Schadstoffe unter verschiedenen temperatur- 2s abhängigen Startbedingungen der Maschine verfeinert. Unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen wird der Zündverteiler in Abhängigkeit von der Drehlage der Drosselklappe für eine schwächere bis stärkere Zündvorstellung verstellt, die andererseits unbeeinflußt bleibt, wenn die Maschine warmgelaufen ist oder unter einer Umgebungstemperatur oder auch beispielsweise der Temperatur des Kühlwassers als einer entsprechenden Steuergröße gestartet wird, bei welcher anstelle des Zündverteilers die Schalteinrichtung in eine Schaltstellung gebracht ist. in welcher durch das Regelventil die Zirkulation der Auspuffgase optimal geregelt werden kann.

In den Patentansprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßt.

Ein Aus.ührungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die gesamte Vorrichtung in schematischer Darstellung, wobei nur der Vergaser in einem Teilschnitt detaillierter dargestellt ist,

F i g. 2 einen Schnitt des Vergasers nach der Linie 2-2 in F i g. 1 und

F i g. 3 eine alternative Ausführungsform der Schalteinrichtung bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Der Vergaser 10 ist als ein Vierfachvergaser ausgebildet und weist ein Gehäuse 14 auf. das in einem oberen Abschnitt 12 einen Lufttrichter 20 bildet der nach oben durch einen aufgesetzten Luftfilter abgeschlossen wird. Der untere Gehäuseteil 16 umschließt zwei Ansaugrohre 18. die einlaßseitig eine zur Ansaugung des Brennstoffs dienende Verengung 22 aufweisen, deren W irkung jeweils durch ein Hüfsventuri 24 verstärkt wird. In jedem Ansaugrohr 18 ist eine Drosselklappe 26 über eine Drehwelle 28 drehbar gelagert,

Der Vergaser 10 ist unter Zwischenfügung des in Fig,2 in Draufsicht gezeigten Zwischenstückes 32 an den Ansaugkrümmer 30 einer Brennkraftmaschine angeflanscht! Der Ansaugkrümmer 30 weist zwei mit den Ansaugrohren JB fluchtende Verlikalbohnlngen 34 auf, die an ihren unteren Enden 36 rechtwinklig abgebogen sind und zu den Einlaßventilen der Maschine führende Strömungskanäle für das über den Vergaser 10 zur Ansaugung kommende Luft-Brennstoff-Gemisch bilden, dessen Verdampfung durch eine Überführung der Auspuffgase aus dem Auspuffkrümmer 38 der Maschine in einen Kanal 40 verbessert wird, der an der Außenseite dieser Strömungskanäle ausgebildet ist.

In dem Zwischenstück 32 ist eine nach oben abgedichtete Aussparung 42 ausgebildet, die über eine Vertikalbohrung 44 an den für die Überführung der Auspuffgase vorgesehenen Kanal 50 angeschlossen ist. Die in die Aussparung 42 einströmenden Auspuffgase können in der Offenstellung eines Regelventils 56 aber Kanäle 46 und 48,50 in die beiden Vertikalbohrungen 34 ausströmen. Das Regelventil 56 ist in einer durch einen Deckel 78 abgeschlossenen Kammer 54 eines an das Zwischenstück 32 angeflanschten Gehäuseteils 52 angeordnet, über weichen die beiden Kanäle 46 und 48, 50 in Verbindung stehen.

Eine zur Betätigung des Regelventils 56 vorgesehene Servovorrichtung 58 umfaßt ein Gehäuse 64, dessen Hohlraum durr-h eine flexible Membran 66 in zwei Kammern 68 und 70 unterteilt ist.

Die eine Kammer 68 steht über eine Belüftungsöffnung 72 unter Atmosphärendruck, während die andere Kammer 70 über eine Saugdruckleitung 74 an d^s eine Ansauf rohr 18 des Vergasers 10 angeschlossen ist. An der Membran 66 ist ein Betätigungsstößel 75 für das Regelventil 56 mittels Platten 76 befestigt, an denen eine sich an dem Gehäuse 64 abstützende Feder 77 angreift. Die Feder 77 spannt das Regelventil 56 in seine Schließiage bezüglich des einen Kanals 46 vor, die so lange eingenommen wird, wie der in dem Ansaugrohr 18 des Vergasers 10 vorherrschende Saugdruck nicht einen bestimmten Wert überschritten hat.

Die Saugdruckleitung 74 ist an einen Ansaugschlitz 82 des Ansaugrohres 18 des Vergasers 10 angeschlossen, der durch die Drosselklappe 26 später aufgesteuert wird als ein Ansaugschlitz 80, der in der mit der Schließlage der Drosselklappe gleichen Höhenlage oder unmittelbar darüberliegend an dem Ansaugrohr 18 vorgesehen ist. Dieser mithin früher zum Ansaugbereich des Ar· ,augrohres 18 hin aufsteuerbare erste Ansaugschlitz 80 wird für eine von der Umgebungstemperatur abhängige Betätigung des Zündverteilers 84 der Maschine genutzt, der eine an der Stelle 88 schwenkbar gelagerte Unterbrecherplatte 86 aufweist, die mit einem Nocken 90 zusammenwirkt. Der Nocken 90 hat einer der Zylinderzahl der Maschine entsprechende Zahl von Erhebungen, die jeweils mit dem Stößel 92 eines zugeordneten Unterbrecherkontaktsatzes 94 zusammenwirken. Die Unterbrecherplatte 86 kann durch den Stößel % einer Servovorrichtung 98 zum Bewirken einer /ündvorstellung bzw. einer Zündverzögerung im Uhr7ti_l'?ersinn bzw. im Uhrzeigergegensinn ver schwenkt werden. Die Servovorrichtung 98 umfaßt ein Gehäuse 100. de^en Hohlraum durch eine flexible Membran 106 in zwei Kammern 102 und 104 unterteil· ist. von denen die eine Kammer 102 unter Atmosphärendruck steht und die andere Kammer 104 über eine zi: einer Schalteinrichtung 114 führende Leitung 110 sowie eine Verbindiingsleitung 124 an den ersten Ansaugschlitz 80 in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Ventilschiebers der Schälteinrichtung angeschlossen ist, Der Betätigurigsstößel 96 für die Unterbrecherplätte 86 ist an der Membran 106 befestigt, die durch eine Feder 108 in die für eiiW Zündverzögerung maßgebende Relativlage der Unterbrecherplatte 86 des Zündvertei-

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lers 84 vorgespannt ist. Je größer der in die Kammer 104 über die Anschlußleitung UO zugeleitete und folglich der Feder 108 entgegenwirkende Saugdruck ist, desto mehr wird daher die Unterbrecherplatte 86 in eine für die Zündvorstellung maßgebende Relativlage verstellt. Wenn der Druck in den beiden Kammern 102 und 104 der Servovorrichtung 98 ausgeglichen ist, dann ist die Unterbrecherplatte 86 in eine für eine geringste Vorzündung bzw. eine geringste Zündverzögerung maßgebende Schwenklage eingestellt.

In die Saugdruckleitung 74 der Servovorrichtung 58 des Regelventils 56 ist ein gegen den zweiten Ansaugschhtz 82 schließenden Rückschlagventil 112 eingebaut. Eine Zweigleitung 126 der Saugdruckleitung 74 ist an eine Auslaßleitung 120 der Schalteinrichtung 114 angeschlossen, die über einen Verbindungskanal 138 des Venlilschiebers dieser Schalteinrichtung sowie über die zu einer Einlaßöffnung 118 führende Veibindungsleitung 124 an den ersten Ansaugschiit? 80 des AnsaugtoMics iS des Vergasers i0 angeschlossen ist. *> wenn sich der Ventilschieber nicht in der in der Zeichnung dargestellten Hochlage befindet. In dieser durch eine Feder 132 vorgespannten Hochlage des Ventilschiebers der Schalteinrichtung 114 ist die an die Kammer 104 der für die Verstellung des Zündverteilers 84 vorgesehenen Servovorrichtung 98 angeschlossene Leitung 110 über eine entsprechende Auslaßöffnung 122 der Schalteinrichtung 114 sowie einen entsprechenden Verbindungskanal 134 des Ventilschiebers mit dem ersten Ansaugschlitz 80 verbunden. Der Ventilschieber der Schalteinrichtung 114 ist durch ein Solenoid 136 betätigbar, das über ein Kabel 140 an Masse liegt und über ein weiteres Kabel 142 an eine Stromquelle 144 angeschlossen ist. In den Stromkreis des Solenoids 136 ist ein Grenzwert-Temperaturfühler 146 geschaltet, der bei Überschreitung einer bestimmten Umgebungstemperatur, beispielsweise 15°C. den Stromkreis zu dem Solenoid 136 schließt, womit dann der Ventilschieber der Schalteinrichtung 114 gegen die Kraft der Feder 132 in eine Lage verschoben wird, in welcher dann anstelle -to der Leitung 110 die Zweigleitung 126 der Saugdruckleitung 74 an den ersten Ansaugschlitz 80 angeschlossen Ht. In dem Stromkreis des Solenoids 136 ist außerdem noch ein diesen Stromkreis im Direktgang des Fahrzeuggetriebes unterbrechender Schalter 148 angeordnet. Im Langsam-und im Zwischengang des Fahrzeuggetriebes bleibt folglich das Solenoid 136 betätigt, sofern dann auch gleichzeitig der Grenzwert-Temperaturfühler 146 die Schließung seines Stromkrei-

45 ses bei einer also beispielsweise höher als 15°C liegenden Umgebungstemperatur steuert. Solange das Solenoid 136 betätigt ist, ist die Saugdruckleitung 74 der Servovorrichlung 58 des Regelvenlils 56 an den ersten Ansaugschlitz 80 angeschlossen, Womit die Rezirkulationsregelung der Auspuffgase dann in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen an diesem Ansaugschlitz und damit von der Stellung der Drosselklappe 26 stattfindet. Wenn das Solenoid 136 unbetätigl ist, dann wird die Rezirkulationsregelung der Auspuffgase über die an dem zweiten Ansaugschlitz 82 vorherrschenden Druckverhältnisse gesteuert, während gleichzeitig über die an dem ersten Ansaugschlitz 80 vorherrschenden Druckverhältnisse eine Verstellung des Zündverteilers 84 gesteuert wird.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten alternativen Ausführungsform weist die Schalteinrichtung zwei jeweils von einem Solenoid 154 bzw. 156 betätigte Schaltventile 150 und 152 auf. von denen das erste Schaltventil 150 den Anschluß der ServovorrichtunE 58 des Regelventils 56 und das zweite Schaltventil 152 den Anschluß der Servovorrichtung 98 des Zündverteilers 84 zu dem ersten Ansaugschlitz 80 steuert. Die beiden Solenoide 154 und 156 werden gemeinsam durch den in ihrem Stromkreis angeordneten Grenzwert-Temperaturfühler 146 gesteuert, wobei in diesem Stromkreis wie bei der Schalteinrichtung 114 auch noch ein den beiden Soicnoiden gemeinsamer Schalter 148 angeordnet ist, durcV weichen der Stromkreis im Direktgang des Fahrzeuggetriebes unterbrochen wird. Das erste Schaltventil 150 ist normalerweise geschlossen und wird erst bei Betätigung seines Solenoids 154 geöffnet, während das zweite Schaltventil 152 normalerweise geöffnet und daher bei Betätigung seines Solenoids 156 geschlossen wird. Im Langsamgang und im Zwischengang des Getriebes sowie bei Umgebungstemperaturen höher als beispielsweise 15⁰C ist daher der erste Ansaugschlitz 80 über die Leitung 124", 124', das Schaltventil 150 und die Leitungen 126' und 74 an die Servovorrichtung 58 des Regelventils 56 angeschlossen, während gleichzeitig sein Anschluß über die Leitung 110' an die Servovorrichtung 98 des Zündverteilers 84 durch das Schaltventil 152 gesperrt ist Im Direktgang des Getriebes oder bei Umgebungstemperaturen tiefer als dieser Grenzwert von beispielsweise 15° C besteht andererseits ein Anschluß des ersten Ansaugschlitzes 80 an die Servovorrichtung 98 des Zündverteilers 84 und ein Anschluß des zweiten Ansaugschlitzes 82 an die Servovorrichtung 58 des Regelventils 56.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen, mit einem in eine an den Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine angeschlossene Rückleitung für die Auspuffgase eingebauten Regelventil, das mittels einer an zwei durch die Drosselklappe des Vergasers der Brennkraftmaschine nacheinander aufsteuerbare Ansaugschlitze im Ansaugrohr über eine Saugdruckleitung angeschlossenen Senkvorrichtung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugdruckleitung (74) der Servovorrichtung (58) des Regelventils (56) mittels einer mindestens temperaturgesteuerten Schalteinrichtung (114; 150, 152) wahlweise an einen der beiden Ansaugschlitze (80, 82) des Ansaugrohres (18) des Vergasers (10) anschließbar ist, und daß während des Anschlusses der Saugdruckleitung (74) an den später zum Ansaugbereich des Ansaugrohres (10) aufsteuerbaren zweiten Ansaugschlitz (82) der früher ajfsteuerbare erste Ansaugschlitz (80) über die Schalteinrichtung an eine zur saugdruckabhäng!- gen Verstellung des Zündverteilers (84) der Maschine vorgesehenen Servovorrichtung (98) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Saugdruckleitung (74) der Servovorrichtung (58) des Regelventils (56) ein gegen den zweiten Ansaugschlitz (82) schließendes Rückschlagventil (112) eingebaut ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz'' cnnet, daß die Schalteinrichtung einen Ventilschieber aufweist, Her den ersten Ansaugschlitz (80) wahlweise an die Servovorrichtung (58) des Regelventils (56) oder st die Servovorrichtung (98) des Zündverteilers (84) anschließt und der durch ein Solenoid 036) betätigbar ist, das mindestens durch einen in seinem Stromkreis angeordneten Grenzwert-Temperaturfühler (146) gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zwei jeweils von einem Solenoid (154, 156) betätigte Schaltventile (150,152) aufweist, von denen das Tste Schaltventil (150) den Anschluß der Servovorrichtung (58) des Regelventils (56) und das zweite Schaltventil (152) den Anschluß der Servovorrichtung (98) des Zündverteilers (84) zu dem ersten Ansaugschiit/ (80) steuert und die Solenoide (154, 156) mindestens durch einen in ihrem Stromkreis angeordneten Grenzwert-Temperaturfühler (146) gesteuert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis des oder der Solenoide (Π6; 154,156) noch ein diesen Stromkreis im Direktgang des Fahrzeuggetriebes unterbrechender Schalter (148) angeordnet ist.