DE2451148C3

DE2451148C3 - Abgasrückführeinrichtung bei Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2451148C3
Application number: DE2451148A
Authority: DE
Inventors: Roy E. Livonia Mich. Diehl
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1974-10-28
Publication date: 1981-10-08
Also published as: GB1445933A; DE2451148B2; US3885537A; JPS5074025A; DE2451148A1; CA1020827A; AU7396974A; JPS5411852B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Abgasrückführeinrichtung ist bereits aus der DE-OS 23 11 407 bekannt. Bei dieser Abgasrückführeinrichtung ist ein Regulierventil unmittelbar in die Steuerleitung zum Abgasrückführ-Steuerventil eingeschaltet, um den von einer Ansaugkanal-Unterdrucköffnung unterhalb der Drosselklappe abgenommenen Unterdruck bei Überschreiten eines bestimmten Wertes durch Atmosphärendruck zu schwächen, wodurch die Abgasrückführung im Leerlauf und bei Vollast, also Betriebszuständen mit hohem Unterdruck, unterbunden wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche bekannte Abgasrückführeinrichtung in der Weise zu verbessern, daß in Übergangs-Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors eine feinfühligere Abgasrückführung möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Abgasrückführeinrichtung der eingangs genannten Art die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgezeigten Merkmale aufweist.

Dadurch, daß die zum Steuerventil führende Steuerleitung an eine im geschlossenen Zustand der Drosselklappe oberhalb derselben liegende Ansaugrohr-Unterdrucköffnung angeschlossen ist, wird bei einer leichten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges eine verringerte Abgasrückführung erzielt und durch die Einschaltung des einen Leitungszweiges mit der Drosselstelle und des anderen Leitungszweiges mit dem Einwegeventil in die Steuerleitung wird, wahrend Verzögerungen des Kraftfahrzeuges ein sofortiges Abschalten der Abgasrückführung sichergestellt. Auf diese Weise wird eine insbesondere den Übergangs-Betriebsbereichen eines Verbrennungsmotors besser angepaßte Abgasrückführung erzielt

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten AusfOhrungsbeispieles näher erläutert

F i g, 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch Teile eines Vergasers und eines Verbrennungsmotors, an iem die verbesserte Regeleinrichtung gemäß der Erfindung angewendet ist

Fig.2 zeigt einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1 durch das Abgasrückführ-Steuerventil.

Fig.3 zeigt ein Schaltschema des erfindungsgemä-Üen verbesserten Regeleinrichtung.

F i g. 1 zeigt einen Teil 10 der Hälfte eines bekannten Fallstrom-Doppelvergasers. Dieser weist einen Ansaugtrichter 12, einen Hauptteil 14 und einen Drosselklappenteil 16 auf.

Der Vergaser weist die üblichen Ansaugkanäle 18 auf, die an ihren oberen Enden 20 mit dem Reinluftraum eines herkömmlichen Luftfilters verbunden sind. Die Ansaugkanäle 18 weisen herkömmliche Venturiabschnitte 22 von gleichbleibendem Querschnitt auf, in denen bekannte Verstärkungsventuriteile 24 angeordnet sind, in denen auch die Haupttreibsioffdüsen (nicht gezeigt) angeordnet sind.

Der Durchsatz von Luft und Treibstoff durch die Ansaugkanäle IIS wird hierbei jeweils durch eine Drosselklappe 26 gesteuert die an Drosselklappenwellen 28 drehbar im Vergasergehäuse gelagert sind.
Der Drosselklappenteil 16 des Vergasers ist mit einem Flansch versehen, mit dem er am Ansaugrohr 30 des Verbrennungsmotors unter Zwischenschaltung eines Zwischenflansches 32 befestigt ist Das Ansaugrohr 30 weist eine Anzahl von vertikalen Kanälen 34 auf, die mit den unteren Enden der Ansaugkanäle Id des Vergasers verbunden sind. Die vertikalen Kanäle 34 sind an ihren unteren Enden mit horizontal wegführenden Kanälen 36 verbunden, die zu den Einlaßventilen des Verbrennungsmotors führen.

Das Auspuffrohr 38 des Verbrennungsmotors weist

« einen Abgasrückführkanai 40 auf, der vom eigentlichen Auspuffkrümmer (nicht gezeigt) nach unterhalb des Ansaugrohres 30 führt, um eine Vorwärmung des durch die horizontalen Kanäle 36 strömenden Treibstoff-Luft-Gemisches zu erzielen.

Wie am besten aus Fig.2 zu ersehen ist, ist der Zwischenflansch 32 mit einem Ausschnitt 42 versehen, der über eine Bohrung 44 mit dem Abgasrückführkanai 40 verbunden ist.

Mit dem Ausschnitt 42 ist weiterhin ein Kanal 46 verbunden, der über ein Steuerventil 56 geöffnet oder geschlossen werden kann und über eine Kammer 54 mit einem Kanal 48 in Verbindung steht, der über öffnungen 50 in die Kanäle 34 des Ansaugrohres 30 einmündet.

Wie eingangs erläutert, ist es notwendig und wünschenswert, eine bestimmte Steuerung der Abgasrückführung vorzunehmen, um bei bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors eine unerwünschte Abgasrückführung zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der Kanal 46 mit dem Steuerventil 56 versehen, das über ein Unterdruckservo 58 in Abhängigkeit vom Ansaugkanal-Unterdruck betätigbar ist.

Das Unterdruckservo 58 besteht aus einem äußeren, hohlen Gehäuse 64, in dem eine flexible Membrane 66 angeordnet ist. Die flexible Membrane 66 unterteilt das Innere des Gehäuses 64 in eine Atmosphärendruckkammer 68 und eine Unterdruckkammer 70, Die Atmosphä- s rendruckkammer 68 ist Ober eine Öffnung 72 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden, während die Unterdruckkammer 70 über eine Leitung 74 mit dem Ansaugkanal-Unterdruck verbunden ist. Der Schaft 75 des Steuerventiles 56 ist über ein Paar Scheiben 76 mit der flexiblen Membrane 66 verbunden. Eine der Scheiben 76 wirkt gleichzeitig als Federteller für eine Druckfeder 77, die das Steuerventil 56 normalerweise in eine geschlossene Lage drückt Der Schaft 75 des Steuerventiles 56 ist hierhei abgedichtet durch die die is Kammer 54 abschließende, auf der Kammerwand 52 aufliegende Deckplatte 78 durchgeführt

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, ist der Vergaser mit einer Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 versehen, die oberhalb der geschlossenen Drosselklappe 26 angeordnet ist Bei einer Öffnungsbewegung der Drosselklappe 26 überstreicht die Kante der Drosselklappe die Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80, so daß der Ansaugkanal-Unterdruck an der öffnung 80 zwischen dem Atmosphärendruck bei geschlossener Drosselklappe und dem Ansaugrohr-Unterdruck bei voll geöffneter Drosselklappe variiert Die Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 ist mit einer Leitung 86 verbunden.

Die Leitung 86 ist über eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit der Leitung 74 verbunden, die zum Jo Abgasrückführ-Steuerventil 56 führt

Eine Ansaug-Unterdrucköffnung 120 ist unterhalb der geschlossenen Drosselklappe 26 angeordnet und ist über eine Leitung 118, die parallel zur Leitung 86 verläuft mit einem erfindungsgemäßen Regulierventil 84 verbunden. Die Leitung 86 ist mit einer Drosselstelle 90 versehen und die Leitung 118 ist mit einer Drosselstelle 92 versehen und beide Drosselstellen 90 und 92 sind über eine Leitung 94 verbunden, die in Verbindung mit der Leitung 74 zum Steuerventil 56 steht.

Das Regulierventil 84 besteht aus einem Gehäuse 98, dessen Inneres durch eine flexible Membrane 104 in zwei Kammern 100 und 102 aufgeteilt ist Der untere Gehäuseteil ist hierbei mit zwei Atmosphärendruckkanälen 106 und 108 versehen. Atmosphärendruckkanal 108 ist an seinem inneren Ende mit einem konischen Ventilsitz 110 versehen, der mit der flexiblen Membrane 104 zusammenwirkt, um den Atmosphärendruckkanal 108 wahlweise abzuschließen. Eine Druckfeder 112 ist hierbei zwischen einer Scheibe an der flexiblen Membrane 104 und einem einstellbaren Anschlag 116 angeordnet. Über den einstellbaren Anschlag 116 kann die Vorspannung der Druckfeder 112 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Das Regulierventil 84 steuert die Zufuhr von Atmosphärendruck in die Ansaugkanal-Unterdruck führende Leitung 94 in Abhängigkeit vom Ansaugrohr-Unterdruck.

Die Kammer 100 des Regulierventiles 84 steht hierbei «> über die Leitung 118 mit der Ansaugrohr-Unterdrucköffnung 120 in Verbindung Der eine Atmosphären» druckkanal 106 steht hierbei mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung, während der andere Atmosphärendruckkanal 108 mit der Drosselstelle 92 verbunden ist. Die Kraft der Druckfeder 112 wird z. B. so gewählt, daß die flexible Membrane 104 solange gegen den Ventilsitz 110 liegend gehalten wird, bis der Ansaugrohr-Unterdruck ober einen Wert von 236 mbar ansteigt Übersteigt der Ansaugrohr-Unterdruck den Wert von 236 mbar, so öffnet die flexible Membrane 104 die Verbindung zwischen dem ersten Atmosphärendruckkanal 106 und dem zweiten Atmosphärendruckkanal 108,

Daher wird, sobald der Ansaugrohr-Unterdruck hoch genug ist, d, h, über einen Wert von 236 mbar liegt, wie es z, B, bei rascher flüssiger Fahrt der Fall ist die flexible Membrane 104 die Verbindung zwischen dem Atmosphärendruckkanal 106 und dem Atmosphärendruckkanal 108 öffnen. Atmosphärendruck aus dem Kanal 106 gelangt somit über den Kanal 108 und die Drosselstelle 92 in die Leitung 94 und schwächt den Ansaugkanal-Unterdruck in der Leitung 74 ab. Der Ansaugkanal-Unterdruck, wie er an der Öffnung 80 henscht wird in seiner vollen Höhe über die Leitung 86 weitergeleitet bis er an der Drosselstelle 90 infolge der Zufuhr von Atmosphärendruck in die Leitung 94 abgeschwächt wird.

Die Höhe des Ansaugkanal-Unterdruckes in der Leitung 74 ist somit proportional der Größen der Drosselstellen 90 und 92 abgeschwirrt deren Größen entsprechend ausgewählt werden, um einen erwünschten Wert des Ansaugkanal-Unterdruckes zu erzielen. Weisen z. B. die beiden Drosselstellen 90 und 92 gleiche Größe auf, so wird der Ansaugkanal-Unterdruck in der Leitung 74 etwa auf die Hälfte des Ansaugkanal-Unterdruckes an der öffnung 80 im Vergaser abgeschwächt Weist die Drosselstelle 90 einen Querschnitt auf, der zweimal so groß ist wie der Querschnitt der Drosselstelle 92, so wird der Ansaugkanal-Unterdruck in der Leitung 74 etwa auf V₃ des Ansaugkanal-Unterdruckes an der öffnung 80 abgeschwächt

Liegt der Ansaugrohr-Unterdruck unter einem Wert von 236 mbar, so bleibt die flexible Membrane 104 in ihrer geschlossenen Lage und unterbindet somit eine Zufuhr von Atmosphärendruck über die Kanäle 106 und 108 und die Drosselstelle 92 in die Leitung 94, wodurch in der Leitung 74 die volle Höhe des Ansaugkanal-Unterdruckes aufrecht erhalten bleibt. Die \erzö&erung eines Unterdruckaufbaues am Steuerventil 56 infolge der Drosselstelle 90 ist verhältnismäßig gering, z. B. weniger als 'Λ Sekunde. Um jedoch diese Verzögerung während eines Schließen des Abgasrückführ-Steuerventiles 56 zu vermeiden, ist parallel zur Drosselstelle 90 eine Umgehungsleitung 122 vorgesehen, in der ein Einwegventil 124 angeordnet ist, das öffnet, sobald der Druck an der Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 höher ist als am Steuerventil 56. Dies ist erwünscht, damit das Abgasrückführ-Steuerventil 56 z. B. bei Verzögerungen des Fahrzeuges schneller schließt.

Gemäß der Erfindung wird somit der Ansaugkanal-Unterdruck an der öffnung 80 im Vergaser bei bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors abgeschwächt. Dies ergibt eine Verbesserung des Betriebsverhaltens des Verbrennungsmotors, während ein vorgegebener Wert an Stickoxyden eingehalten wird, da das Volumen der Abgasrückführung, wie es durch den Ansaugkanal-Unterdruck während Teillast oder rascher flüssiger Fahrt angezeigt wird, normalerweise wesentlich hoher ist als es für die Einhaltung eines vorbestimmten Wertes von Stickoxyden in den Abgasen erforderlich ist. Andererseits könnts bei Beibehaltung des vollen Ansaugkanal-Unterdruckes der Wert von Stickoxyden in den Abgasen verringert werden, während ein gegebenes Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors beibehalten wird.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors wird im Leerlauf

und bei Verzögerungen die Drosselklappe im wesentlichen geschlossen, so daß keine Abgasrückführung erfolgt, da an der Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. Dieser wird über die Leitung 74 zum Steuerventil 56 geführt und hält dieses geschlossen. Der Ansaugrohr-Unterdruck liegt hierbei über 236 mbar, so daß die Verbindung zwischen dem Kanal 106 und dem Kanal 108 geöffnet wird. Dies hat jedoch keinerlei Auswirkung auf das Steuerventil 56. da in der Leitung 74 bereits Atmosphärendruck herrscht.

Nehmen wir nun an, die Drosselklappe 26 wird leicht geöffnet, um eine leichte Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu erzielen. Der Ansaugrohr-Unterdruck wird hierbei höchstwahrscheinlich nicht unter einen Wert von 236 mbar abfallen. Daher wird das Regulierventil 84 offen bleiben, so daß Atmosphärendruck über die Kanäle 106 und 108 und die Drosselstelle 92 in die Leitung 74 gelangen kann. 7n rlipicm 7piir>iinlci uirrl sich der Ansaugkanal-Unterdruck an der Öffnung 80 durch das Vorbeistreichen der Kante der Drosselklappe auf einen Wert zwischen dem Atmosphärendruck und dem Ansaugrohr-Unterdruck einstellen. Dieser Ansaugkanal-Unterdruck wird somit durch die Zufuhr von Atmosphärendruck abgeschwächt, so daß zur Betätigung des Abgasrückführ-Steuerventiles 56 nur ein geringerer Unterdruck zur Verfügung steht, wodurch entsprechend der geringen Belastung auch nur eine geringe Abgasrückführung durchgeführt wird.

Während stärkerer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges wird die Drosselklappe verhältnismäßig schnell in ihre voll geöffente Stellung gebracht, wodurch der Ansaugrohr-Unterdruck unter einen Wert von 236 mbar abfällt. Dementsprechend wird das Regulierventil 84 die Verbindung zwischen den Kanälen 106 und 108 schließen und die Zufuhr von Atmosphärenciruck über die Drosselstelle 92 in die Leitung 74 sperren. Somit bleibt der Ansaugkanal-Unterdruck in der Leitung 74 auf seinem vollen Wert, was eine entsprechend stärkere öffnung des Abgasrückführ-Steuerventiles 56 und damit eine entsprechend der größeren Belastung größere Abgasrückführung bewirkt.

Bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit voll geöffneter Drosselklappe wird der Ansaugrohr-Unterdruck bis nahezu auf Null abfallen. Damit herrscht an der Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 ebenfalls nahezu Atmosphärendruck, so daß das Abgasrückführ-Steuerventil 56 geschlossen wird, obwohl das Regulierventil 84 ebenfalls geschlossen ist. Dieser Zustand tritt solange auf, bis sich der Ansaugrohr-Unterdruck wieder erholt hat. Der dann an der Ansaugkanal-Unterdrucköffnung 80 wirksame Unterdruck wird hierbei solange mit seiner vollen Höhe zum Steuerventil 56 wietergeleitut. bis der Ansaugrohr-Unterdruck einen Wert von 236 mbar übersteigt, bei dem wieder ein Abschwächen des Ansaugkanal-Untcrdruckes über das erfindungsgemäße Regulierventil 84 erfolgt.

Während Verzögerungen öffnet das Einwegventil 124 sobald der Driirk nt) der Ansaugkanal-l Intrrdriwknffnung 80 höher ist als am Steuerventil 56. Dies ist erwünscht, um zu diesem Zeitpunkt ein schnelles Schließen des Abgasrückführ-Steuerventiles 56 zu erzielen, da in diesem Augenblick keine Notwendigkeit für eine Abgasrückführung zur Reduzierung von Stickoxyden vorhanden ist. Während Verzögerungen gibt der Verbrennungsmotor keine Leistung ab und erzeugt dementsprechend keine Stickoxyde. Das Treibstoff-LWt-Gemisch ist während Verzögerungen bereits extrem mager und dementsprechend würde eine zusätzliche Abgasrückführung nur eine vollständige Verbrennung verhindern.

Aus dem Vorhergegangenen 'St zu ersehen, daß die Erfindung eine Abgasrückführeinrichtung schafft, die eine Abgasrückführung in genauerer Abhängigkeit von der Belastung des Verbrennungsmotors steuert, insbesondere um bei geringer Belastung eine geringe Abgasrückführung und bei großer Belastung eine größere Abgasrückführung zu erzielen. Gleichzeitig wird bei Vollast, bei der der Ansaugrohr-Unierdruck abfällt, eine Abgasrückführung unterbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

24 51 H8

1, Abgasrüekführeinriehtung for Verbrennungsmotoren mit einem Vergaser, dessen Ansaugkanal einen Venturiabschnitt und eine Drosselklappe aufweist, mit einer Abgasleitung zwischen dem Auspuffrohr und dem Ansaugrohr, in der ein über eine Steuerleitung mit dem AnsaugrohrTUnterdruck beaufschlagbares Steuerventil angeordnet ist, das in der Leerlauf- und Vollaststellung der Drosselklappe die Abgasleitung abschließt und mit einem vom Unterdruck des Ansaugrohres unterhalb der Drosselklappe beaufschlagten Regulierventil, über das die Steuerleitung mittels einer Strömungsverbindung an die Atmosphäre anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Steuerventil führende Steuerleitung (86) an eine im geschlossenen Zustand der Drosselklappe (26) oberhalb derselben liegende Ansaugrohr-Unterdrucköffnung (80) angeschlossen ist und eine sich wiedervereinigende Zweiwegleitung aufweist, in deren einem Leitungszweig eine Drosselstelle (90) und in deren anderem Leitungszweig ein Einwegventil (124) angeordnet ist, das bei einem Druck an der Ansaugrohr-Unterdrucköffnung (80) der höher als am Steuerventil (56) ist, öffnet und daß die an die Atmosphäre anschließbare Strömungsverbindung (106, 108) nach der Vereinigung der zwei Leitungszweige in die Steuerleitung (74) einmündet
2. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strömungsverbindung (106,108) eine Drosselstelle (92) vorgesehen ist.