DE2543804A1

DE2543804A1 - Vorrichtung zur steuerung von abgasrueckfuehrmengen

Info

Publication number: DE2543804A1
Application number: DE19752543804
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Ringwald; Klaus Rose; Karl Dipl Ing Ruhl; Rainer Dipl Ing Schillinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-10-01
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1977-04-14

Description

R. 28 67

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanraeldung'

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart Vorrichtung zur Steuerung von Abgasrückführmengen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Abgasrückfuhrraengen bei einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführventila dessen Stellantrieb vom Unterdruck betätigbar ist", der über eine, vom Saugrohr der Brennkraftmaschine abzweigende Unterdruckleitung dem Stellantrieb zugeführt wird und mit einem, von einem Nocken auf der Drosselklappenwelle betätigbaren Drucksteuerventil in einer, von dieser Unterdruckleitung abzweigenden Entlastungsleitung.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist zwischen der Unterdruckleitung und dem Stellantrieb des Abgasrüekführungs-

709815/0447

25Α3804

ventils ein Druckspeicher vorgesehen, der über ein Rückschlagventil nur bei einem ausreichend hohen Unterdruck evakuiert werden kann. Dies hat den Nachteil₃ daß je nach Auslegung des Rückschlagventils der Stellantrieb des Abgasrüekführungsventils erst ab Erreichen eines bestimmten Unterdrucks im Saugrohr der Brennkraftmaschine in Öffnungsrichtung betätigt werden kann. Der Druck in diesem Druckspeicher ist also entsprechend den verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine stark variabel, so daß auch keine lineare Ansteuerung des Abgasrückführungsventils erfolgen kann. Es ist deshalb mit dieser Vorrichtung nicht möglich, -unabhängig von den verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine das Abgasrückführventil in direkter Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe zu betätigen. Ferner wird bei der beschriebenen Vorrichtung bei geschlossener Drosselklappe und genügend hohem Unterdruck im Saugrohr ständig eine bestimmte By-Paß-Luftmenge über die Entlastungsleitung und die Unterdruckleitung, die stromabwärts der Drosselklappe in das Saugrohr mündet, der Brennkraftmaschine zugeführt. Dadurch wird in unnötiger Weise die Leerlaufdrehzahl erhöht und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches verändert.

Es sind im übrigen Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Abgasrückführventil entsprechend der Stellung der Drosselklappe direkt über ein mechanisches" Gestänge betätigt wird. Dies hat insbesondere den Nachteil, daß» zur Drosselklappenverstellung erhebliche Kräfte aufgewendet werden müssen und damit auch ein größerer Aufwand für die Lagerung der Drosselklappenwelle betrieben werden muß. Die Stellgenauigkeit des Abgasrückführventils wird bei dieser Vorrichtung auch durch Verschleiß und Lagerspiel in den übertr.agungsgelenken beeinflußt .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung eingangs beschriebener Art zu schaffen, mit der eine Verstellung des

709815/044?

Abgasrückführungsventils in direkter Abhängigkeit von der Drosselklappensfcellung erfolgen kann unter Vermeidung der vorgenannten Merkmale mit einem großen, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unbeeinflußten Betriebsbereich.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Unterdruckleitung unmittelbar stromaufwärts der Drosselklappe, bezogen auf deren Schließstellung, vom Saugrohr abzweigt und einen Unterdruckspeicherraum mit einem federbelasteten Unterdruckbegrenzungsventil enthält, das eine Verbindungsleitung zum Saugrohr stromaufwärts der Abzweigung der Unterdruckleitung kontrolliert, und daß die vom Drucksteuerventil kontrollierte Entlastungsleitung zwischen dem Unterdruckspeicherraum und dem Abgasrückführventil von der Unterdruckleitung abzweigt. Auf diese Weise kann in dem Unterdruckspeicherraum unabhängig vom Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein konstanter Arbeitsdruck zur Verstellung des Abgasrückführventil bereitgehalten werden. Dabei ist der Druck Je nach Auslegung des Druckbegrenzungsventils frei wählbar. Durch die besondere Lage der Abzweigung der Unterdruckleitung wird ferner erreicht, daß bei geschlossener Drosselklappe keine By-Paß-Luft von_der Brennkraftmaschine angesaugt werden kann und das Abgasrückführventil wegen fehlenden Unterdrucks geschlossen bleibt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie den in der Beschreibung näher erläuterten Ausführungsbeispielen und der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Anordnung und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Unterdruckspeicher mit dem Druckbegrenzungs- und Drucksteuerventil zu" einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Ansaugsystem 11'und einer Abgassammelleitung 12 dargestellt.

709815/0447 -ü-

Von der Abgassammelleitung führt eine Abgasrückführleitung 14 über ein Abgasrückführventil 15 zu dem Saugrohr 16 des .Ansaugsystems stromabwärts einer Drosselklappe 17 zurück. Das Teilstück des Saugrohrs 10, das die Drosselklappe enthält, ist in der Fig. 1 nochmals vergrößert dargestellt.

Auf der Drosselklappenwelle 19 ist ein Nocken 20 befestigt, der bei Verdrehung der Drosselklappenwelle 19 auf eine Ventilnadel. 21 wirkt, die Teil eines Drucksteuerventils 22 ist. Das Drucksteuerventil 22 besteht aus einer Kammer 24, die durch eine, eine zentrale Bohrung 26 enthaltende Zwischenwand 25 in einen Mischdruckraum 27 und einen Raum 28 geteilt wird. In den Mischdruckraum 27 ragt die Ventilnadel 21 dicht geführt in einer Bohrung 29 der Kammerwand. Zwischen einem Bund 31 ■ der Ventilnadel 21 und der Wand der Kammer 24 ist eine Druckfeder 32 eingespannt, die die Ventilnadel 21 auf den Nocken 20 preßt. Das in den Mischdruckraum 27 ragende Ende der Ventilnadel 21 ist als Kegelspitze 33 ausgebildet, die mit der zentralen Bohrung 26 als Ventilsitz zusammenarbeitet.

Von dem Raum 28 führt eine Entlastungsleitung 35 ab zum Saugrohr stromaufwärts der Drosselklappe 17. In den Mischdruckraum 27 mündet eine Unterdruckleitung 36, die als Leitung wieder aus dem Mischdruckraum 27 heraus zu einem Stellantrieb 38 des Abgasrückführventils 15 führt. Die Unterdruckleitung 36 zweigt vom Saugrohr 16 unmittelbar stromaufwärts der Drosselklappe 17a wenn diese sich, wie in der Figur gezeigt, in geschlossener Stellung befindet-, ab und enthält einen Unterdruckspeicherraum 40. Vor und hinter dem Unterdruckspeicherraum ist in der Unterdruckleitung 36 jeweils eine feste Drossel 4l und 42 angeordnet. Vom Unterdruckspeicherraum 40 führt eine Verbindungsleitung 43 in das Saugrohr l6 stromaufwärts der Drosselklappe 17. Am Eintritt der Verbindungsleitung 43 in den Unterdruckspeicherraum 40 ist ein Ringsitz 44 vorgesehen, auf den eine Ventilplatte 45 durch die Kraft einer sich im Unterdruckspeicherraum 40 abstütz enden Druckfeder 47 gepreßt wird.

- 5 ~ 709815/0447

Das Abgasrückführventil besteht in bekannter Ausführung aus einem Ventilteil und dem Stellantrieb 38. Der Stellantrieb besteht aus einer Druckdose 49, die durch eine Stellmembran 50 in einen gesteuerten Druckraum 51 und einen Referenzdruckraum 52 geteilt wird. Als Referenzdruck dient dabei der atmosphärische Druck, der über die"Bohrung 53 dem Referenzdruckraum 52 zugeführt wird. Im gesteuerten Druckraum 51 ist eine Druckfeder 54 angeordnet, die auf die Stellmembran 50 wirkt und bestrebt ist, ein mit der Stellmembran verbundenes Ventilschließglied 55 des Abgasrückführventils 15 bei fehlendem Unterdruck im Druckraum 51 in Schließstellung zu bringen. Mit steigendem Unterdruck erzeugt der' Referenzdruck eine der Feder 54 entgegenwirkende Kraft, so daß das Ventilschließglied 55 in Öffnungsrichtung bewegt wird und je nach Öffnungsquerschnitt, der auch durch die Ausbildung des Schließteils 56 des Ventilschließglieds 55 bestimmt wird, eine entsprechende Menge Abgas zum¹Saugrohr der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird.

Der Unterdruck im gesteuerten Druckraum 51 wird durch das Drucksteuerventil 22 bestimmt, hängt aber auch von dem zur Verfügung stehenden Druck im Unterdruckspeicherraum 40 ab. In der gezeigten Stellung in Fig. 1 bei geschlossener Drosselklappe herrscht in der Unterdruckleitung 36, dem Unterdruckspeicherraum 40 sowie in beiden Räumen 27 und 28 des Drucksteuerventils ein Druck gleicher Größe, der dem atmosphärischen Druck entspricht. Durch die Zuordnung des Nockens 20 zur Drosselklappe 17 wird das Drucksteuerventil dann geschlossen, wenn die Drosselklappe ganz geöffnet ist. In der gezeigten Stellung befindet sich das Drucksteuerventil in der weitest geöffneten Stellung. Wird nun die Drosselklappe mit steigender Last geöffnet, so gerät die Einmündung der Unterdruckleitung 36 in das Saugrohr 16 in Bereiche, die je nach Drehzahl der Brennkraftmaschine einem höheren oder niedereren Unterdruck ausgesetzt sind. Demgemäß wird der. Unterdruckspeicherraum 40 ebenfalls evakuiert, jedoch nur

709815/0447

bis zu dem Unterdruck, bei dem die Ventilplatte 45 des Druckbegrenzungsventils 46 vom Ringsitz 44 abhebt und über die Verbindungsleitung 43 eine Verbindung zum Saugrohr 16 hergestellt wird, in einem Bereich, in dem etwa atmosphärischer Druck herrscht» Der durch das Druckbegrenzungsventil eingestellte Unterdruck im Raum 40 wird über die Unterdruckleitung 36. weiterhin in den Mischdruckraum 27 des Drucksteuerventils 22 geführt. .Hier erfährt der Unterdruck eine Entlastung je nach Stellung der Ventilnadel 21 über den Raum 28 und die Entlastungsleitung 35· Der dabei entstehende Mischdruck wird über die Unterdruckleitung 37 zum gesteuerten Druekraum '51 des Stellantriebs weitergeleitet. Um bei teilgeöffneter Drosselklappe den By-Paß-Luftstrom durch die Entlastungsleitung 35, das Drucksteuerventil 22 und die Unterdruckleitung 36 möglichst klein zu halten, ist in der Unterdruckleitung 36 die Drossel 42 vorgesehen. Die zusätzliche Drossel 4l in der Unterdruckleitung 36 begrenzt den By-Paß-Luftstrom in den Fällen, in denen im Saugrohr hohe Unterdrücke auftreten und das Druckbegrenzungsventil 46" geöffnet ist.

In dem Maße, wie die Drosselklappe 14 geöffnet wird, wird je nach Ausbildung des Nockens 20 das Drucksteuerventil geschlossen und der Unterdruck im gesteuerten Druekraum erhöht. Bei ganz geschlossenem Drucksteuerventil ist der Druck im Druekraum 51 und im Unterdruckspeicherraum 40 gleich groft. Durch entsprechende Formung des Nockens 20, der Spitze 33, der Ventilnadel 21 und des Schließteils 56 kann entsprechend der Drosselklappenstellung die jeweils gewünschte Abgasrückführmenge bestimmt werden. Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung ferner, daß die Verbindungsleitung 43 und die Entlastungsleitung 35 stromaufwärts .der Drosselklappe aber stromabwärts eines nicht weiter dargestellten Luftmengenmessers einmünden. Die bei Teillast bei dieser Vorrichtung nicht vermeidbare By-Paß-Luftzuführung zur Brennkraftmaschine wird dadurch als Frischluftmenge vom Luftmengenmesser erfaßt, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das durch den

- 1 -709815/0447

Luftmengenmesser gesteuert wird, durch diese Einflüsse nicht verändert wird.

In Pig. 2 wird eine geänderte Ausführungsform gezeigt, bei der der Ünterdruekspeicherraum und das Drucksteuerventil in einer Einheit zusammengefaßt sind. Es ist dabei ein Sockelteil 58 vorgesehen, der zusammen mit einem kapseiförmigen Teil 59 eine Druckdose 60 bildet. Zwischen den fcapselförmigen Teil 59 und den Sockelteil 58 ist eine Ringmembran 51 dicht eingespannt» Im Inneren ist die Ringmembran 6l durch einen ringscheibenförmigen Federteller 63 gefaßt, zwischen dem und dem kapseiförmigen Teil 59 eine Druckfeder 64 eingespannt ist, so daß die Ringmembran 61 auf einen Ringsitz 65 gepresst wird. Wie auch die Ventilplatte 45 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist hier die Ringmembran 61 aus elastischem dichtendem Material gefertigt. Durch die Ringmembran 61 wird die Druckdose 60 in den Ünterdruckspeicherraum 40¹ zwischen Ringmembran 6l und kapseiförmigem Teil 59. und einen Raum 67 zwischen Ringmembran 61, Ringsitz 65 und Sockelteil 58 geteilt. In den Unterdrucksp eicherraum 40' mündet die Unterdruckleitung 36,. die Über eine zentrale Bohrung 68 in einem den Federt eller 63 durchdringenden Führungsstut«en 69 den Unterdruckspeicherraum 40' wieder verläßt. Vom Raum 67 führt die Verbindungs leitung 43' im Sockelteil 58 in eine rückseitige Ausnehmung'--JO des auf das Saugrohr-dicht aufgeflanschten Sockelteils 56* Die Ausnehmung 70 ist über die Bohrung 71 mit dem Saugrohr i6 stromaufwärts der Drosselklappe, aber stromabwärts einesnicht weiter dargestellten Luftmengenmessers ständig verbunden. In die Verbindungsleitung 43' mündet ferner die Entlastüngsleitung 35* von der zentralen Bohrung 68 her, die im Sockelteil 58 i.n/ die abführende Unterdruckleitung 37 mündet. Die Einmündung "der Entlastungsleitung 35' ist als Ventilsitz37 ausgebildet, mit dem die Spitze 33 der in der Bohrung 29^f des Sockelteils 58 dicht geführten Ventilnadel 21 zusammenarb-eitet. Zwischen dem Bund 31 und dem Sockelteil 5& ist wie im vorbeschriebenen Beispiel die Druckfeder 32 angeordnet.

709815/0447

Die Ventilnadel 21, deren Achse die Achse der Drosselwelle 19 rechtwinklig kreuzt, wird durch den außerhalb des Saugrohrs auf die Drosselklappenwelle fest aufgeschraubten Nocken bei der Verdrehung der Drosselklappenwelle betätigt. Diese Anordnung bietet den Vorteil der sehr kompakten Bauweise mit kurzen Leitungswegen. Bei dieser Einheit ist lediglich nur der Anschluß der Unterdruckleitung 36 an das Saugrohr und die Verbindung über die Leitung 37 zum Stellantrieb 38 des Abgasrückführventils 15 nötig. '

Bei der Ausführung wird ferner das aus der Ringmembran und dem Ringsitz 65 bestehende Druckbegrenzungsventil als Teil des Unterdruckspeicherraums 40' integriert. Erreicht der über die Unterdruckleitung 36 und die Drosselbohrung 41 dem Unterdruckspeicherraum 40' zugeführte Unterdruck einen bestimmten maximalen Wert, so hebt die Ringmembran 6l vom Ringsitz 65 ab, so daß der Unterdruckraum 40' mit dem Raum 67 in Verbindung kommt und über die Verbindungsleitung 43' entlastet wird, über die zentrale Bohrung 68, in der in Form einer Bohrungsverengung die Drossel 42 sitzt, wird der im Unter-'druckraum 40' einregulierte Druck zur Unterdruckleitung 37 weitergeleitet und im Bereich der Entlastungsleitung 35^! je nach Stellung des Drucksteuerventils 22 auf einen Mischdruck einreguliert.

Durch den Einsatz des Unterdrucks im Saugrohr als Hilfskraft zur Betätigung des Abgasrückführventils wird die zur Verstellung der Drosselklappe aufzuwendende Kraft auf ein Minimum reduziert. Insbesondere wird im Leerlauf bei geschlossener Drosselklappe kein Abgas zurückgeführt. Bei Vollast erfolgt durch Absinken des Saugrohrunterdrucks gegen Null eine selbständige Abregelung der Abgasrückführung.

709815/0447

Claims

Ansprüche

I.)Vorrichtung zur Steuerung von Abgasrückführmengen bei einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführventil, dessen Stellantrieb vom Unterdruck betätigbar ist, der über eine, vom Saugrohr der Brennkraftmaschine abzweigende Unterdruckleitung dem Stellantrieb zugeführt wird und mit einem, von einem Nocken auf der Drosselklappenwelle betätigbaren Drucksteuerventil in einer von dieser Unterdruckleitung abzweigenden Entlastungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (36) unmittelbar stromaufwärts der Drosselklappe (H)₃ bezogen auf deren Schließstellung, vom Saugrohr (16) abzweigt und einen Unterdruckspeicherraum (40, 40') mit einem federbelasteten Unterdruckbegrenzungsventil (46; 6l, 65) enthält, das eine Verbindungsleitung (43¹) zum Saugrohr (16) stromaufwärts der Abzweigung der Unterdruckleitung (36) kontrolliert, und daß die vom Drucksteuerventil (22) kontrollierte Entlastungsleitung (35, 35¹) zwischen dem Unterdruckspeicherraum (40, 40') und dem Abgasrückführventil (15) von der Unterdruckleitung (37) abzweigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß , in der Unterdruckleitung vor und .nach dem Unterdruckspeicherraum (40, 40') feste Drosseln (41, 42) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsleitung (35, 35') in das Saugrohr (16)

709815/0447 . - 10 -

stromaufwärts der Drosselklappe (17) mündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (22) als in Öffnungsrichtung von einer Feder belastetes Nadelventil ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdruckbegrenzungsventil aus einer Ringmembran (61) in einer Druckdose (60) und einem Ringsitz (65) besteht, auf den die Ringmembran durch eine, sich in der Druckdose abstützenden Feder (64) gepresst wird, wobei in dieser Stellung die Druckdose, in den, die Feder enthaltenden Unterdruckspeicherraum (40^f), aus dem über eine zentrale Bohrung (68) die Unterdruckleitung (37) zum Abgasrückführventil (15) abführt und einen Raum (67) geteilt wird, der mit dem Saugrohr (16) über die Verbindungsleitung (43', H)₃ in die ferner die Entlastungsleitung (35') von der zentralen Bohrung (68) her mündet, ständig verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (60) aus einem kapseiförmigen Teil (59) und einem am Saugrohr befestigten Sockelteil (58) besteht, in dem das Drucksteuerventil (22) an der Einmündung der Entlastungsleitung (35¹) in die Verbindungsleitung (43¹) angeordnet ist und daß zwischen beiden Teilen die Ringmembran (6l) ■ eingespannt ist.

- 11 -

7 0981 S/0447
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsleitung (35, 35') und die Verbindungsleitung (43, 43') in das Saugrohr (16) zwischen Drosselklappe (17) und einem Luftmengenmesser einmündet.

15/0447