DE2729168C2 - Abgasrückführanlage - Google Patents

Description

a) die zwischen den beiden Steuerventilen (9, 10) in die Abgasleitung (8) mündende Leitung eine Verdünnungsansaugleitung (23) ist, durch die in die Abgasleitung (8) atmosphärische Frischluft oder Magergemisch ansaugbar ist,

b) in der Verdünnungsansaugleitung (23) ein Ansaugsteuerventil (24) angeordnet ist, und daß

c) eine Steuereinrichtung (37) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors das erste Steuerventil (9) und das Ansaugsteuerventil (24) wechselweise öffnet und schließt.

2. Abgasrückführanlage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (10) über ein Gestänge (19,20) mit dem Drosselventil (3) in Wirkverbindung steht, derart, daß es in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel des Drosselventils gesteuert ist.

3. Abgasrückführanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil (9) und das Ansaugsteuerventil (24) jeweils Membranventile sind, wobei jeweils eine Ventilkammer (14 bzw. 28) mit der Atmosphäre zu verbinden ist. während die jeweils anderen Ventilkammern (15 bzw. 30) mit der Ansaugleitung (2) sowie der Steuereinrichtung (37) fluid verbundene Unterdruckkammern sind, derart, daß abhängig vom Betriebszustand des Motors die beiden letztgenannten Unterdruckkammern (15 bzw. 30) wechselweise mit atmosphärischer Luft beaufschlagbar sind.

4. Abgasrückführanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (37) bewirkt, daß bei einer Motordrehzahl unter einer vorbestimmten Drehzahl die Unterdruckkammer (15) des ersten Steuerventils (9) mit dem in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruck beaufschlagt ist, während derweil die Unterdruckkammer (30) des Ansaugsteuarventils (24) mit der Atmosphäre ve rbunden ist.

5. Abgasrückführanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (37) durch den in Strömungsrichtung gesehen vor dem Drossslventil in der Ansaugleitung (2) herrschenden Unterdruck gesteuert ist.

6. Abgasrückführanlage nach Anspruch 5, dadurc h gekennzeichnet, daß in der Leitung (50) zwischen der Steuereinrichtung (37) und der Ansaugleitung (2)

ein Rückschlagventil (68) angeordnet ist.

7. Abgasrückführanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (10) ein Membranventil (74) ist, dessen Unterdruckkammer

(75) mit der Ansaugleitung (2) derart verbunden ist, daß es in Abhängigkeit von dem in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruck öffnet oder schließt.

8. Abgasrückführanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfssteuerventil (78) in der

ίο Abgasleitung (8) parallel zu dem ersten Steuerventil (9) angeordnet ist, wobei das Hilfssteuerventil (78) in Abhängigkeit vom in der Ansaugleitung (2) in Strömungsrichtung vor dem Drosselventil (3) herrschenden Unterdruck gesteuert ist, der nicht gleich dem im Bereich des Drosselventils herrschenden Unterdruck ist, mit dem das erste Steuerventil (9) und das Ansaugsteuerventil (24) beaufschlagt sind, oder wobei die Fluidverbindung zu dem Hilfssteuerventil (78) ebenfalls unterbrochen ist, wenn die Fluidverbindung zu dem ersten Steuerventil (9) unterbrochen ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor mit einer Ansaugleitung, einer Abgasrückführleitung (EGR-Leitnng) zum Einspeisen von Motorabgasen in die Ansaugleitung stromabwärts vom Drosselventil, einem ersten Abgasrückführ-(EGR-)Steuerventil, das in der EGR-Leitung angeordnet ist, einem zweiten Abgasrückführ-(EGR-)Steuerventil, das in der Abgasrückführleitung stromabwärts vom ersten Abgasrückführsteuerventil angeordnet ist, wobei das erste Abgasrückführsteuerventil mit der Ansaugleitung fluid verbunden und von dem dort jeweils herrschenden Unterdruck beaufschlagt ist, und mit einer zwischen den beiden Steuerventilen in die Abgasrückführleitung mündenden Leitung, in die Luft einleitbar ist.

In aller Regel wird eine AbgasrückführanLge für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, um das im Abgas enthaltene schädliche Stickoxid herabzusetzen, wobei die Entstehung des Stickoxids dadurch reduziert wird, daß ein Teil des Abgases durch das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors in die Zylinder zurückgeführt wird, wodurch die Verbrennungstemperatur sinkt.

Bei einer Abgasrückführung ist jedoch im allgemeinen der Wirkungsgrad der Verbrennung des Kraftstoffes innerhalb der Zylinder meist ungenügend. Wenn ein großer Anteil an Abgas zurückgeführt wird, ergibt sich nicht nur eine Verschlechterung der Ausgangsleistung und des Kraftstoffverbrauchs in erhöhtem Maße, sondern es wird auch das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs beeinträchtigt, so daß Unfälle z. B. infolge eines Motorstillstands (Abwürgen) zustande kommen können.

Deshalb wird bisher der Durchsatz des rückgeführten

Abgases einer komplexen Steuerung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen unterworfen, wobei der Anteil an entstandenem Stickoxid, die Ausgangsleistung und der Verbrauch berücksichtigt werden.

Es gibt so ein Verfahren zum Herabsetzen der Entstehung des Stickoxids beim Verbrennungsvorgang, bei dem außer der oben genannten Abgasrückführanlage ein Magergemisch-Verbrennungssystem verwendet wird, wobei ein Gemisch mit einem Luftkraftstoffverhältnis benutzt wird, das entscheidend magerer ist als

das stöchiometrische Verhältnis, z. B. 16—23, das aber eine günstige Verbrennung zuläßt Da jedoch das Magergemisch in bezug auf die Zündbarkeit und die Verbrennbarkeit minderwertig ist, sind verschiedene Anlagen zur Anwendung gekommen, die diese Nachtei-Ie überwinden sollten.

Es ist z. B. ein Hilfsverbrennungskammersystem, ein System zur Schichtverbrennung, ein System zur Erzeugung von Wirbeln und dergleichen mehr angeregt worden, wobei gemäß diesen Systemen die Zünobarkeit dadurch erhöht wird, daß ein fettes Luftkraftstoffgemisch in den Bereich der Zündkerze gebracht oder dieser Bereich kräftig ausgespült wird. Dabei wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme durch die Erzeugung starker Wirbel oder dergleichen beschleunigt, wodurch die Zündbarkeit verbessert wird.

Die oben genannten zwei Anlagen zur Herabsetzung des Stickoxids besitzen jeweils sowohl Vorteile als auch Nachteile, d. h. die Abgasrückführanlape führt zu einer großen Reduzierung des Stickoxids, sie ist aber in bezug auf die Ausgangsleistung und den Verbrauch, wie oben erwähnt, minderwertig, während auf der anderen Seite ein Verbrennungssystem mit magerem Gemisch eine Verbesserung des Verbrauchs und der Handhabung des Fahrzeugs in bezug auf die Abgasrückführanlage bietet, obwohl die Beherrschung des Luftkraftstoffverhältnisses im Vergaser oder dergleichen schwierig und die Reduzierung für das Stickoxid niedrig ist.

Eine bekannte Abgasrückführanlage (DE-OS 26 32 187) umfaßt eine Verbindung zur Ansaugleitung des Verbrennungsmotors, eine Abgasrückfühi leitung zum Einspeisen von Motorabgasen aus der Auspuffanlage in die Ansaugleitung stromabwärts vom Drosselventil, ein erstes Abgasrückführsteuerventil, das in der Abgasrückführleitung angeordnet ist, und ein zweites Abgasrückführsteuerventil, das ebenfalls in der Abgasrückführleitung stromabwärts vom ersten Steuerventil angeordnet ist. Die beiden Abgasrückführsteuerventile sind jeweils als Membranventile ausgebildet, deren eine Kammern jeweils mit der Atmosphäre verbunden sind. Das erste Abgasrückführsteuerventil ist mit der Ansaugleitung fluidverbunden und von dem dort jeweils herrschenden Unterdruck beaufschlagt. Von der Ansaugleitung führt eine Unterdruckleitung zur zweiten Kammer des ersten Abgasrückführsteuerventils. Zwisehen den beiden Abgasrückführsteuerventilen mündet in die Abgasrückführleitung eine erste bzw. zweite Leitung, in die mittels einer Luftpumpe Luft einleitbar ist. Die Luft wird dabei unter Druck in die zweite Leitung eingeleitet.

Die Menge der eingeleiteten Frischluft wird von einer Blende begrenzt. Von der zweiten Leitung führt eine weitere Leitung zu einer Leitungseinrichtung, die mit der nicht mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Kammer des zweiten Abgasrückführsteuerventüs fluidverbunden ist.

Der Zweck der ersten Leitung der Leitungseinrichtung und der Luftpumpe ist es, die Menge der Motorabgase, die in die Leitungseinrichtung eintritt bzw. durch eine weitere Blende strömt, zu begrenzen, um zu verhindern, daß die weitere Blende oder die Leitungseinrichtung von Feststoffpartikeln der Motorabgase verschmutzt und verstopft wird. Dabei weist die erste Leitung einen Durchmesser auf, der größer ist als der der Leitungseinrichtung, um einen möglichen μ Druckabfall oder Druckverlust in der strömungsabwärts gelegenen zweiten Leitung auf ein Minimum zu reduzieren. Die in die erste Leitung eingeleitete Frischluft soll also die Steuerung des zweiten Abgasrückführsteuerventils durch den in der Abgasrückführleitung herrschenden Druck nicht beeinflussen, d. h. durch die erste Leitung wird der Abgasrückführleitung keine Frischluft zugeführt.

Die Frischluftsäule in der unterhalb der Blende angeordneten zweiten Leitung wird durch den Druck der Abgase in der Abgasrückführleitung beaufschlagt. Die Abgase in der Abgasrückführleitung werden durch die Luftsäule in der zweiten Leitung von dem Eingang der Leitungseinrichtung zurückgehalten. Dennoch ist gewährleistet, daß der Druck der Abgase in der Abgasrückführleitung auf die Membran des zweiten Abgasrückführsteuerventils übertragen wird.

Dementsprechend ist es bei der bekannten Abgasrückführanlage nicht vorgesehen, daß dem Abgas in der Abgasrückführleitung Frischluft zugesetzt wird oder gar in die Ansaugleitung des Vergasers eines Motors statt Abgas reine Frischluft eingeleitet wird.

Es ist also mit der bekannten Abgasrückführanlage eine optimale Reduzierung von Stickoxid über dem gesamten Lastbereich des Verbrennungsmotors nicht möglich. Die bekannte Anlage erlaubt so nicht die im Schwerlastbereich notwendige Einführung von Frischluft oder eines Magergemisches in das Ansaugsystem.

Weiterhin ist es bekannt (GB-PS 14 11352), ein Abgassteuerventil in Abhängigkeit vom Drosselventil zu verstellen. Außerden hat eine bekannte Steuervorrichtung (FR-OS 22 72 395) ein Membranventil, das die Abgase bzw. die Frischluft in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors steuert. Schließlich ist es noch bekannt (GB-PS 14 46 545), Steuerleitungen deshalb der Ventilklappe anzuschließen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasrückführanlage zu schaffen, mittels der die Entstehung von Stickoxiden über den gesamten Lastbereich möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Abgasrückführanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Diese Abgasrückführanlage, die insbesondere für PKW-Motoren vorteilhaft ist, erlaubt eine Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem bei Leichtlastverhältnissen und die Einführung von Frischluft oder eines Magergemisches bei Schwerlastverhältnissen. Dadurch wird das Gemisch im Schwerlastbereich verdünnt, so daß sich der Verbrauch des Verbrennungsmotors verbessert und die Klopffestigkeit erhöht. Die Umschaltung zwischen Abgasrückführung und der Zufuhr von Verdünnungsluft oder Magergemisch erfolgt stufenlos, so daß sich der mit der Abgasrückführanlage ausgerüstete Verbrennungsmotor hervorragend handhaben läßt. Außerdem ist die erfindungsgemäße Abgasrückführanlage einfach und platzsparend aufgebaut sowie mit geringem Aufwand herstellbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen zu entnehmen, es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 schematisch eine Steuereinrichtung, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,

Fig. 3 ein Diagramm der Ausgangsleistung des Motors, die in Betrieb das erste bevorzugte Ausfüh-

rungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,

Fig.4 einen Querschnitt, der eine Abwandlung der Steuereinrichtung zeigt, die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung kommt,

Fig.5 ein Diagramm der Ausgangsleistung des Motors, das den Betrieb der Abwandlung gemäß F i g. 4 erläutert,

Fig.6 einen Querschnitt, der eine weitere Variante der Steuereinrichtung zeigt, die bei der ersten bevorzugten Form der Erfindung verwendet wird,

F i g. 7 schematisch eine Ansicht einer zweiten bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung,

F i g. 8 schematisch eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

F i g. 9 ein Diagramm der Moiorausgangsleistung, die den Betrieb der dritten bevorzugten Ausführungsform erläutern soll.

Es ist zu beachten, daß bei den verschiedenen Ausführungsformen die gleichen oder entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen angegeben werden.

Beim ersten Ausführungsbeispiel, das in F i g. 1 veranschaulicht wird, ist eine Drosselklappe 3 in der Mitte 2 eines Vergasers 1 schwenkbar angeordnet, die um eine Welle 4 gedreht werden kann. Die Drosselklappe 3 wird mittels eines mit dem Gaspedal verbundenen Gestänges (nicht abgebildet) geöffnet und geschlossen. Im Bereich der Vorderkante 5 der Drosselklappe 3 ist in einer Wandung des Ansaugrohres eine Bohrung 6 vorgesehen, die etwas vor der vollgeschlossenen so Stellung der Drosselklappe liegt. Diese öffnung 6 liegt, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Vorderkante 5 der Drosselklappe 3, wenn letztere um einen vorbestimmten Winkel, z.B. 15 bis 20° oder mehr geöffnet wird.

In eine mit dem Vergaser 1 verbundene Ansaugleitung 7, die das Ansauggemisch verteilt und es den Zylindern eines nicht abgebildeten Mehrzylindermotors zuführt, mündet eine Abgasleitung 8, die mit der nicht abgebildeten Abgasleitung verbunden ist. In diese m Abgasleitung 8 sind zwei in Reihe angeordnete Abgasrückführdurchsatzsteuerventile 9 und 10 angeordnet die diese Abgasleitung öffnen und schließen.

Ein Ventilkörper 9', der das Ventil schließt und der mit seinem Ende gegen den Ventilsitz 11 in der 1 Abgasleitung 8 liegt ist mit seinem hinteren Ende mit dem Mittelteil eines Diaphragmas 12 verbunden, das das innere eines Gehäuses 13 in zwei Kammern unterteilt, wobei die eine Kammer 14 mit der Atmosphäre durch eine Bohrung 14' in Verbindung steht. Die andere >» Kammer 15 steht über die öffnung 6 mit einer Saugieitung !6 in Verbindung, innerhalb der Kammer 15 ist eine Feder 17 angeordnet um das Diaphragma 12 im Schließsinn des Steuerventils 9 zu drücken.

Bei dem Steuerventil 10, das sich in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Steuerventil 9 befindet ist das eine Ende eines Lenkers 19 mit einem hinteren Endteil eines Ventilkörpers 10' verbunden, der so angeordnet ist daß er das Steuerventil 10 schließt wobei sein Ende gegen einen Ventilsitz 18 liegt der in der Abgasleitung 8 w) vorgesehen ist wobei das andere Ende des gleichen Lenkers 19 mit dem freien Endteil eines Hebels verbunden ist der fest mit der Welle 4 verbunden ist Dabei wird der Ventilkörper 10' durch eine Feder 21 in dem Schließsinn des Steuerventils 10 gezogen. Zwi- hs sehen den Steuerventilen 9 und 10 mündet eine Verdünnungsansaugleitung 23 in die Abgasleitung 8, um atmosphärische Luft durch ein Luftfilter 22 anzusaugen.

In dieser Verdünnungsansaugleitung 23 ist ein Ansaugsteuerventil 24 zwischengeschaltet.

Bei dem oben genannten Ansaugsteuerventil 24 ist ein Ventilkörper 24' so angeordnet, daß er das Ventil schließt, wobei sein Ende gegen einen Ventilsitz 25 liegt, der sich in der Verdünnungsansaugleitung 23 befindet. Dieser Ventilkörper 24 ist mit seinem hinteren Teil am Mittelteil eines Diaphragmas 26 befestigt, das das Innere eines Gehäuses 27 in zwei Kammern unterteilt, wovon die eine Kammer 28 durch eine Öffnung 29 mit der Atmosphäre verbunden ist und wovon die andere Kammer 30 durch eine Saugleitung 31 mit der Saugleitung 16 verbunden wird. Eine innerhalb der oben genannten Kammer 30 angeordnete Feder drückt das Diaphragma 26 in dem Schließsinn des Steuerventils 24.

Des weiteren sind öffnungen 33 und 34 in den Saugleitungen 16 bzw. 31 angeordnet. Zwischen der öffnung 33 der Saugleitung 16 und der Kammer 15 ist eine noch weitere Leitung 35 angeschlossen, während zwischen der öffnung 34 in der Saugleitung 31 und der Kammer 30 eine noch weitere Leitung 36 angeschlossen ist. Diese jeweiligen Leitungen 35 und 36 stehen mit einer Steuereinrichtung 37 in Verbindung, in der die jeweiligen Leitungen 35 und 36 wahlweise durch ein Magnetventil 38 geöffnet oder geschlossen werden und zwar derart daß wenn die eine Leitung geschlossen, die andere geöffnet ist und umgekehrt. Dabei ist die Steuereinrichtung 37 durch eine öffnung 39 mit der Atmosphäre verbunden. In der öffnung 39 befindet sich ein Luftfilter 40, das in F i g. 2 abgebildet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Steuereinrichtung 37 so konstruiert, daß wenn die Motordrehzahl unterhalb eines bestimmten Wertes wie z. B. 3000 U/min liegt, und die durch einen Motordrehzahlgeber 41 erfaßt wird, die Leitung 35 geschlossen und die Leitung 36 durch die Feder 38' geöffnet wird, während bei einer Drehzahl, die die vorbestimmte Drehzahl übersteigt eine Spule 40' unter Strom gesetzt wird, um die Leitung 35 zu öffnen und die Leitung 36 zu schließen.

F i g. 3 stellt ein Diagramm der Motorausgangsleistung dar, wobei die senkrechte Diagrammachse die Ausgangsleistung (PS) und die waagerechte Diagrammachse die Motordrehzahl (U/min) zeigt. Die Kurve / stellt die Ausgangslinie dar, wenn die Drosselklappe 3 voll geöffnet ist Die Kurve K stellt die Ausgangslinie bei einer Leerlaufwinkelöffnung (3° bis 6°) dar. Die Kurve L stellt eine negative Gleichdrucklinie dar, wenn das in der öffnung 6 entstehende Vakuum (unten »EGR-Hilfswirkung« genannt) einer 100 mm Hg-Säule entspricht. Die Linie M stellt eine Drehzahllinie bei einer Motordrehzahl von 3000 U/min dar.

Ist beim Betrieb des Motors das Drosselventil 3 geöffnet daß es den oben genannten Öffnungswinkel übersteigt wird die EGR-Hilfswirkung in der Bohrung 6 erzeugt Dieses Vakuum wird durch die Saugieitung 16 in die Kammer 15 und ebenfalls durch die Saugleitungen 16 und 31 in die Kammer 30 geführt

Sollte nun die Motordrehzahl unter 3000 U/min liegen, so erzeugt der Motordrehzahlgeber 41 kein Ausgangssignal, wodurch die Leitung 35 geschlossen bleibt Dabei steht das Magnetventil 38 unter der Wirkung der Feder 38', während die Leitung 36 mit der Atmosphäre in Verbindung steht Demzufolge wird atmosphärische Luft in die Kammer 30 durch die Leitung 36 und die Saugleitung 31 geführt In diesem Fall hat die Zufuhr der atmosphärischen Luft zu der Saugleitung 31 keine ausreichende Wirkung auf das in

der Kammer 15 aufgebaute Vakuum, weil die Öffnung 34 zwischengeschaltet ist, so daß in der Kammer 15 ein Vakuum entstehen kann, das im wesentlichen der EGR-Hilfswirkung entspricht, die durch die Nähe der Bohrung 6 zustandegebracht wird.

Wenn demzufolge bei einem solchen Betriebszustand die Motorausgangsleistung und die Drehzahl geändert werden und wenn die EGR-Hilfswirkung den vorbestimmten Wert von 100 mg Hg übersteigt, so wird im Steuerventil 9, das durch die Druckwirkung der Feder 17 schon geschlossen worden ist, das Diaphragma 12 durch die oben genannte EGR-Hilfswirkung angesaugt, so daß der Ventilkörper 9' gegen die elastische Wirkung der Feder 17 im Öffnungssinn des Steuerventils 9 versetzt wird, was zu einem öffnungswinkel führt, der von der Größe der EGR-Hilfswirkung abhängt.

In Fig.3 stellt die Kurve L eine negative Gleichdrucklinie für eine EGR-Hilfswirkung von 100 mm Hg zu Beginn der Öffnung des Steuerventils 9 dar. Dabei ist im Bereich A auf der rechten Seite der Kurve L, wenn die Drehzahl des Motors unter 3000 U/min liegt, das Steuerventil 9 geöffnet, wobei der Öffnungsgrad in Abhängigkeit von der Größe der EGR-Hilfswirkung bestimmt wird.

Wenn andererseits die Motordrehzahl 3000 U/min übersteigt, so wird das Magnetventil 38 gemäß einem Befehl des Motordrehzalgebers 41 betätigt, so daß die Leitung 35 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, während die Leitung 36 geschlossen wird, um die Zufuhr atmosphärischer Luft zu unterbrechen, wodurch demzufolge die atmosphärische Luft über die Saugleitung 16 in die Kammer 15 geführt wird.

In diesem Fall wegen der Zwischenschaltung der öffnung 33 hat die Zufuhr atmosphärischer Luft zu der Saugleitung 16 keine ausreichende Wirkung auf das in der Kammer 30 herrschende Vakuum, so daß ein Vakuum in der Kammer 30 aufgebaut werden kann, das im wesentlichen der im Bereich der Bohrung 5 entstehenden EGR-Hilfswirkung entspricht.

Es sei angenommen, daß das Steuerventil 24 in eine vorbestimmte Stellung gebracht worden ist, so daß es gegen die elastische Wirkung der Feder 32 geöffnet wird, wenn das das Diaphragma 26 beaufschlagende Vakuum 100 mm Hg übersteigt, so wird in dem Bereich B rechts der Kurve L und bei einer Motordrehzahl über 3000 U/min in F i g. 3 das Steuerventil 24 geöffnet, so daß Luft von der Verdünnungsansaugleitung 23 der Abgasleitung 8 zugeführt wird. Andererseits wird in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Drosselventils 3 das Steuerventil 10 geöffnet. Dabei gibt es eine mechanische Verbindung mit der Drosselklappe 3 über den Lenker 19. Der Öffnungsgrad des Steuerventils 10 ist vom Öffnungswinkel des Drosselventils 3 abhängig.

Da wegen des Druckunterschiedes zwischen dem Abgas und dem Vakuum im Ansaugsystem wird durch die Abgasleitung 8 Abgas dem Ansaugsystem 7 zugeführt. Wenn der Strömungswiderstand in der Abgasleitung 8 gleichbleibend ist ist der Öffnungsgrad des Drosselventils 3 umso kleiner und das Ansaugvakuum umso höher, je mehr die Abgasrückführgeschwindigkeit erhöht wird. Die ungünstigen Wirkungen, daß die Abgasrückführgeschwindigkeit im Leichtlastbereich zuviel zunimmt, während sie in den Mittel- und Schwerlastbereichen zu klein wird, läßt sich dadurch bekämpfen, daß man die öffnungseigenschaften des Steuerventils 10 so auswählt, daß die Drosselwirkung im umgekehrten Verhältnis zur Motorausgangsleistung herabgesetzt wird.

Beim abgebildeten Ausführungsbeispiel, also in den Betriebszuständen, die oft im Stadtverkehr vorkommen, dargestellt im Bereich A, wo im besonderen die Verbrennung hervorragend ist, aber die Entstehung von Stickoxid zu steigen neigt, sind die Steuerventile 9 und 10 geöffnet, während das Ansaugsteuerventil 24 geschlossen ist, wodurch ein Teil des Abgases in das Ansaugsystem 7 über die Abgasleitung 8 eingesaugt und mit dem durch den Vergaser 1 bereitgestellten Ansauggemisch vermischt wird.

Dabei wird die Abgasrückführgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad der jeweiligen Steuerventile 9 und 10 gesteuert. Die Rückführgeschwindigkeitssteuerung wird so durchgeführt, daß die gewünschte Menge an Abgas zur Unterdrückung von Stickoxid in Abhängigkeit von der Entstehungsgeschwindigkeit des Stickoxids zurückgeführt werden kann, das entsteht, wenn der Motor in den Zuständen betrieben wird, in denen keinerlei Abgasrückführung stattfindet.

Des weiteren bei Betriebszuständen, die oft im Vorortsverkehr vorkommen, dargestellt im Bereich B, wo im besonderen die Entstehungsgeschwindigkeit des Stickoxids zu steigen neigt, wird das Steuerventil 9 geschlossen, wobei dann jedoch das Steuerventil 10 und das Ansaugsteuerventil 24 geöffnet sind, so daß die atmosphärische Luft durch das Luftfilter 22 gereinigt und in das Ansaugsystem 7 über die Verdünnungsansaugleitung 23 sowie die Abgasleitung 8 gesaugt wird, um das durch den Vergaser 1 bereitgestellte Ansauggemisch zu verdünnen. Die Ansauggeschwindigkeit der atmosphärischen Luft wird in Abhängigkeit vom Grad der öffnung sowohl des Steuerventils 10 als auch des Ansaugsteuerventils 24 gesteuert. In einem Betriebsbereich, wo ein größerer Anteil an Stickoxid durch Luftmangel entstehen würde, wird ein größerer Anteil an atmosphärischer Luft eingesaugt, um das Ansauggemisch zu verdünnen, wodurch die Entstehung von Stickoxid sich wirksam bekämpfen läßt.

Beim oben genannten Ausführungsbeispiel beim Übergang des Betriebszustandes aus dem Bereich A in den Bereich B oder umgekehrt läßt sich die Steuerung ohne Unterbrechung von der Abgasrückführbetriebsart auf die Luftansaugbetriebsart oder umgekehrt umschalten, so daß die Ausgangsleistung nie zeitweise schwanken würde, wenn das oben genannte Umschalten stattfindet und die Handhabung des Fahrzeugs hervorragend bleibt

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird erreicht, daß in den Bereichen A bei hoher Ausgangsleistung aber auch bei Leerlauf, sowohl die Rückführung des Abgases als auch die Luftansaugung durch die Verdünnungsansaugleitung 23 nicht beeinträchtigt wird, wodurch die Entstehung von Nachteilen wie z. B. eine Minderung der Ausgangsleistung, eine Verschlechterung des Verbrauchs und die Entstehung von Erschütterungen des Motors und dergleichen vermieden werden kann. Man weiß, daß im Niedrigdrehzahl- und Mittellastbereich Stickoxid durch die Rückfuhr von Abgas wirksam herabgesetzt werden kann, wobei die Rückführgeschwindigkeit durch die Steuerventile 9 und 10 gesteuert wird, und daß im Hochdrehzahlbereich eine ordnungsgemäße Luftansaugung bewirkt wird, um das Ansauggemisch der Steuerung durch das Steuerventil 10 und das Ansaugsteuerventil 24 zu verdünnen, wodurch die Entstehungsgeschwindigkeit des Stickoxids sich herabsetzen läßt, während der Verbrauch verbessert werden kann. Weiterhin läßt sich ein auf zu

frühes Zünden zurückgehendes Klopfen unterdrücken.

Es folgt nun eine Beschreibung einer Variante der Steuerinrichtung 37 anhand der F i g. 4 und 5.

Die in F i g. 4 veranschaulichte Steuereinrichtung 37 umfaßt zwei Diaphragmaeinrichtungen 42 und 43. Ein durch ein Diaphragma 44 betätigtes Ein-Aus-Ventil 55 in der Diaphragmaeinrichtung 42 bewirkt die Steuerung, um die Leitung 35 mit der Atmosphäre zu verbinden, in der ersten Ausführungsform. Dagegen bewirkt ein Ein-Aus-Ventil 47, das durch ein Diaphragma 46 betätigt wird, in der Diaphragmaeinrichtung 43 die Steuerung, um die Leitung 36 mit der Atmosphäre zu verbinden gemäß der ersten Ausführungsform. Einer Saugkammer 48, die auf das oben genannte Diaphragma 44 wirkt, wird ein Ansaugvakuum zugeführt, das bei einer vorbestimmten Stellung innerhalb der Ansaugleitung 2 entsteht, die schon bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird. Dieses Vakuum wird durch eine Vakuumleitung 50 geleitet, die eine öffnung 49 umfaßt, mit der Wirkung, daß das Diaphragma 44 gegen die elastische Wirkung einer Feder 51 angesaugt wird, die innerhalb der Vakuumkammer 48 angeordnet ist. Die Bewegung des Diaphragmas 44 entspricht dem Öffnungssinn des Ein-Aus-Ventils 55. Andererseits steht eine Saugkammer 52, die auf das Diaphragma 46 wirkt, über eine Saugleitung 53 mit der Leitung 35 in Verbindung, so daß dieselbe Saugwirkung, wie sie in der Saugkammer 15 beim ersten Ausführungsbeispiel in der Saugkammer 52 entsteht, um das Diaphragma 46 gegen die elastische Wirkung einer Feder anzusaugen, die in der Saugkammer 52 angeordnet ist. Diese Bewegung des Diaphragmas entspricht dem Öffnungssinn bzw. der Öffnungsrichtung des Ein-Aus-Ventils 57.

Wenn bei dieser Vairante die Vakuumleitung 50 mit einer in die Ansaugrohrwandung in Strömungsrichtung gesehen etwas vor der Bohrung 6 (Fig. 1) gebohrten öffnung 6' verbunden wird, wird eine Steuerung gemäß dem Ausgangsleistungsdiagramm der F i g. 5 zustandegebracht.

In Fig.5 stellt die Kurve M eine negative Gleichdrucklinie dar, wobei ein vorbestimmter negativer Druck die Saugkammer 48 beaufschlagt, um das Ein-Aus-Ventil 45 zu öffnen. Wenn die Saugwirkung bei der öffnung 6', die in der Saugkammer 48 entsteht, unter dem vorbestimmten Druck liegt, wird ein Ein-Aus-Ventil 45 durch die elastische Wirkung der Feder 51 geschlossen, wodurch das in der Bohrung 6 entstehende Vakuum nicht nur zur Saugkammer 15 durch die Saugleitung 17, sondern auch zu der Saugkammer 52 durch die Leitungen 35 und 53 gelangt Dabei wird das Ein-Aus-Ventil 57 durch dieses Vakuum geöffnet, wodurch die zur Atmosphäre führende Leitung 36 geöffnet wird.

Sollte andererseits das in der Saugkammer 48 herrschende Vakuum einen vorbestimmten Druck übersteigen, so wird das Ein-Aus-Ventil 45 geöffnet, so daß die Leitung 35 zur Atmosphäre geöffnet wird und die Saugkammer 52 den atmosphärischen Druck annimmt Auf diese Weise wird das Ein-Aus-Ventil 47 durch die elastische Wirkung der Feder 46 geschlossen.

Demzufolge wird gemäß Fig.5 im Bereich Crechts der Kurve L und links der Kurve M die Abgasrückführung bewirkt Im Bereich D rechts der Kurve M wird Verdünnungsluft ein- bzw. angesaugt während bei den anderen Betriebsbereichen sowohl die Rückführung von Abgas und das Ansaugen von Luft unterbrochen werden.

Fig.6 zeigt eine noch weitere Variante der Steuereinrichtung 37. Diese Steuereinrichtung läßt bei platzsparender Anordnung eine der Steuereinrichtung 37 (F i g. 4) äquivalente Steuerung bewirken, wobei die Leitungen 35 und 36 und die Vakuumleitung 50 mit einem ein Diaphragma 56 umfassenden Gehäuse 59 verbunden sind. Das Gehäuse wird in zwei Kammern 57 und 58 geteilt. Die Leitung 36 steht mit einer Kammer 61 in Verbindung, die mittels eines Ein-Aus-Ventils 60 mit einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden

ίο Kammer 58 verbunden werden kann. Im Mittelteil des Diaphragmas 56 ist ein Rohr 64 angeordnet, um eine Verbindung zwischen einer Kammer 63, die von der Kammer 57 mittels eines Balgs 62 abgetrennt ist, und der Kammer 58 herzustellen. Seine Achse ist mit der Verschiebungsrichtung des Diaphragmas 56 ausgefluchtet. Das offene Ende desselben Rohres 64. das der Kammer 58 zugewandt ist, stößt gegen das Ein-Aus-Ventil 60, wenn das Rohr 64 nach Fig.6 nach oben verschoben wird, und öffnet dieses Ein-Aus-Ventil 60, um die Kammern 58 und 61 gegen die elastische Wirkung einer Feder 65 miteinander in Verbindung zu bringen. Diese Feder 65 ist bestrebt, das Ein-Aus-Ventil 60 nach unten zu verschieben, wenn das Rohr 64 weiter nach oben verschoben wird. Es ist zu bemerken, daß

2'· wenn das Rohr 64 gegen das Ein-Aus-Ventil 60 stößt, die Verbindung zwischen den Kammern 58 und 63 unterbrochen wird.

Weiterhin steht die Leitung 35 mit der Kammer 63 und die Vakuumleitung 50 mit der Kammer 57 in

jo Verbindung, in der eine Feder 66 angeordnet ist, die das Bestreben hat, das Diaphragma 56 nach oben zu verschieben. Im Mittelteil der Vakuumleitung 50, die mit der oben genannten öffnung 6' verbunden ist, ist eine Fließbegrenzungseinrichtung 69 angeordnet, die eine öffnung 67 und ein Rückschlagventil 68 umfaßt, die parallel zueinander liegen. Die öffnung 67 und das Ventil 68 ersetzen die öffnung 49.

Die in F i g. 6 abgebildete Steuereinrichtung 37 ist in der Lage, im wesentlichen dieselben Steuereigenschaf-

4ü ten zu verwirklichen, wie sie in F i g. 5 in bezug auf die Steuereinrichtung 37 (F i g. 4) besitzt.

Die zweite Ausführungsform, die schematisch in F i g. 7 dargestellt wird, ist so aufgebaut, daß anstatt des Steuerventils 10 des ersten Ausführungsbeispiels, das in Abhängigkeit mit der Öffnungsbewegung des Drosselventils 3 über den Lenker 19 mechanisch betätigt wird, ein Steuerventil 71 vorhanden ist das in Abhängigkeit von der Größe des Vakuums pneumatisch gesteuert wird, das in der öffnung 6' entsteht. Diese öffnung ist in der Ansaugrohrwandung angeordnet und zwar an einer Stelle, die Strömungsrichtung gesehen, vor der Bohrung 6 liegt Im Ergebnis kommt es zu einer öffnung und Schließung der Abgasleitung 8. Ebenfalls wird ein Bypaß 72 vorgesehen, das der Leitung parallel liegt die durch

die Öffnungsbewegung des Steuerventils 71 geöffnet wird. Dieses Steuerventil 71 wird so konstruiert daß ein Ventilkörper 73 mit dem Mittelteil eines Diaphragmas 74 verbunden wird. Eine Vakuumkammer 75 zur Betätigung des Diaphragmas 74 steht über einer

Vakuumleitung 76 mit der öffnung 6' in Verbindung. Innerhalb der Vakuumkammer 75 befindet sich eine Feder 77, die das Diaphragma 74 im Schließsinn des Ventilkörpers 73 drückt

Das Steuerventil 71 bei dieser zweiten Ausführungsform dient dazu, ein übermäßiges Rückströmen des Abgases oder der Ansaugluft durch die Verdünnungsansaugleitung 23 dann zu verhindern, wenn bei Leichtlastbedingungen der Öffnungswinkel der Drossel klein ist

und um eine große Abgasrückführung bzw. eine große Luftansaugung unter Schwerlastbedingungen zu verwirklichen, wo der Öffnungswinkel des Drosselventils groß ist. Insofern ähnelt diese Anordnung dem Steuerventil 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Bei 5 Leichtlast ist das in der öffnung 6' erzeugte Vakuum klein, so daß das Vakuum, das in der Vakuumkammer 75 entsteht, ebenfalls gering ist. Demnach wird der Ventilkörper 73 durch die elastische Wirkung der Feder

71 geschlossen. Unter einer solchen Bedingung wird die Rückführung des Abgases oder die Ansaugung von Luft lediglich durch den Bypaß 72 verwirklicht. Dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit gering. Bei Schwerlastbedingungen andererseits entsteht ein erhebliches Vakuum in der öffnung 6', so daß das Diaphragma 74 gegen die elastische Wirkung der Feder 77 durch das hohe, in der Vakuumkammer 75 erzeugte Vakuum, angesaugt, so daß der Ventilkörper 73 geöffnet wird. Dabei steht dem zurückzuführenden Abgas bzw. der Ansaugluft die Möglichkeit frei, durch das Ventil 71 und durch den Bypaß 72 zu fließen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Es ist zu beachten, daß die Betriebsart des Steuerventils 9 und des Ansaugsteuerventils 24 genau der beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht.

Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (F i g. 8 und 9) ist so aufgebaut, daß, von der ersten Ausführungsform der Erfindung abweichend, ein zusätzliches Steuerventil 78 parallel zum Steuerventil 9 liegt, das seinerseits in der Abgasleitung 8 angeordnet ist. Dieses Steuerventil 78 ist so aufgebaut, daß ein Ventilkörper 78' mit einem Mittelteil eines Diaphragmas 79 verbunden ist. Eine Vakuumkammer 80 zur Betätigung des Diaphragmas 79 steht über eine Vakuumleitung 76 mit der öffnung 6' in Verbindung. Auch hier ist die öffnung 6' eine Bohrung in der Wandung des Ansaugrohres, die in Strömungsrichtung gesehen etwas vor der Bohrung 6 liegt. In der Vakuumkammer 80 ist eine Feder 81 angeordnet, um das Diaphragma 69 im Schließsinn des Ventilkörpers 78' zu verschieben.

Des weiteren liegt in der Vakuumleitung 76 eine öffnung 82. Die Vakuumleitung zwischen der öffnung

72 und der Vakuumkammer 80 steht über eine Zweigleitung 83 mit der Steuereinrichtung 37 in Verbindung. Die Zweigleitung 83 wird etwa gemäß der Leitung 35 der ersten Ausführungsform entweder mit der Atmosphäre verbunden oder sie wird unterbrochen.

Anhand der Fig.9 folgt nun eine Beschreibung der Funktion dieser dritten Ausführungsform. In dieser Figur stellt die Kurve 9 eine negative Gleichdrucklinie dar, wenn ein vorbestimmtes Vakuum die Vakuumkammer 80 beaufschlagt, um das Steuerventil 78 zu öffnen. Im Bereich der rechten Seite der Kurve M entsteht ein Hochvakuum in der Öffnung 6'. Dieses Hochvakuum wird durch die Vakuumleitung 76 auf die negative Kammer 80 übertragen, so daß das Diaphragma 79 entgegen der elastischen Wirkung der Feder 81 angesaugt wird, um den Ventilkörper 78' zu öffnen. Im linken Bereich der Kurve N dagegen entsteht in der öffnung 6' ein Niedrigvakuum, so daß durch die federnde Wirkung der Feder 81 der Ventilkörper 78' geschlossen wird.

Demgemäß werden im Betriebsbereich links der Kurve L (Fig. 9) die Steuerventile 9, 24 und 78 geschlossen, wodurch sowohl die Abgasrückführung wie auch das Ansaugen von Luft unterbrochen werden. Im Bereich Frechts der Linie L, links der Kurve /Vund links der Gerade M w°rden die Steuerventile 9 bzw. 10 geöffnet, wodurch die Rückführung des Abgases unter einer Steuerung in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad der oben genannten Ventile verwirklicht wird. Im Bereich G rechts der Kurve N und links der Gerade M sind die Steuerventile 9·, 10 bzw. 78 geöffnet, so daß das Abgas rückgeführt wird und zwar in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad dieser drei Ventile. Im Bereich H rechts der Linien N und M sind die Steuerventile 10 und 24 geöffnet, während die anderen Ventile 9 und 68 geschlossen sind, wodurch die Luftansaugung in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der oben genannten Steuerventile 10 bzv,. 24 zustande gebracht wird.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß wenn die Verdünnungsansaugleitung 23 über ein Luftfilter 22 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, so daß Luft gemäß der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung aus der Verdünnungsansaugleitung 23 in die Abgasleitung 8 hineingesaugt wird und wenn die oben genannte Verdünnungsansaugleitung 23 mit dem Inneren der Ansaugleitung 2 zwischen dem Drosselventil 3 und dem Venturi-Rohr bzw. der Saugdüse im Vergaser 1 verbunden ist ein mageres Gemisch angesaugt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor mit einer Ansaugleitung, einer Abgasrückführleitung (EGR-Leitung) zum Einspeisen von Motorabgasen in die Ansaugleitung stromabwärts vom Drosselventil, einem ersten Abgasrückführ-(EGR-)Steuerventil, das in der EGR-Leitung an_r geordnet ist, einem zweiten Abgasrückführ-(EGR-) Steuerventil, das in der Abgasrückführleitung stromabwärts vom ersten Abgasrückführsteuerventil angeordnet ist, wobei das erste Abgasrückführsteuerventil mit der Ansaugleitung fluid verbunden und von dem dort jeweils herrschenden Unterdruck beaufschlagt ist, und mit einer zwischen den beiden Steuerventilen in die Abgasrückführlcitunp mündenden Leitung, in die Luft eir.leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß