DE2939805C2

DE2939805C2 - Steuersystem für die Abgasrückführung bei Dieselmotoren

Info

Publication number: DE2939805C2
Application number: DE2939805A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yohohama Fujii; Motohiro Zushi Shinzawa; Jun Yokosuka Teranuma; Seishi Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1984-04-05
Also published as: JPS5551940A; DE2939805A1; US4295455A

Description

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für die Treibstoffeinspritzpumpe (5) einen mit einem Gaspedal verbundenen Pumpensteuerhebel (6) umfaßt.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechungsventil (9) ein elektromagnetisches Ventil (111) ist, das auf die von einem Schalter (10), der die Stellung des Pumpensteuerhebels (6) erfaßt, abgegebenen Signale anspricht.

4. Steuersystem nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechungsventil (9) ein druckbetätigtes Ventil (13) ist, das auf einen durch ein elektromagnetisches Umschaltventil (12) angelegten Unterdruck anspricht, wobei das Umschaltventil (12) entsprechend den von einem die Stellung des Pumpensteuerhebels (6) erfassenden Schalter (10) gelieferten Signalen betätigt wird.

5. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechungsventil (9) ein druckbetätigtes Ventil (13) ist, das bei einem durch ein elektromagnetisches Umschaltventil (12) gelieferten Überdruck anspricht, wobei das Umschaltventil (12) entsprechend den Signalen von einem die Stellung des Pumpensteuerhebels (6) erfassenden Schalter (10) betätigt wird.

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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches aus der DE-OS 24 09 774 bekanntes Steuersystem hat eine Treibstoffeinspritzanlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen. Diese Anlage weist eine Abgasrückführung auf, bei der der Rückführstrom durch den Druck in der Einlaßleitung und/oder in der Abgasleitung gesteuert wird. Dabei ist eine die Abgasrückführleitung steuernde Vorrichtung vorgesehen, deren Steuergröße mit der Einspritzmenge durch eine Regeleinrichtung verglichen wird. Als Vorrichtung zur Steuerung des Drucks dient ein in der Einlaßleitung oder der Abgasleitung angeordnetes Drosselventil, wobei die Abgasrückführleitung stromab des Einlaß-Drosselventils und stromauf des Abgasleitungs-Drosselventils in die jeweiligen Hauptleitungen einmündet. Als Führungsgröße für die Regelung der Abgasrückführung kann bei dieser bekannten Anordnung die Treibstoffmenge dienen. Hierbei werden die Einspritzmenge und die Frischluftmenge mittels einer Brückenschaltung mit 4en Werten des die Einspritzpumpe regelnden Reglers verglichen, wo bei Abweichungen vom Sollwert bis zu dessen Erreichen die Einstellung der Vorrichtung und entsprechend der Rückführstrom geändert wird. Die Brückenschaltung kann unter Verwendung elektrischer oder hydraulischer Mittel arbeiten.

Aus der DE-OS 26 47 062 ist eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung bekannt. Bei dieser Abgasrückführung ist zwischen der Einlaßleitung und der Abgasleitung eine mit einem Regelventil versehene Abgasrückführleitung vorgesehen. Das Regelventil wird in Abhängigkeit von der Stellung einer Regelstange einer Treibstoffeinspritzpumpe gesteuert Die Steuerung geschieht dadurch, daß das Regelventil von einem druckmittelbeaufschlagten Stellglied betätigt wird, welches in Wirkverbindung mit einer Steuereinrichtung steht In der Steuereinrichtung ist ein Steuerkolben angeordnet der über die Regelstange betätigbar ist Die Regelstange betätigt ferner ein Umschaltventil, das die Druckmittelzufuhr zu dem Stellglied oberhalb einer vorgebbaren Treibstoffeinspritzmenge unterbricht und dessen Arbeitskolben entlastet.

Aus der DE-OS 21 37 694 ist ein Magnetventil zur Abgasrückführung von Brennkraftmaschinen bekannt. In der Abgasrückführleitung zwischen der Einlaßleitung und der Abgasleitung ist ein Magnetventil angeordnet, das über eine elektrische Steuereinrichtung gesteuert wird. Die Steuersignale der Steuereinrichtung können abhängig von veränderlichen Betriebsgrößen, wie z. B. Drehzahl, Einlaßunterdruck oder Drosselventilstellung, sein. Von dem Magnetventil führt eine Zusatzluftleitung zur Einiaßleitung, wobei die Zusatzluft ebenfalls über das Magnetventil steuerbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuersystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß bei einfacher und robuster Ausführung und kostengünstiger Herstellung eine zuverlässige Steuerung der Abgasrückführung unter Vermeidung des Ausstoßes von unverbranntem Treibstoffgemisch und Schadgasen, insbesondere sicher die Unterbrechung der zurückgeführten Abgase vor der Rauchgasgrenze, gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem ist das Drosselventil mit der Steuereinrichtung für die Treibstoffeinspritzpumpe mittels einer Betätigungseinrichtung gekoppelt. Die Betätigungseinrichtung ist dabei so ausgebildet, daß das Unterbrechungsventil vor Erreichen des Vollastbereiches des Motors schließt Während auf diese Weise das Unterbrechungsventil der Abgasrückführleitung über eine einfache mechanische Betätigungseinrichtung im Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung für die Treibstoffeinspritzpumpe je nach Motorbelastung mehr oder weniger geschlossen wird, ist bei der bekannten Treibstoffeinspritzanlage eine kostspielige und störungsanfällige hydraulische oder elektrische Betätigungseinrichtung vorgesehen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Menge an rückgeführtem Abgas und Winkelstellung des Pumpensteuerhebels von einer Treibstoffeinspritzpumpe (ausgedrückt in Belastung in %) bei einem bekannter Steuersystem,

Fig. 2a bis 2c verschiedene Kennlinien bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem,

F i g. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel des Steuersystems und

F i g. 4a und 4b teilweise geschnittene Ansichten von Ausführungsbeispielen von Unterbrechungrventilen für das in F i g. 1 gezeigte Steuersystem.

Wie in Fig.3 gezeigt ist, ist zwischen einer Einlaßleitung 1 und einer Abgasleitung 2 abstromseitig von einem Drosselventil 3 an der Einlaßleitung 1 eine Abgasrückführieitung 4 angeordnet. Das Drosselventil 3 ist über eine später noch zu beschreibende Betätigungseinrichtung 7 mit dem Pumpensteuerhebel 6 einer Treibstoffeinspritzpumpe 5 gekoppelt und öffnet sich grundsätzlich proportional zur Menge an eingespritztem Treibstoff.

In der Mitte der Abgasrückführieitung 4 ist ein Unterbrechungsventil 9 vorgesehen, das die Abgasrückführieitung 4 bei Vollastbetrieb schließt Wie es in F i g. 4a und 4b gezeigt ist, umfaßt das Unterbrechungsventil 9 einen Schalter 10, der betätigt wird, wenn der Pumpensteuerhebel 6 eine Lage einnimmt die einer bestimmten hohen Last entspricht (Winkel «₃ des Steuerhebels in Fig.2) sowie ein elektromagnetisches Ventil 11, das die Abgasrückführieitung 4 bei einem entsprechenden Signal vom Schalter 10 schließt. Anstelle des elektromagnetischen Ventiles 11 kann auch ein druckbetätigtes, eine Membran 13a aufweisendes Ventil 13 vorgesehen sein, das bei einem Wechsel von Unter- auf Atmosphärendruck mittels eines elektromagnetischen Umschaltventil 12 aufgrund der Signale von dem Schalter 10 betätigt wird.

Das Ventil 13 umfaßt eine Druckfühlerkammer \sb, die durch die Membran 13a begrenzt wird und in der wahlweise ein Unter- oder Atmosphärendruck herrscht, um einen Ventilkörper 13c/ gegen die Kraft einer Rückstellfeder 13c zu öffnen oder zu schließen. Der Unterdruck stammt von einer Vakuumpumpe. Anstelle des Unterdrucks kann auch der Überdruck von einer Luftdruckbremse verwendet werden. Im allgemeinen wird das Ventil 13 durch den Unterdruck (oder Überdruck) aufgrund der Signale von dem Schalter 10 im Vollastbereich geschlossen. Das Ventil kann im Ruhezustand geöffnet sein und durch die Kraft der Rückstellfeder 13c im Vollastbereich geschlossen werden. Eine Drosselbohrung 14 ist in der Abgasrückführieitung 4 aufstromseitig von dem Unterbrechungsventil 9 angeordnet, um die Abgasrückführströmung zu steuern.

Das untere End? des Pumpensteuerhebeis 6, der mit dem Drosselventil 3 über die Betätigungseinrichtung 7 verbunden ist, ist an der Treibstoffeinspritzpumpe 5 angelenkt, um die Menge an einzuspritzendem Treibstoff mit Hilfe eines nicht gezeigten Gaspedals zu steuern.

Wenn bei dieser Anordnung das nicht gezeigte Gaspedal betätigt wird, erfährt der Pumpensteuerhebel 6 eine Schwenkung gegen den Uhrzeigersinn. Dieser ist dabei so eingestellt, daß er nicht auf das Drosselventil 3 wirkt, bevor der Winkel des Pumpensteuerhebels 6 den Wer» «i in Fig. 2 erreicht. Während dieses Zustandes nimmt die Menge an eingespritztem Treibstoff zu, während das Drosselventil 3 bei einer Öffnungsweiie Θ (F i g. 2c) bleibt, die nahe einem vollständigen Schließen liegt, so daß die Menge an rückgeführtem Abgas bei ίο einem konstanten Wert Q\ bleibt, bis der Winkel des Pumpensteuerhebels a_t erreicht.

Danach beginnt sich das Drosselventil 3 zu öffnen, so daß die angesaugte Luftmenge proportional zur Winkelstellung des Drosselventils 3 zunimmt. Während dieser Zeit stehen der Winkel des Pumpensteuerhebels und die Öffnungsweite des Drosselventils in einem linear proportionalen Verhältnis zueinander und wenn der Winkel des Pumpensteuerhebels einen Wert von α; π Vollastbereich nahe der Rauchgrenze erreicht, ist das Drosselventil 3 voll geöffnet.

Abstromseitig des Drosselventils 3 herrscht der Ansaugunterdruck, der einen um so höheren absoluten Wert annimmt, je geringer die Öffnungsweite des Drosselventiles ist. Somit verringert sich die Menge an rückgeführtem Abgas, das je nach Druckdifferenz zwischen Abgasdruck und Ansaugunterdruck in die Ansaugluft gelangt, allmählich von dem maximalen Wert Qi bei zunehmender öffnungsweite des Drosseljo ventils auf den minimalen Wert Qi bei der Winkelstellung <%2 des Pumpensteuerhebels (voll geöffnetes Drosselventil), was verhindert, daß sich die Menge an rückgeführtem Abgas nahe der Rauchgrenze ändert.

Wird der Pumpensteuerhebel 6 weiter bewegt, bleibt die Menge an rückgeführtem Abgas auf dem konstanten Wert φ, jedoch steigt die Menge an eingespritztem Treibstoff weiter an.

Wenn der Winkel des Steuerhebels den Wert <%3 unmittelbar vor der Rauchgrenze erreicht, schließt das Unterbrechungsventil 9 vollständig die Abgasrückführieitung 4 aufgrund eines Signals vorn Schalter 10, um die Abgasrückführung vollständig zu unterbrechen.

Daher steigt die Menge an zufließendem Treibstoff ohne Abgasrückführung an, bis der Winkel des α Pumpensteuerhebels einen maximalen Wert erreicht, was eine volle Leistung des Motors sicherstellt.

Ergebnis der Steuerung der Menge an rückgeführtem Abgas in der in Fig.2a bis 2c gezeigten Weise ist, daß der Anfall an NOx wirksam herabgesetzt wird, ohne daß i" hierdurch das Betriebsverhalten des Motors im niedrigen und mittleren Belastungsfcereich nachteilig beeinflußt wird; in diesen Bereichen -werden Dieselmotore für Automobile im allgemeinen am häufigsten betrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuersystem für die Abgasrückführung bei Dieselmotoren mit einem Drosselventil in einer Einiaßleitung und einer Abgasrückführleitung, die abstromseitig von dem Drosselventil in die Einlaßleitung mündet, und mit einem in der Abgasrückführleitung angeordneten, mit einer Steuereinrichtung für eine Treibstoffeinspritzpumpe in Wirkverbindung stehenden Unterbrechungsventil, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß eine das Drosselventil (3) mit der Steuereinrichtung für die Treibstoff einspritzpumpe (5) koppelnde Betätigungseinrichtung (7) derart ausgebildet ist, daß das Unterbrechungsventil (9,11,13), über die Steuereinrichtung gesteuert, vor _]5 Erreichen des Vollastbereichesi des Motors schließt