DE2364712A1

DE2364712A1 - Vorrichtung zur regelung der abgasrueckfuehrung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2364712A1
Application number: DE2364712A
Authority: DE
Inventors: Harry P Wertheimer
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-27
Publication date: 1974-06-27
Also published as: JPS572901B2; US3814070A; AU6389173A; IT1002267B; JPS4996134A; GB1454419A; DE2364712C2; FR2211971A5; AU476179B2; CA987559A

Description

Patentanwälte

Dr Ing. H. Negsndank DlpUng.H.Haudc- '--iol PSys. W. Schmitt Dipl. Ing. L GreHf-. - L-.oi.: S - Wahne«

DipLlng

Telefon 5330586 ;The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

jSouthfield, Mich. 18o75, USA 2o. Dezember 197 3

Anwaltsakte M-2927

Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine

Wesentliche Ursache der Luftverschmutzung sind die Abgase von Kraft fahrzeugen. Zur Abhilfe sind zwei prinzipielle Lösungswege eingeschlagen worden, nämlich Vorrichtungen zum Verbessern der Abgase, z. B. Katalysatoren im Auspuff, Nachverbrenner usw. oder Änderungeji an der Brennkraftmaschine zur Verbesserung der Verbrennung. Für den letzteren Fall gibt es Vorrichtungen zur Zündzeitpunktverstellung, temperaturabhängige Drehzahl-Steuervorrichtungen und/oder JAuf-Zu-Ventile für eine Umwälzung bzw. Rückführung der Abgase.

Die Erfindung zielt auf Änderungen an der Brennkraftmaschine und \insbesondere auf Verbesserungen der Rückführung der Abgase in den ..Brennräumen ab. Die Rückführung der Abgase wird in den meisten Perj-

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sonenfahrzeugen dann notwendig, wenn die vom Gesetzgeber festgeleg-jten Emissionen von Stickstoffoxiden eingehalten werden sollen. Die Steuerung der Umwälzung geschieht hierbei, wie bekannt ist, einfach durch das Öffnen oder Schließen einer Verbindung. Bei einer derartigen Steuerung hängt die Umwälzung vom Ansaugdruck ab, was nicht ;

unbedingt wünschenswert ist. Um den strengeren Auflagen des. Gesetzf gebers zu genügen, müssen die umgewälzten Abgasmengen mehr als 15 % der in die Brennkraftmaschine strömenden Luftmengen betragen, wenn die Umwälzμng als Hauptmittel für die Steuerung der Stickstoff oxide eingesetzt wird. In Hinblick auf eine möglichst große Wirksam ikeit unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Fahrzeugbeweglich- , jkeit sollte der zurückgeführte Strom der Auspuffgase weich einsetzen und in einem relativ konstanten oder vorgegebenen Verhältnis '■

Jzum Luftstrom in den Motor gehalten werden. Weiterhin sollte die Umwälzung bei niedrigen Temperaturen der Umgebung oder des Motorraumes sowie bei geringen und großen Luftstrommengen unterbrochen ; werden. · Γ

Die bekannte Zündverstellung sorgt im allgemeinen für einen wirtschaftlichen Brennstoffverbrauch, minimalisiert aber nicht notwendigerweise den Ausstoß unerwünschter Abgase. Andererseits minimalisieren zwar Vorrichtungen zur Aufbereitung der Abgase den Aus- . stoß giftiger Anteile, müssen aber bei dem gegenwärtigen Stand der Technik in Zusammenhang mit Änderungen an dsr Brennkraftmaschine . verwendet werden. ' I

■ ■ i

Andere Vorrichtungen sind als Venturi-Unterdruckverstärker bekannt,

/0 919

die für eine gewisse Proportionalität zwischen der rückgeführten I Abgasmenge und der gesamten, dem Motor zugeführten Luftmenge sorgen sollen. Obwohl diese Vorrichtungen auf den Ansaugluftstrom des Mo-J' tors ansprechen, ist keine Rückkopplung von der Umwälzeinrichtung her vorhanden, womit ein Nachstellen möglich wäre, um Änderungen an den abgetasteten Größen einschließlich der zurückgeführten Abigasmenge zu kompensieren. Weiterhin sind für den Unterdruckverstär-jiker geringe Herstellungstoleranzen erforderlich, wenn eine genaue j !Steuerung

erhalten werden"soll.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind in einer Vorrichtung zur Re-. gelung der rückgeführten Abgasmenge einer Brennkraftmaschine, wobei innerhalb des Rückführungsweges Ventileinrichtungen angeordnet sind, erfindungsgemäß Einrichtungen zur Erzeugung eines ersten, vom

^Ansaugluftstrom des Motors abhängigen Drucksignals und Einrichtun-

i ."-■·■.

Igen zur Erzeugung eines zweiten, von der. umgewälzten Abgasmenge ab-

Ihängigen Drucksignals vorgesehen sowie das erste und das zweite \ ■ - .

Drucksignal summierende Einrichtungen, die das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtungen derart regeln, daß die umgewälzte Ab-

jgasmenge sich proportional zur in die Brennkraftmaschine strömenden Luftmenge ändert.

Die Erfindung wird nun an Ausführungsbeispielen und anhand der bei

!liegenden Figuren näher erläutert. Es stellt dar:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Regeleinrichtung'gemäß

ι der Erfindung;

-H-

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Fig. 2 einen Querschnitt durch eine den Strom der Auspuffgase abtastende Einrichtung zusammen mit einem Umwälzventil;

Fig. 3 das Schema eines normalen Vergasers und damit die Abtasteinrichtung für den Luftstrom in den Motor;

Fig. 4 einen Teil der Steuereinrichtung in Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform, in der ein temperaturempfindlicher Körper vorgesehen ist;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Steuerung; !Fig. 6 die grafische Darstellung der Testergebnisse der ι ' erfindungsgemäßen Vorrichtung und

(Fig. 7 eine zweite Ausführungsform der den zurückgeführten Strom der Auspuffgase abtastenden Einrichtung.

Wie aus Fig. 3 zu sehen ist, weist ein Fallstromvergaser 41 den ge-· wohnlichen Ansaugkanal 45 für die Luft und den Brennstoff mit einen Einlaß 44 für die Luft aus der Atmosphäre auf der einen Seite des Kanals auf, wobei die gegenüberliegende Seite mit dem Ansaugrohr ,4 der Brennkraftmaschine verbunden ist. Der Kanal 45 enthält den üblichen Lufttrichter 42 und eine Drosselklappe 46. Letztere ist auf einem Teil des Vergasergehäuses quer zum Kanal 45 zur Steuerung des Luft-Brennstoff-Gemisches in das Ansaugrohr drehbar angeordnet, Dei Brennstoff wird in gewöhnlicher Weise von einer Düse (nicht gezeigt) zugeführt, die in bekannter Weise in den Lufttrichter vorsteht odei an ihn angrenzt..

Die Drosselklappe 46 ist in der Leerlaufstellung gezeigt, in der

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[der- Kanal 45 im wesentlichen geschlossen ist, und kann in eine najhezu vertikale Stellung geschwenkt werden, in der der Kanal 4-5 praktisch nicht blockiert wird. Eine Öffnung 49 im Engpaß des Luft+-

jtrichters 42 ist über einen Kanal 48 an den mit dem Unterdruck der

[Brennkraftmaschine arbeitenden Einrichtungen angeschlossen. Der !Unterdruck an der Öffnung 49 hängt dabei von dem gesamten Luftstro^n durch den Lufttrichter 42 ab. Der Luftstrom zum Motor wird durch die relative Stellung der Drosselklappe. 46 gesteuert. Sowie die Drosselklappe öffnet, nimmt der Luftstrom zu, womit deuDruck an de:? !öffnung 49 gegenüber dem Atmosphärendruck oder einem nicht, gezeigten, einlaßseitigen Staupunkt fällt. Das an der Öffnung 49 auftretende "V-akuum" ist ein Drucksignal, das für die weiteren Erläuterungen

mit S.. bezeichnet wird. Das Drucksignal S,. ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zum Gehäuse 21 einer Steuereinrichtung über den Kanal geführt. Die Querschnittsfläche am Engpaß des Lufttrichters 42 ist mit A₅ bezeichnet. Die Querschnittsfläche Ar ist ein Entwurfparameter, der bekannt sein muß, da die erfindungsgemäße Vorrichtung die Umwälzung der Auspuffgase entweder in einer vorgegebenen Beziehung zum Luftstrom in dieser öffnung oder proportional dazu steuert.

Eine Öffnung 43 kann an einöm Punkt oberhalb der

Drosseklappe 46 vorgesehen sein, wenn diese sich in ihrer Leerlauf■■ !stellung befindet, und wird von der Drosselklappe während ihrer jÖffnungsbewegung überquert. Der Unterdruck an der öffnung 43 ist von der Drehstellung der Drosselklappe abhängig, wobei die öffnungj

■ - ■"- .--■■■- ' P-

43 bei geschlossenem Drosselventil im wesentlichen den Atmosphären+· \

druck am Einlaß 44 wiedergibt. Der Unterdruck an der Öffnung 43 --"■ kann über einen Kanal 115 mit einem in Fig. 1 gezeigten Unterdruckf-Vorratsbehälter 122 verbunden sein. Mit dieser Modifikation würde die Umwälzung der Auspuffgase aus gewissen Gründen, die noch näheri erläutert werden, bei kleinen Öffnungen der Drosselklappe sowie ^!

i geringem Luftstrom in den JMotor verhindert sein.

- ■ ■ ' r

Obwohl die Einrichtung 4o zur Abtastung des Luftstromes in den Mo-I tor im Zusammenhang mit einem Vergaser 41 beschrieben worden ist, \ kann die Einrichtung 4o sich ebenso ganz allgemein auf eine Drosseleinrichtung beziehen, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit jeder den Brennstoff bemessenden Einrichtung verwendet werden könnte, bei der Mittel zur Abtastung des Luftstromes vorhanden oder hinzugefügt sind.

In Fig. 2 ist eine auf den Strom der Auspuffgase ansprechende Ein-! richtung 3o gezeigt. Ein Gehäuse 31 weist einen Kanal 32 auf, an dem ein Rohr 33 am Auspuff angeschlossen ist, und ein Rohr 34, das mit dem Ansaugrohr verbunden ist. Im Kanal 3 2 ist ein Venturi-irohr 35 starr angeordnet. Der Engpaß des Venturi-Einsatzes

35 hat eine Öffnung 35' mit einer Querschnitt

fläche A₃. Ein Kanal 36 ist an der öffnung 35' im Gehäuse 31 vorgesehen, und ein Kanal 37 stromaufwärts vom Trichter 35. Ein Ventilsitz 38 mit einer Querschnittsfläche A₂ ist im Kanal 32 strom-

!abwärts vom Trichter 35 ausgebildet. Der Kanal 32 endet in einer

öffnung 39 mit einer Querschnittsfläche A₁ stromabwärts vom Ven-. ■ j

1 tilsitz 38. Pfeile E zeigen die Richtung der umgewälzten Auspuff- '

Ein&ückführventil/lo von herkömmlicher Bauart ist z.B. durch Bolzen ;starr mit dem Gehäuse 31 verbunden. Eine Stange 12 im Venitil ist starr mit einer Membran 13 verbunden» Die Membran 13 teilt 'das Gehäuse 11 des ·. Ventils in zwei getrennte Kammern IH und 15, wobei die Kammer IU durch eine (nicht gezeigte) Öffnung der Umgebungsluft ausgesetzt ist und die Kammer 15 mit der Steuereinrichtung 21 (gezeigt in Fig. 1) über 'einen Kanal 16 verbunden ist. Der Ventilkörper 18, der an der Stange 12 befestigt oder einstükkig mit ihr ausgebildet ist, wird durch eine Feder 17 mit einer

.vorgegebenen Federkraft F₁ gegen den Ventilsitz 38 des Gehäuses 31 i
gedrückt. Da der Druck auf die Membran 13 variiert, bewegt sich die Stange und daher der Ventilkörper 18 zum Ventilsitz 38 hin oder von ihm weg, so·daß der Strom der Auspuffgase durch den Kanal 3 2 gesteuert wird.

Wenn ein Venturi-Rohr als Abtastelement für eine Strömung verwendet wird, wird die größte Druckdifferenz dann erhalten, wenn man den

Druck stromaufwärts mit einem Staurohr (37) und den Druck am Engi

!paß des Ventuir-Rohres 35' mißt. Der Kanal 37 mit seiner öffnung i

37¹ tastet den Druck S₉ derAuspuffgase im Kanal 32 ab und führt

I
dieses Drucksignal zum Gehäuse 21 der Steuereinrichtung, wobei der.Kanal 36 das Drucksignal S₃ der Auspuffgase an der öffnung 35' zum Gehäuse 21 führt. Die Differenz zwischen den Drucksignalen S₂ und So steigt mit der Durchflußgeschwindigkeit der Auspuffgase im Trichter 35 genauso an, wie die Differenz zwischen dem Atmosphä rendruck und S. mit der Durchflußgeschwindigkeit der Luft· im Lufttrichter 42.

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Obwohl es nicht eigens dargestellt ist, könnte das Venturi-Rohr 35 auch stromabwärts vom Ventil 18 angeordnet sein. Diese Anordnung ist jedoch nicht so gut, da die Druckdifferenz auf der Ansaugseite¹ ;(die S₀ und S_Q stark beeinflußt) viel größer als der Druck auf den ,Auslaßseite stromaufwärts des Ventils 18 ist, wodurch die Steuerung 'der Steuereinrichtung in Fig. !schwieriger wird. I

In Pig. 1 ist die Steuereinrichtung 2o für die Rückführung der Aus+ puffgase näher dargestellt. Das Gehäuse 21 der Steuereinrichtung j ist lamellenartig aufgebaut, wobei die Teile 21a und 21b eine Mem-; bran 6o, die Teile 21b und 21c die Membranen 7ο und 17o und die i Teile 21c und 2Id eine Membran 8ο halten. Die vier lamellenartig j.

r angeordneten Teile bestimmen einen Hohlraum 22, der aufgrund der ^!

Membranen 6o, 7ο und Bo in getrennte Kammern 22a, 2 2b, 22c und 22d geteilt ist. Mit den Membranen 6o, 7ο und 8ο fest verbunden isjt innerhalb des Hohlraums 22 ein Steuerkörper 23 angeordnet. Die. Abschnitte der Membranen 6o_s 7 ο und 8o, die im Hohlraum 22 liegen, haben die "effektiven" Querschnittsflächen Ag, A~ und Ag. Die effektive Fläche ist eine Funktion sowohl des Außendurchmessers der Membranen als auch des Durchmessers der Druckverteilungsscheiben.

Das Drucksignal Sy wird zur Kammer 22a über einen diese Kammer mit dem Kanal bzw. Schlauch 37 verbindenden Kanal 21a¹ geführt. Das Drucksignal S-, wird zur Kammer 22b über einen diese Kammer mit dem Kanal bzw. dem Schlauch 38 verbindenden Kanal 21b¹ geführt. In der Kammer 22c liegt ein Drucksignal S vor, das zur Kammer 22c über einen im Teil 21c ausgebildeten Kanal 21g'¹ geführt wird. In der L _ ' _ ' ■ ' - 3 -

Kammer 22d herrscht Atmosphärendruck, der über einen Kanal 2Id¹ im Teil 21d in. die Kammer 22d gelangt. Die Kammer 22d ist auch

I über einen Kanal 91 mit einer zweiten Kammer 9o im Teil 21d ver- ^: bunden. Im Kanal 91 ist an der Kammer 9o ein Ventilsitz 92 ausge-i

i bildet, und ein zweiter Ventilsitz 93 ist dem Ventilsitz 92 dia-

: metral gegenüberliegend in einem in die Kammer 9o führenden Kanal 95 ausgebildet. Der' Ventilsitz 93 hat die Querschnittsfläche Ag.

I Ein Kanal 94 im Teil 2Id verbindet die. Kammer 9o mit einem Kanal 16.

; Ein weiteres Lamellenteil 21e ist derart am Teil 21d befestigt, j

daß ein darin ausgebildeter Kanal 2Ie¹ mit dem Kanal 95 zusammen-- { ! trifft. Ein Drosselkörper llo mit einem Durchgang 111 ist.in den

I Kanal 21e' geschraubt. Der Kanal 21e' mündet in den Vorratsbehäl-

i ter 122, der im Teil 21e ausgebildet ist. Der Ansaugdruck P gelangt vom Ansaugrohr 47 über den Kanal bzw. den Schlauch 115 zum Vorratsbehälter 122. Ein Rückschlagventil 124 bekannter Bauart ist

I über Öffnungen 123 des Vorratsbehälters 122 angeordnet·, um vom An- ^! saugdruck des Motors unabhängig eine hinreichende Unterdruckquell«ι j ■

i sicherzustellen.

Der Steuerkörper 23, den man auch als Summiereinrichtung bezeichnen könnte, besteht im wesentlichen aus drei Hauptteilen, nämlich ; aus zwei stangenähnlichen Abschnitten 24 und 25 und aus einem kol·· "benartigen Teil 26. Der Abschnitt 24 ist an der Membran 6o mit Hilfe mehrerer Scheiben 61 und einer Schraube 62 in bekannter Wei·· se befestigt. Der Abschnitt 25 ist in den Abschnitt 24 eihge-

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- Io -

schraubt, wobei zwischen den Abschnitten die Membran- 7o einge-ι klemmt ist. Der. Abschnitt 25 weist für die Aufnahme des kolbenarti-

"

j gen Teils 26 eine Kammer-, 71 auf. Am Teil 26 ist ein Flansch 26' i

! vorgesehen, an dem mehrere Scheiben 81 und eine Mutter 82 angeord+· ! net sind, so daß in klemmender Weise die Membran 8o mit dem Teil , 26 befestigt ist. Der oberste Fortsatz des Teils 26 (siehe Fig. 1) ist in denKamnier 71 des Abschnittes 25 verschiebbar. Eine Feder 87 mit der Federkraft F₂ ist um den Abschnitt 25 angeordnet und drückt das Teil 26 vom Abschnitt 25 weg. Am untersten Fortsatz de$ Teils 26 ist ein Ventilkörper 27_s z.B. durch Nieten,befestigt. Selbstverständlxch kann auch der Ventilkörper.27 einstückig mit dem Teil 26 ausgebildet sein. Je nach Verschiebung des Teils 26 kann der Ventilkörper 27 entweder am Ventilsitz 92 oder am Ventilsitz 93 aufsitzen. Ein Drucksignal S , das von der Kammer 9o zum Umwälzventil Io gelangt, ist von der relativen-Stellung des Teils 26 abhängig und kann zwischen dem Atmosphärendruck und dem Ansaugdruck variieren. Unter besonderen Umständen, die- noch erläutert werden, kann S auch außerhalb dieser Grenzen liegen. !

j Ein Absperrventil 223 ist innerhalb eines von den Teilen 21b, 21c;

ι

und 2Id gebildeten Hohlraumes 222 angeordnet. Der Hohlraum 222 j ist in vier Kammern aufgeteilt, in die Kammern 222a und 222b, die durch die Membran 17o getrennt sind, und . in die Kammern 222c und 222d, wobei die Kammern 2 2 2b und 222c durch einen Kanal 221c¹ ver-

! bunden sind. Das Absperrventil 223 weist einen stangenähnlichen j Abschnitt 224 auf, der an mehreren Scheiben 171 zum Einklemmen der Membran 17o angenietet ist. Der Abschnitt der Membran 17o, de

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innerhalb des Hohlraumes 222 liegt, hat die wirksame Querschnittsfläche A... Ein Ventilkörper 225 ist am untersten Fortsatz des Abschnittes 224 in bekannter Weise befestigt und kann sich auf einen Ventilsitz 226 am unteren Ende des Kanals 221c¹ hin- oder von ihm !fort bewegen. Ein Stützteil 228 ist in die Kammer 222d des Teils,

21d geschraubt und hält eine Feder 227 zwischen ihm und dem Ventilkörper 225. Die Feder 227 mit der Federkraft F₃ kann den Ventil-körper 225 gegen den Ventilsitz 226 drücken. Die Kammer 222a ist

'durch den Kanal 221b im Teil 21b dem Atmosphärendruck ausgesetzt. | In der Kammer 222b liegt das Drucksignal S^ über einen im Teil 21c.

ausgebildeten Kanal 48'vor, der an den Kanal bzw. den Schlauch 48 i

j angeschlossen ist. Die Kammern 222c und 222d sind durch eine öff- j nung 229 im Boden des Teils 21d dem Atmösphärendruck ausgesetzt. Ein Filter 23o ist an d*a? öffnung 229 befestigt und sorgt für die · Reinheit der in die Kammer 222d und in einen Kanal 2IdV eintreten-: den Luft,. Die Kammer 22c und der Kanal 221c¹ sind durch einen Kanal. 21c¹ verbunden.

!Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit dem auf die Temperatur ansprechenden Teil So. Die Teile in der Fig. 4, die mit den Teilen der Steuervorrichtung 2o in Fig. 1 identisch sind, haben das gleiche Bezugszeichen. Die Niete T72, die die Scheiben 171 an der Membran 17o befestigt, hat einen verlängerten Teil 172' Ein Bimetallstreifen 52 ist am Lamellenteil 21b¹ durch eine Schraube 54 oder anderweitig befestigt. Der Bimetallstreifen 52 greift ai dem verlängerten Teil 172' der Niete 172 an. Der Bimetallstreifen (5 2 fühlt die Temperatur in der Umgebung der Steuereinrichtung 2o,

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wirkt d.h. die Temperatur des Motorraumes, und/ab einer bestimmten, nied^ jrigen Temperatur auf das Absperrventil 223 so ein, daß das Druck-¹ !signal S^ nicht in die Kammer 22c gelangt, wie unten beschrieben !wird. Natürlich könnte auch eine andere, auf die Temperatur anspre^ bhende Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden, so daß άχή Steuereinrichtung 2o auf andere Temperaturgrößen ansprechen würde, ί

ί ^:

.B. auf die Temperatur des Motorkühlmittels. :

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der den Strom der Aus- ■. puffgase abtastenden Einrichtung 3ο¹ gezeigt. In ihrer Struktur mit den Teilen der Fig. 2 übereinstimmende Teile der Einrichtung 3o' sind , ' mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die in ihrer Struktur geänderten Teile für die analogen Aufgaben sind in ihren Bezugszeichen um loo größer. Ein dem Strom der Auspuffgase ausgesetztes Teil 135 mit einer Öffnung 135· ist im Kanal 32 befestigt, ι Das Teil 135 hat dieselbe Aufgabe wie der Trichter 35 in Fig. 2, und der Druck S₃, der an der Öffnung 35' gemessen wird, ist derselbe wie der Druck an der Öffnung 135*. Wenn die Querschnittsfläche <V~ gleich der Querschnittsfläche A^ der öffnung 39 (siehe Fig. 2) ist, wird die Funktion der Öffnung 39 gleichzeitig von der Öffnung 135' übernommen. Das heißt, daß das Teil 135 sowohl der Begrenzung als auch der Abtastung des Stromes der Auspuffgase dient.

3er Betrieb der Regelvorrichtung wird nun beschrieben, wobei die Ansaugluftstrommenge von einem sehr kleinen Wert ausgehend ansteigen soll. Der Druck S^ am Lufttrichter steht

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über den Kanal 48 mit der Unterseite der Membran 17o in Verbindung. Das Drucksignal S. nimmt ab, wenn der Luftstrom durch den Vergaser, steigt, und ist immer kleiner als der Atmosphärendruck P , der an I

el

der Oberseite der Membran 17o herrscht· Die Federkraft F_Q ist j groß genug, um das Absperrventil 223 bei geringem Luftstrom nach \ oben zu drücken, so daß der Druck S gleich dem Druck S^ ist. ^:

Wenn der Luftstrom auf einen bestimmten Wert gestiegen ist, ist j die Druckdifferenz P₃ minus S an der Membran 8o so groß, daß die

-■ ^a y

Federkraft F₂ der Feder 87.überwunden werden kann. Dadurch wird

S -

•das kolbenartige Teil 26 des Steuerkörpers 23 nach oben angehoben, wodurch der Ventilkörper 27 bestrebt ist, in Schließrichtung auf den Ventilsitz 92 hin zu wandern, so daß S mehr vom Ansaugdruck P als vom Atmosphärendruck P abhängig gemacht wird. Das Drucksignal S gelangt in die Kammer 15 des Ventils Io, so daß die Membran 13 gegen die Federkraft F. der Feder 17 gedrückt wird und das Ventil 18 den Weg der Auspuffgase durch das Venturi-Rohr 35 ;

Rohr 35

freigibt. Der Strom durch das Venturi- / erzeugt einen Differenzdruck S₂ minus S-,. Da diese zwei Drucksignale auf beiden Seiten der Membran 6o des Steuerkörpers 23 anliegen und S₃ kleiner als S„ ist, wird eine nach unten gerichtete Kraft an der Membran 60 saufgebaut. Eine zusätzliche Kraftkomponente nach unten wird durch den Differenzdruck S_Q minus S an der Membran 7o bewirkt. Dadurch-

d y

wird die Feder 8 7 weiter zusanunengedrückt, und der Steuerkörper 2 3

durch die drei Membranen 60,7o und 80 wirkt so, als venn die Membra]-jnen starr an einer gemeinsamen Stange befestigt wären. Falls der i •Strom der Auspuffgase zu stark wird, bewirkt der Differenzdruck S„|

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minus S₃ ein*Ungleichgewicht der Kräfte auf die Membran 60, so daß der Ventilkörper 27" bestrebt ist, am Ventilsitz 93 anzugreifen,· wodurch der Atmosphärendruck P in die Kammer 15 des Ventils _;Io gelangt. Dadurch wird nun seinerseits der Ventilkörper 18 gegen den Ventilsitz 38 gedrückt und der Strom der Auspuffgase unterbrochen. Die auf die Membran 13 des Ventils Io einwirkenden ,Kräfte sorgen daher entweder für eine relativ geöffnete oder ge-■schlossene Stellung des Ventilkörpers 18.

Wenn der Luftstrom in dem Motor weiter ansteigt, und S weiter abinimmt, bewegt sich der Ventilkörper 27 weiter nach oben. Gleichzei- !tig erfordert das Kräftegleichgewicht am Steuerkörper 2 3 ein ent-I sprechendes Ansteigen des Differenzdruckes S₀ minus S_Q, da durcn

ι ein weiteres Öffnen des Ventilkörpers 18 sich der Strom der Auspuffgase vergrößert. Daher wird der Steuerkörper zum Steuern des

Stromes der Auspuffga e in einer zunehmenden Beziehung zu dem wachbestimmte

senden Luftstrom eine/Stellung einnehmen. Falls die wirksame Fläche Ag der Membran. 60 gleich der wirksamen Fläche A_g der Membran 80 .ist, und die Flächen A^ und Ag hinreichend klein sind, wird der Strom der Auspuffgase dem Luftstrom direkt proportional sein.

Andererseits können die Querschnittsflächen A₇ und A_g der Membran •7o und des Kanals 35.oder eine zusätzliche Feder (nicht gezeigt)

mit Hilfe des Rückdruckes der Auspuffgase und des Ansaugdruckes zur Erzielung einer vorgegebenen, von der Proportionalität abwei- ^; chenden Beziehung zwischen dem Strom der Auspuffgase und dem Luftstrom verwendet werden. Die Vorrichtung läuft auf einen geschlos-

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senen Regelkreis hinaus, dessen Sollwert mittels anderer Meßgrößen variiert werden kann. Die Regeleinrichtung 2o ist ein Mittel zur Summierung der Drucksignale S₁ und S₃ derart, daß die in das An- '■ saugrohr eintretende Menge der rückgeführten Auspuffgase in einer 1 modifizierbaren, proportionalen Beziehung zum Luftstrom in den ; Motor variiert. ■

• i

Wenn der Strom der Auspuffgase durch die Öffnung 39 begrenzt wird,, kann der Differenzdruck S₂ minus S₃ nicht mehr langer für ein Gleichgewicht der Kräfte auf den Steuerkörper 23 sorgen. Durch den Steu- ' erkörper gelangt daher der Ventilkörper 2 7 in Anlage mit seinem Ventilsitz 92, wodurch S gleich P wird. Unter diesen Umständen kann der Vorratsbehälter 122 derart wirksam werden, daß sich im Ventil Io ein Unterdruck einstellt, der größer als der Ansaugdruck des Motors ist. Dadurch ist der Betrieb des Ventils bei beträchtli-r chen Unterdruckwerten sichergestellt, wobei noch die Möglichkeit j !besteht, den Strom der Auspuffgase bei sehr niedrigen Ansaugdruckeri zu erhalten. Das heißt, durch die Kombination des Vorratsbehälters; 12 2 mit dem Rückschlagventil 121 wird eine hinreichende Unterdruck4 quelle unabhängig von.den Ansaugdruckänderungen des Motors und unabhängig davon, ob der Vorratsbehälter vom Druck an der öffnung für die Zündung oder vom Ansaugdruck· beaufschlagt ist, erhalten. Obwohl die Öffnung 39 mit der Querschnittsfläche A₁ nicht unbedingt erforderlich ist, würde ohne solche öffnung der Strom der Auspuffgase mit steigendem Luftstrom bis zur Absperrung weiter ansteigen.

Wenn der Luftstrom weiter ansteigt, wird der Strom der Auspuff-

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gase aufgrund des steigenden Rückdruckes in den Abgasen nur wenig ansteigen. An einem durch die Federkraft F- der Feder 227 bestimmten Punkt wird der Druckabfall an der Membran 17o zum Schließen des Absperrventils 223 ausreichen» Das heißt, der Ventilkörper 235 an der Ventil stan ge 22¹+ des Absperrventils 223 wird am Ventilsitz 236 aufsitzen, der am oberen Ende des Kanals 221c^r ausgebildet ist, und der Ventilkörper 225 wird vom Ventilsitz 226 abheben, so daß Atmosphärendruck über den Kanal 221c' und den-Kanal-21c^l" in die Kammer 22c gelangt. Da S dann gleich P ist, kommt der Ventilkörper 27 aufgrund des Kraftausgleiches an der Membran 8o in Anlage mit dem Ventilsitz S3, so daß S gleich P wird und das Ven- .

λ a

til Io schließt.

Durch Änderungen der Entwurfparamenter und zum Beispiel durch, die Verwendung des Druckes an der Öffnung für die Zündung anstelle des j Ansaugdruckes P im Vorratsbehälter 122 können verschiedene Kriterien für die Steuerung des Stromes der Auspuffgase geschaffen werden.

Wie oben beschrieben worden ist, kann mit Hilfe des auf die Ventil-· stange des Absperrventils 2 23 einwirkenden Bimetallstreifens 52- in Fig. 4 die Vorrichtung von der Temperatur der Umgebung oder des Motorraumes abhängig gemacht werden, um die Rückführung der Auspuff: gase im Falle einer niedrigen und/oder einer hohen Temperatur zu sperren. Das heißt, sowie die Temperatur des Motorraumes auf einen

vorgegebenen Wert abfällt, wird der Bimetallstreifen in Richtung jdes Pfeiles T in Fig. 4 nach unten gebogen und drückt die Ventil-

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stange 223 nach unten, womit der Weg des Drucksignals S. unterbrochen wird. Das bedeutet, daß Atmosphärendruck in die Kammer 2 2c .gelangt und das stangenähnliche Teil 26 nach unten drückt, das seinerseits für eine Atmosphärendruckverbindung zum Ventil Io sorgt.

p Drosselkörper llo in Fig. 1 begrenzt die in das Ansaugrohr strö-ί _■ j

blende Luft, so daß Verfälschungen des Luft-Brennstoff-Gemisches j !durch eine größere Luftmenge unter Umgehung des Vergasers vermie- j j . ί

jden werden. Solange der Ventilkörper 27 sich zwischen seinen beiden !Ventilsitzen befindet, strömt kontinuierlich Luft durch den Kanal J21d' , den Kanal 91, den Vorratsbehälter 122 und so weiter in das

Ansaugrohr. Daher sind Einrichtungen, die diesen ungünstigen Effekt ausschälten, für die-gesamte Vorrichtung wichtig.

In Fig. 6 sind Testergebnisse grafisch dargestellt. Die Kurven· A jund C zeigen Abgasumwälzeinrichtungen, bei denen ,die rückgeführte Menge der Abgase genau Io bzw. 3o % der in den Motor strömenden Luftmenge ist. Die Kurve B zeigt das mit der erfxndungsgemäßen richtung erhaltene Ergebnis, wobei der Ansaugdruck im wesentlichen zwischen 15o und 35o mm Hg variiert. Alle an die Vorrichtung ge-Jstellten Aufgaben werden erfüllt, da die Umwälzung bei geringem jund großem Luftstrom in den Motor unterbrochen wird und der Strom, der Auspuffgase, also die rückgeführte¹ Menge von null langsam ansteigt, und dann in einem relativ konstanten oder vorgegebenen

[Verhältnis zum Luftstrom bleibt.

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Selbstverständlich kann der Anmeldungsgegenstand mehrere Abänderun-

jgen erfahren, und in einigen Fällen könnten gewisse Merkmale der {Erfindung unabhängig von anderen Merkmalen vorteilhaft verwendet werden. Z.B. wurde herausgestellt, daß die Steuerung des Steuerjcörpers leicht durch Abänderungen gewisser Entwurfparameter modifiziert werden kann. Ebenso können in gewissen Druck beaufschlagten I

<ammern im Gehäuse 21 andere als die hier genannten Drucke vorliegen. Auch wäre eine direkte Steuerung der umgewälzten Abgasmenge lurch den Steuerkörper 23 denkbar. Da jedoch die Drucksignale in äen Venturi-Einsätzen relativ klein sindj und das Umwälzventil eine beträchtliche Fläche aufweisen muß, würde dies sehr große Membranen ärfordern, was unpraktisch wäre.

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Claims

Pafenlaawälte

Dr. Ing. H. Meoondsnk

Dipl. Ing. H. H;.uc - ".: k·! -■ π-.:-. V/. Schmitz

Dipl. int,-~. G ^c'. -'·■ ν· · - Wehnert

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Telefon 5380586 The Bendix Corporation ' · ^; ·

Executive Offices ·
Bendix Center

Southfield, Mich. U8o75, USA - 2o. Dezember 1973

Anwaltsakte M-2927';

Patentansprüche

j 1.) Vorrichtung zur Regelung der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine in deren Ansaugkanal mit mindestens einem einen Ventur ri-Einsatz. aufweisenden Vergaser, gekennzeichnet durch eine erste Abtasteinrichtung CHo) _r die/Ln Abhängigkeit von der in die- | Brennkraftmaschine strömenden Luftmenge ein erstes Drucksignal i CS^) ahgibt, ein erstes_s auf das erste Drucksignal ansprechendes Glied (7o,8o), eine zweite Abtasteinrichtung CEo)-,. die in I Abhängigkeit von der Abgasdurchf lußmenge ein zweites Drucksigna^. CS₂J S₃) abgibt, ein zweites, auf das zweite Drucksignal ansprechendes Glied C6o,7o), ein erstes Ventil Clo) in dem Rückfüh rungsweg C33,3¹O zur Steuerung der in den Ansaugkanal C47) eintretenden Abgasmenge und ein zweites, das erste und das zweite Glied verbindendes Ventil C23), so daß durch das erste und das zweite Drucksignal die Stellung des ersten Ventils gesteuert wird.

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!2. Vorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das

ι zweite Ventil (23) zwischen einem ersten Ventilsitz (92) für ; J die Umgebungsluft und einem zweiten Ventilsitz (93) für einen ⁱ

Unterdruck bewegbar ist. ·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, däß der

Unterdruck aus dem Ansaugrohr entnommen wird. J

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4» Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Un-; terdruck an der für die Zündung vorgesehenen Vergaseröffnung

(43) entnommen wird. , ι

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein zwischen der ersten Tasteinrichtung (4o) und dem zweiten Ventil (23) angeordnetes drittes Ventil (223), das von einer ersten Stellung, in der das erste Drucksignal '(S₁) zum zweiten Ventil geleitet wird, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der die Umgebung|sluft zum zweiten Ventil geleitet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein temperaturempfindliches Glied (52), das mit dem dritten Ventil (223) zu seiner Steuerung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil (223) ein drittes, druckempfindliches Glied (17o) aufweist, wobei auf dessen einen Seite das erste Druck-

dessen

signal (S₁) und auf / anderen Seite die Umgebungsluft (P )

ι ■ ■■ . a

anliegt^ _ - 21 - J

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8.. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abtasteinrichtung (4o) eine Öffnung (49) an der Engstelle des Venturi-Einsatzes (42) und einen Kanal (48) aufweist, der den Druck (S^) an der Öffnung zum ersten Glied (7o,8o) lei-' . tet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtasteinrichtung (3o) einen Venturi-Einsatz (35) in

dem Rückführungsweg (32) aufweist, an dessen Engstelle eine Öff] nung (35¹) vorgesehen ist, sowie einen den Druck (Sg). an dieser!

Öffnung zum zweiten Glied (6o,7o) leitenden Kanal (36). - ;

Lo. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtasteinrichtung (3o) einen Strömungsfühler mit einer Öffnung (37¹) in dem Rückführungsweg (32) und einen Kanal (37) aufweist, der den Druck (S„) an der Öffnung.(37') zum zweiten Glied (6o,7o) leitet.

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