DE69500504T2 - Abgasrückführungssystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und auf eine Anordnung von Vakuumfallen zur Verwendung in einem solchen System.
• Der Einbau eines Abgasrückführungssystems (das oft als AGR-System bezeichnet wird) in die Abgasleitungen eines Verbrennungsmotors, insbesondere im Motor eines Kraftfahrzeugs, ist von der Motorenindustrie im Hinblick auf die Reduzierung des Niveaus an emittierten Stickoxiden durch Kraftfahrzeuge in die Atmosphäre aufgenommen worden.
• Die Funktionsweise eines Abgasrückführungssystems zielt grundsätzlich darauf ab, wenigstens einen Teil der vom Motor produzierten Abgase in den Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors zurückzuleiten. Dies dient dazu, die Verbrennungstemperaturspitzen des Motors zu reduzieren und damit die Bildung von Stickoxiden zu verhindern.
• Um eine Regelung der Abgase zu bewerkstelligen, umfaßt ein Abgasrückführungssystem allgemein ein AGR-Ventil, dessen Betrieb durch direkt oder indirekt über den Ansaugkrümmer des zugehörigen Verbrennungsmotors übermittelten Unterdruck geregelt werden kann.
• In einem bekannten Abgasrückführungssystem wird das AGR-Ventil durch das Anlegen eines modulierten Vakuumsignals gesteuert, das durch einen elektronischen Vakuumregler (oft als EVR abgekürzt) erzeugt wird, der zwischen dem AGR-Ventil und dem Ansaugkrümmer oder -stutzen des Motors liegt. Der EVR ist mit einem elektronischen Steuermodul verbunden, von dem er wiederum ein Steuersignal empfängt, das von den eingehenden Motorparametern wie etwa Drehzahl, Last, Temperatur und Druckgradient des Abgases über eine Drossel stromaufwärts des AGR-Ventils abhängt. Andere Arten von Vakuumreglern, die zwischen dem AGR- Ventil und dem Ansaugkrümmer des Motors liegen, können alternati, daz, dienen, den Betrieb des AGR-Ventils zu steuern.
• Vakuumbetriebene AGR-Ventile sind normalerweise so ausgelegt, daß sie sich bei einem festgelegten Vakuumpegel voll öffnen, zum Beispiel bei einem Niveauu das 20 kPa entspricht (150 mmHg), und sich bei einem festgelegten, niedrigeren Vakuumpegel schließen, zum Beispiel bei einem Niveau unter 5 kPa (38 mmHg).
• In den oben erwähnten AGR-Systemen, die einen Vakuumregler, wie etwa einen EVR, verwenden, kann das AGR-Ventil so eingestellt sein, daß es sich nicht voll öffnet, wenn der Vakuumpegel im Ansaugkrümmer unter denjenigen fällt, der zum vollen Öffnen des AGR-Ventils benötigt wird, weil der Vakuumregler nicht in der Lage ist, ein stärkeres Vakuum als dasjenige im Ansaugkrümmer zu liefern. Es ist erkennbar, daß das modulierte Vakuumsignal, das von einem EVR erzeugt wird, auf jeden beliebigen Wert gesetzt werden kann, beispielsweise zwischen 0 und 20 kPa, vorausgesetzt, das Vakuum im Ansaugkrümmer ist mindestens genauso stark. Wenn das Vakuum im Ansaugkrümmer unter das Niveau fällt, das zum vollen Öffnen des AGR-Ventils benötigt wird, wird der Betriebsgrad des AGR-Ventils durch das maximale Vakuum im Ansaugkrümmer begrenzt.
• Da die allgemeinen Zielsetzungen und insbesondere die Gesetzgebung niedrigere Stickoxidemissionen seitens der Kraftfahrzeuge in die Atmosphäre verlangen, hat sich die Aufmerksamkeit der Fahrzeugindustrie darauf gerichtet, den Verwendungsbereich von AGR-Systemen zu erweitern. In diesem Zusammenhang ist bekannt, daß große Mengen von Stickoxiden bei starker Beschleunigung und extremen Fahrbedingungen des Fahrbetriebs freigesetzt werden.
• Dementsprechend kann es von Vorteil sein, ein AGR-System in Betrieb zu setzen, wenn solche Bedingungen vorherrschen, aber der Vakuumpegel zu niedrig ist, um das AGR-Ventil zu öffnen.
• Es sind Vorschläge gemacht worden, wie etwa in der US-Patentbeschreibung 4 563 998, eine Vakuumfallenvorrichtung in ein AGR-System einzubauen, wodurch ein AGR-Ventil in Abhängigkeit von der Position eines Umgehungsventils und optional, als Funktion der Zeit, durch Ausstatten der Vakuumfalle mit einer Umgehungsdrossel in geöffnetem Zustand gehalten werden kann. Die hierin vorgeschlagene Umgehungsdrossel liefert eine direkte und konstante Verbindung zwischen der bei Unterdruck stehenden Eingangsseite des AGR-Ventils und dem Ansaugkrümmer des Motors, wenngleich über ein dazwischenliegendes Thermostatventil. Dadurch ist es stets möglich, daß ein an das AGR angelegtes Vakuum auf den Wert des Ansaugkrümmers abfällt.
• Nach den US-Patentbeschreibungen 4 267 809 (das als aktuellster Stand der Technik angesehen wird) und 4 359 023 wird ein AGR-System mit einem Überdruck- Verzögerungsventil in einer Durchführung mit Unterdruck bereitgestellt, um während der Beschleunigung einen Unterdruck in einem AGR-Ventil aufrechtzuerhalten. Das Verzögerungsventil umfaßt ein Rückschlagventil und eine angrenzende Düse zum Druckausgleich der miteinander verbundenen Kammern. Während die Düse mit einem Stopfen aus gesintertem Metall versehen werden kann, um während einer festgelegten Zeitdauer den geeignetsten Strömungswiderstand zu erhalten&sub1;, wird der Betrieb des Rückschlagventils durch eine Änderung des im Ansaugkrümmer anliegenden Drucks geregelt, der durch Abgas-Drucksensoren nach oben verändert werden kann. Ferner ermöglicht das Verzögerungsventil immer, daß der Unterdruck, den es anfangs aufrechterhält, auf den nachfolgend daran anliegenden Druck im Ansaugkrümmer abfällt, der wie oben erwähnt verändert werden kann.
• Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasrückführungssystem zur Regelung des AGR-Flusses in einem Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei das System die kennzeichnenden Merkmale aus Anspruch 1 besitzt.
• Folglich ist es möglich, ein AGR-System zu bauen, in dem:
• a) Der Betriebsbereich des AGR-Ventils so erweitert wird&sub1; daß es offen bleiben kann, wenn der Vakuumpegel im Ansaugkrümmer oder Ansaugstutzen des Motors unter das maximale Betriebsniveau des AGR-Ventils fällt;
• b) die Erweiterung des Betriebsbereichs des AGR-Ventils nur für einen festgelegten Bereich von Vakuumpegeln im Ansaugkrümmer oder -stutzen beispielsweise unter 20 kPa gilt, und die Vakuumfallenvorrichtung außerhalb dieses festgelegten Bereiches zumindest im wesentlichen unempfindlich auf den Betrieb des AGR-Systems reagieren kann;
• c) das AGR-Ventil sich schließen kann, wenn der anliegende geregelte Druck 0 kPa beträgt, oder sich auf einen anliegenden geregelten Unterdruck, der vom Unterdruckregler geliefert wird, einstellt;
• d) das erste Ventil als Antwort auf Vakuumpegel in Ansaugkrümmer oder -stutzen schnell geschlossen werden kann, was für das effiziente Aufrechterhalten eines geregelten Unterdrucks zum Anlegen an das AGR-Ventil wichtig ist.
• Die Erfindung liefert außerdem eine Vakuumfalle zur Verwendung im AGR-System der Erfindung, wobei die Vakuumfalle die in Anspruch 10 genannten Merkmale aufweist.
• Das Vakuumfallenventil umfaßt vorzugsweise eine Einheitsvorrichtung der Einzelteile. Eine solche Einheitsvorrichtung umfaßt vorzugsweise ein in drei Kammern unterteiltes Gehäuse. Die erste Kammer besitzt vorzugsweise eine quer ausgerichtete Membran, an der ein steuerndes Ende eines Schaftes des ersten Ventils befestigt ist, wobei sich dieser Schaft vorzugsweise zwischen mindestens zwei dieser Kammern erstreckt. Vorzugsweise endet der Schaft mit einem Ventilkopf oder trägt ihn zumindest an seinem anderen Ende, wobei der Ventilkopf dazu geeignet ist, mit einem Ventilsitz oder einer Ventilsitzfläche an der Grenze zwischen der zweiten und dritten Kammer zusammen zu wirken. Die erste Kammer ist vorzugsweise im wesentlichen von der zweiten und dritten Kammer isoliert. Die Membran der ersten Kammer wird gegen Krümmung vorzugsweise von einer Feder, vorzugsweise einer Druckfeder kalibrierter Stärke, abgestützt. Eine erste, eine zweite und eine dritte Rohrleitung sind vorzugsweise mit dem Gehäuse verbunden und stehen jeweils mit der ersten, der zweiten und der dritten Kammer in Verbindung. Die Membran und die erste Rohrleitung sind vorzugsweise so positioniert, daß das Anliegen eines Unterdrucks an der ersten Kammer mit einem Pegel, der ausreicht, die Gegenkraft der Membran und - wenn sie verwendet wird - der Feder zu überwinden, eine Verbiegung der Membran und damit das Öffnen des ersten Ventils bewirkt.
• Das erste Ventil ist vorzugsweise so kalibriert, daß es sich schließt, wenn der Unterdwck unter 20 kPa fällt. Die Vorrichtung zum Vakuumabbau kann eine auf geeignete Weise dimensionierte Düse oder beispielsweise eine gesinterte Metallscheibe sein, und sie kann beispielsweise in einem Umgehungsrohr angebracht sein, das die zweite und die dritte Rohrleitung verbindet, wodurch es das Ventil der Vakuumfalle umgeht. Alternati, kann die Vorrichtung zum Vakuumabbau zum Beispiel in der Wand der dritten Kammer angebracht sein, wobei ihre Außenseite mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht.
• Vorzugsweise ist ein Filter, der auf der Hochdruckseite der Vorrichtung angeordnet ist, mit der Abbauvorrichtung verbunden.
• Das zweite Ventil kann beispielsweise in einem Umgehungsrohr sitzen, das die zweite und dritte Rohrleitung verbindet; in diesem Fall ist es vorzugsweise neben einer darin angebrachten Abbauvorrichtung angebracht, wodurch die Abbauvorrichtung dann umgangen wird, wenn das zweite Ventil beispielsweise über die dritte Rohrleitung einem umgekehrten Druck vom AGR-Ventil ausgesetzt wird. Alternati, kann das zweite Ventil beispielsweise in das erste Ventil eingebaut sein; in diesem Fall umfaßt der Kopf des ersten Ventils vorzugsweise eine flexible Membran, die sich durch den oben erwähnten umgekehrten Druck verbiegen kann, obwohl sich das erste Ventil normalerweise in geschlossener Position befindet.
• Das AGR-Ventil kann von üblicher Bauart sein, wie sie noch genauer unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wird.
• Das AGR-Ventil ist vorzugsweise so geeicht, daß es sich bei Anliegen eines Unterdrucks von etwa 5 kPa zu öffnen beginnt und beim Anliegen von 20 kPa ganz offen ist.
• Der Unterdruckregler ist vorzugsweise ein elektronischer Vakuumregler, der durch Vakuumrohre auf seiner Eingangsseite mit einer Stelle im Ansaugkrümmer oder - stutzen verbunden ist und elektrische Anschlüsse besitzt, um Signale von einem elektronischen Steuermodul zu empfangen. Ein solcher elektronischer Steuermodul kann Eingangssignale von einer Vielzahl von Sensoren der Motorparameter empfangen, wie etwa beispielsweise Sensoren für die Drehzahl, die Last, die Temperatur und die Druckdifferenz über eine Venturi-Steuerdrossel in der Abgaszufuhrverbindung mit dem AGR-Ventil.
• Vorzugsweise ist der Unterdruckregler so kalibriert, daß er bis zu einem Wert von 20 kPa Unterdruck im Ansaugkrümmer oder -stutzen einen geregelten Unterdruck im Wertebereich von 0 bis 20 kPa liefert, aber SO, daß er für Eingangswerte, die über 20 kPa Unterdruck im Ansaugkrümmer oder -stutzen liegen, einen völlig variablen Unterdruck liefert.
• Die Erfindung wird nun ausschließlich auf dem Wege eines Beispiels beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
• Abbildung 1 ein Diagramm ist, das ein Abgasrückführungssystem im Einklang mit der Erfindung zeigt;
• Abbildung 2 einen Querschnitt durch eine Vakuumfallenvorrichtung einer zweiten Ausführung der Erfindung darstellt;
• Abbildung 3 einen Querschnitt durch einen Vakuumregler und die Vakuumfalle einer dritten Ausführung der Erfindung darstellt; und
• Abbildung 4 einen Querschnitt durch die Vakuumfalle einer vierten Ausführung der Erfindung darstellt.
• Abbildung 1 zeigt eine Vakuumfallenvorrichtung, die allgemein mit 1 bezeichnet ist und ein Vakuumfallenventil 2 und eine Einfassung 3 umfaßt, die eine Vakuumabbauvorrichtung in Form einer Sintermetalischeibe 4 und eines Tellersperrventils 5 enthält. Das Vakuumfallenventil 2 umfaßt ein Einheitsgehäuse 6, das in drei Kammern 7, 8 und 9 unterteilt ist. Kammer 7 und 8 sind im wesentlichen voneinander isoliert, und durch ihre Trennwand 10 geht nur der Schaft des ersten Ventils 11, der einen Kopf 12 besitzt, der angepaßt ist, mit dem Ventilsitz 13 zusammenzuwirken, wenn das erste Ventil 11 in geschlossener Position ist, wodurch die Verbindung zwischen den Kammern 8 und 9 innerhalb des Vakuumfallenventils 2 geschlossen werden kann. Die Kammer 7 besitzt eine quer angebrachte Membran 14, an deren Mitte das Ende des Schaftes des ersten Ventils 11 befestigt ist. Die Membran 14 wird durch eine schraubenförmige Druckfeder 15 gestützt, die so kalibriert ist, daß die Membran, wenn der Unterdruck innerhalb der Kammer 7 unter 20 kPa fällt, bewirkt, daß sich das erste Ventil 11 schließt, wobei der Ventilkopf 12 zusammen mit dem Ventilsitz 13 einen Verschluß erzeugt. Die der Kammer 7 gegenüberliegende Seite der Membran ist über Öffnungen 16 zur äußeren Atmosphäre hin offen. Eine erste, zweite und dritte Rohrleitung 17, 18, 19, die auf geeignete Weise mit dem Gehäuse 6 verbunden sind, stehen jeweils mit Kammer 7, 8 und 9 in Verbindung.
• Die Einfassung 3 besitzt röhrenförmige Verbindungen 20 und 21, die jeweils mit den Seiten einer Trennwand 22 in Verbindung stehen, in der die Sintermetallplatte 4 und das Tellerventil 5 montiert sind. Zusätzlich ist in die Einfassung 3 ein parallel zur Trennwand 22 angebrachtes Filter 23 eingebaut. Das röhrenförmige Verbindungsstück 20 ist mit der Rohrleitung 19 über eine Durchführung 24 und ein T- Verbindungsstück 25 verbunden. Das röhrenförmige Verbindungsstück 21 ist mit der Rohrleitung 18 über eine Durchführung 26 und ein T-Verbindungsstück 27 verbunden. Die Vakuumfallenvorrichtung 1 ist, wie in Abbildung 1 veranschaulicht, in das AGR- System eingebaut, welches außerdem ein AGR-Ventil 28, einen Unterdruckregler 29 und einen Ansaugkrümmer 30 des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs umfaßt. Die Rohrleitung 17 ist mit dem Ansaugkrümmer 30 über eine Rohrleitung 31 verbunden. Die Rohrleitung 18 ist mit dem Unterdruckregler 29 durch die T- Verbindung 27 und ein Reglerausgangsrohr 32 verbunden. Der Unterdruckregler 29 kann ein elektronischer Vakuumregler (EVR) bekannten Typs sein, wie etwa ein Regler, der von Siemens Automotive Ltd. unter der Bezeichnung FOTE-9J459-AlA geliefert wird, und der einen Eingang für ein Steuersignal vom elektronischen Steuermodul des Kraftfahrzeugs besitzt, das bei Leitung 33 eingegeben wird. Der EVR ist mit dem Ansaugkrümmer 30 über eine Rohrleitung 34 verbunden und besitzt eine Entladeöffnung 35, die die Verbindung zum Atmosphärendruck herstellt. Der EVR ist so kalibriert, daß der geregelte Ausgangsunterdruck für einen Eingangsunterdruck im Bereich von 0 bis 20 kPa gegeben ist und der Ausgang voll variabel ist, wenn der Eingangsunterdruck über 20 kPa liegt.
• Der Unterdruckregler 29 empfängt Eingangssignale von den Motorsensoren, die solche Sensoren umfassen, die zum Beispiel Motordrehzahl, Motorlast, Temperatur und Druckdifferenz über eine (nicht gezeigte) Venturi-Steuerdrossel in einem Abgasrohr überwachen, das an einer Abgaskrümmerverbindung 39 angebracht ist.
• Die Rohrleitung 19 ist mit dem AGR-Ventil 28 über eine Rohrleitung 36 und das T- Verbindungsstück 25 verbunden.
• Das AGR-Ventil kann von bekanntem Typ sein, wie etwa ein von Borg Warner Automotive Controls, Inc. unter der Bezeichnung 938BB-9D477-AC geliefertes Ventil, und es besitzt eine unterdruckbetriebene Membran 37, die von einer Schraubenfeder 38 gestützt wird, die so kalibriert ist, daß sich das AGR-Ventil bei einem anliegenden Unterdruck von 5 kPa zu öffnen beginnt und bei einem anliegenden Unterdruck von 20 kPa ganz offen ist. Wenn das AGR-Ventil offen ist, besteht eine Verbindung zwischen dem Verbindungsstück des Abgaskrümmers 39 und einem Verbindungsstück des Ansaugkrümmers 40.
• Die Vakuumfallenvorrichtung 1 und das AGR-System, in das sie eingebaut ist, wirken wie folgt:
• Während der Motor, an dem das System angebracht I5tV bei seiner normalen Betriebstemperatur läuft, wird im Ansaugkrümmer 30 ein Unterdruck erzeugt, und dieser Unterdruck wird über die Rohrleitung 31 in die Kammer 7 und über die Rohrleitung 34 an den EVR 29 übermittelt. Das vom (nicht gezeigten) elektronischen Steuermodul bei Leitung 33 an den EVR 29 geführte Eingangssignal veranlaßt den EVR 29, den Druck im Ansaugkrümmer zu modulieren und beim Auslaßrohr 32 einen modulierten Druck zu liefern, der der korrekten Stellung des AGR-Ventils 28 bei stabilem Motorbetrieb entspricht. Wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer hoch ist, d.h. zwischen 20 und 100 kPa liegt, etwa wenn das Drosselventil beim Bremsen geschlossen wird, öffnet sich das Vakuumfallenventil 2 unter der Einwirkung dieses Druckes in Kammer 7, der die Membran 14 gegen den Druck der Feder 15 nach unten zieht. Auf diese Weise wird eine Verbindung zwischen dem Austrittsrohr 32 und der Rohrleitung 36 über das Ventil 2 hergestellt, wodurch am AGR-Ventil 28 ein modulierter Unterdruck von 20 kPa anliegt. Wenn der Motor dann einer starken Belastung ausgesetzt wird, bei der sich das Drosselventil des Ansaugkrümmers weit öffnet, fällt der Unterdruck im Ansaugkrümmer 30 ab. Sobald der Unterdruck im Ansaugkrümmer 30 unter 20 kPa fällt, bewirkt die Feder 15, daß sich das Vakuumfallenventil 2 schließt, so daß der durch den EVR modulierte Druck in Kammer 9 beibehalten wird, wodurch das AGR-Ventil 28 voll geöffnet bleiben kann. Wenn im Ansaugkrümmer 30 weiterhin ein niedriger Unterdruck herrscht, verhindert die Sintermetalischeibe 4, daß das AGR-Ventil 28 offen bleibt, was es ermöglicht, daß der festgehaltene Unterdruck kontrolliert auf den neuen EVR-Ausgangspegel abfällt. Man wird zu schätzen wissen, daß der EVR keinen Ausgangsunterdruck oberhalb des Eingangswertes vom Ansaugkrümmer besitzen kann. Wenn die Motordrehzahl über 4000 UpM gestiegen ist, schließt sich das AGR-Ventil gegebenenfalls und ermöglicht, daß volle Leistung erreicht wird.
• Bevor die Motordrehzahl auf über 4000 UpM gestiegen ist, versucht der EVR 29 weiterhin, einen entsprechenden modulierten Unterdruck einzustellen, so daß der Abfall des beibehaltenen Unterdrucks über die Sintermetallscheibe 4 und den Filter 23 nur bis zum Ausgangsniveau des EVR erfolgt. Wenn das EVR-Ausgangsniveau dann innerhalb des Bereichs 0-20 kPa zunimmt, wird der am AGR-Ventil anliegende Druck schnell und automatisch mittels des Tellersperrventils 5 nachgeregelt.
• Mit Bezug auf Abbildung 2 umfaßt die allgemein mit 101 bezeichnete Vakuumfallenvorrichtung ein Vakuumfallenventil 102 mit einem Einheitsgehäuse 103, das auch eine Vorrichtung zum Vakuumabbau in Form einer Sintermetallscheibe 104 besitzt. Ein zweites Ventil wird durch die flexible Struktur des Ventilkopfes 105 eines ersten Ventils 106 gebildet. Das Einheitsgehäuse 103 ist in drei Kammern 107, 108 und 109 unterteilt. Die Kammern 107 und 108 sind durch eine Trennwand 110 und eine flexible Membran 111, die von einem Federbecher 112 gestützt wird, im wesentlichen voneinander isoliert. Die Trennwand 110 ist nur durch den Schaft des ersten Ventils 106 unterbrochen, das einen Ventilkopf 105 mit flexibler Struktur besitzt, was es ihm ermöglicht, mit einer Fläche 113 der Kammer 108 eine Abdichtung herzustellen, wenn sich das erste Ventil in seiner geschlossenen Position befindet, wodurch die Verbindung zwischen Kammer 108 und 109 innerhalb des Vakuumfallenventils 102 bei Nichtbetrieb des zweiten Ventilteils des Ventilkopfs 105 unterbrochen werden kann. Der Federbecher 112 besitzt einen zentralen Sockel, der so geformt ist, daß er das Ende des Schafts des ersten Ventils 106 trägt, an dem er fest angebracht ist. Der Federbecher 112 enthält die Schraubenfeder 114, die so kalibriert ist, daß die Membran 111 und der Becher 112 das erste Ventil dazu veranlassen, sich zu schließen, wenn der Unterdruck in Kammer 107 unter 20 kPa fällt, wobei der Ventilkopf 105 mit der Fläche 113 bei Nichtbetrieb der zweiten Ventilvorrichtung, die im Ventilkopf 105 eingebaut ist, eine Abdichtung herstellt. Die der Kammer 107 gegen ilberliegende Seite der Membran 111 ist über (nicht gezeigte) Öffnungen in der Wand des Gehäuses 103 zur Atmosphäre hin offen. Die Abstandhalter 115 auf der Membran 111 halten den Hauptteil der Membran von der Wand 110 entfernt, wenn sich das Ventil 106 in geschlossener Position befindet.
• Jeweils verbunden mit den Kammern 107V, 108 und 109 sind eine erste, zweite und dritte Rohrleitung 116, 117 und 118, die auf geeignete Weise am Gehäuse 103 befestigt sind. In der Wand, die die Kammern 108 und 109 trennt und die Fläche 113 trägt, sind Öffnungen 119 bereitgestellt. In der gegenüberliegenden Wand von Kammer 109 ist eine vertiefte Öffnung 120 bereitgestellt, um die Sintermetallscheibe 104 aufzunehmen, deren eine Seite in ständiger Verbindung mit Kammer 109 und deren andere Seite über Filter 121 und Gehäuseöffnung 122 mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht.
• Die Vakuumfallenvorrichtung 101 liefert, wenn sie anstatt der Vakuumfallenvorrichtung 1 in das in Abbildung 1 gezeigte AGR-System eingebaut wird, ein AGR-System, das auf eine sehr ähnliche Art und Weise arbeitet wie dasjenige, das mit Bezug auf Abbildung 1 beschrieben wurde. Jedoch gibt es folgende Unterschiede, die eine gesonderte Beschreibung rechtfertigen:
• Wenn der Motor, mit dem das System verbunden ist, bei seiner normalen Betriebstemperatur läuft, wird der im Krümmer 30 erzeugte Unterdruck über die Rohrleitung 116 an die Kammer 107 und über die Rohrleitung 34 an den EVR 29 übermittelt. Das vom (nicht gezeigten) elektronischen Steuermodul bei Leitung 33 in den EVR 29 geführte Eingangssignal veranlaßt den EVR 29, den Druck des Ansaugkrümmers zu modulieren und im Austrittsrohr 32, wie mit Bezug auf das AGR- System aus Abbildung 1 beschrieben, einen Ausgangsdruck zu liefern. Das Austrittsrohr 32 ist mit der Rohrleitung 117 der Vakuumfallenvorrichtung aus Abbildung 2 verbunden. Die Rohrleitung 118 ist mit dem AGR-Ventil anstelle der Rohrleitung 36 aus Abbildung 1 über eine Rohrleitung verbunden. Wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer hoch ist, d.h. zwischen 20 und 100 kPa liegt, öffnet sich das erste Ventil 106 durch Einwirkung dieses Drucks in Kammer 107, was die Membran 111 gegen den Druck der Feder 114 nach unten zieht. Auf diese Weise wird über das Ventil 106 eine Verbindung zwischen dem Austrittsrohr 32 und dem AGR-Ventil 28 hergestellt, wodurch der modulierte Unterdruck von 20 kPa an das AGR-Ventil 28 angelegt wird. Wenn der Motor dann einer hohen Belastung ausgesetzt wird, wobei sich das Drosselventil des Ansaugkrümmers weit öffnet, fällt der Unterdruck im Krümmer 30. Wegen der Kalibrierung von Feder 114 schließt sich das Ventil 106, sobald der Unterdruck im Krümmer 30 unter 20 kPa fällt, wobei der flexible Ventilkopf 105 mit der Fläche 113 abdichtend in Kontakt tritt. Auf diese Weise wird der vom EVR modulierte Unterdruck in Kammer 109 festgehalten, wodurch das AGR-Ventil 28 ganz offen gehalten werden kann. Wenn die Motordrehzahl dann über 4000 UpM ansteigt, während im Ansaugkrümmer 30 noch ein niedriger Unterdruck anliegt, wird in einem Kalibrierungsbereich, der normalerweise keine Abgasrückführung erfordert, durch die Sintermetallscheibe 104 in der vertieften Öffnung 120 verhindert, daß das AGR-Ventil 28 offen bleibt, was es ermöglicht, daß der festgehaltene Unterdruck über Filter 121 und Gehäuseöffnung 122 kontrolliert auf Atmosphärendruck abgebaut wird. Wenn die Motordrehzahl über 4000 UpM gestiegen ist, schließt sich dann das AGR-Ventil gegebenenfalls, was es ermöglicht, die volle Motorleistung zu erreichen.
• Bevor die Motordrehzahl über 4000 UpM gestiegen ist, versucht der EVR 29 weiterhin, einen modulierten Unterdruck einzustellen. Wenn der Unterdruck in Kammer 108 über den in Kammer 109 steigt, bewirkt die Druckdifferenz zwischen Kammer 108 und Kammer 109, daß das als Teil in den Ventilkopf 105 eingebaute zweite Ventil durch die Flexibilität des Ventilkopfes 105, insbesondere die peripheren Kanten, in Aktion tritt und sich hebt, was ermöglicht, daß sich die Druckwerte in beiden Kammern ausgleichen, wodurch der an das AGR-Ventil 28 angelegte Druck entsprechend automatisch nachgeregelt wird.
• Man wird zu schätzen wissen, daß das Vakuumfallenventil dieser Erfindung so beschaffen ist, daß die Bewegung des ersten Ventils in seine Schließstellung aufgrund des Fehlens der Wirkung irgendeines hierin eingebauten zweiten Ventilteils vom Niveau des modulierten Ausgangsunterdrucks des Unterdruckreglers unabhängig ist.
• Die Ausführung von Abbildung 3 wird nun unter Verwendung der gleichen Referenzziffern für gleiche Teile beschrieben, wie sie zuvor in Zusammenhang mit Abbildung 1 verwendet wurden.
• In dieser Ausführung ist die Vakuumfallenvorrichtung direkt mit dem Vakuum- oder Unterdruckregler 29 verbunden, und das unveränderte Vakuum im Ansaugkrümmer wird zunächst über die Kammer 7 der Vakuumfallenvorrichtung und dann in den Einlaßstutzen 34 des Vakuumreglers geleitet. In dieser Hinsicht liegen die Vakuumfallenvorrichtung und der Vakuumregler aus Abbildung 3 bezüglich des Vakuumsignals im Ansaugkrümmer in Reihe, anstatt, wie in Abbildung 1 gezeigt, parallel.
• Der Vakuumregler besitzt einen Einlaßstutzen 33a zur Aufnahme eines elektronischen Steuersystems aus einem Modul zur Handhabung des Motors. Dieses Signal steuert die elektromagnetischen Windungen 50 einer Spule, die einen beweglichen Anker 52 besitzt. Die senkrechte Position der Unterfläche 54 des Ankers wird daher durch das Steuersignal, das durch Rohrleitung 33a eintritt, gesteuert.
• Am Boden des Vakuumreglers befindet sich eine frei gleitende Verschlußplatte 56.
• Diese Platte gleitet unter dem Einfluß einerseits des Vakuums in der Durchführung 34 und andererseits des Ankers 52, um den Vakuumausgang vom Regler über die Durchführung 18 zu modulieren.
• Es sei daran erinnert, daß unter "Vakuumausgang" der "Lufteinlaß" durch die Durchführung verstanden werden soll.
• Wenn das Vakuum im Ansaugkrümmer auf seinem Weg zum Vakuumregler durch Kammer 7 läuft, reicht das Vakuum normalerweise aus, um die Kraft von Feder 15 zu überwinden, die Membran 14 nach unten zu ziehen und den Schaft 11 und den Ventilkopf 12 vom Ventilsitz wegzuziehen, um zwischen der Durchführung 18 und der Durchführung 19 eine Verbindung zu schaffen. Unter dieser Bedingung wird dem AGR-Ventil ein modifiziertes Vakuum vom Ansaugkrümmer geliefert.
• Wenn jedoch das Vakuum des Ansaugkrümmers unter einen festgesetzten Grenzwert fällt, überwindet die Kraft der Feder 15 die Kraft des Vakuums, und die Membran 14 steigt wieder in die in Abbildung 3 gezeigte Position, so daß der Ventilkopf 12 das Ventil schließt und die Verbindung zwischen Vakuumregler und AGR-Ventil unterbricht. Das Vakuum wird dann im AGR-Ventil und in der Durchführung 19 festgehalten, jedoch baut sich dieses Vakuum über einen Zeitraum von beispielsweise 60 Sekunden durch Verluste über die Sintermetallscheibe 4 ab.
• Wenn das Vakuum in der Durchführung 18 auf einen Pegel über jenen in Kammer 9 steigt, wird durch Öffnen des Tellerventils 5 schnell das Gleichgewicht hergestellt.
• Abbildung 4 zeigt in einem vergrößerten Maßstab einen Teil der Vakuumfallenvorrichtung 1 mit einem zusätzlich eingebauten Bestandteil. In dieser Abbildung sind die Verbindungen zu und vom Vakuumregler (18, 34) nicht sichtbar, weil sie sich in 90º zur Papierebene befinden.
• Die Bauweise dieses Bauteils ist weitgehend derjenigen ähnlich, die bereits mit Bezug auf Abbildung 3 beschrieben wurde, aber es sollte beachtet werden, daß der Ventilschaft 11 eine zentrale Durchführung 16 besitzt; am unteren Ende des Schaftes 11 befindet sich eine Auskragung 62, die einen Dichtungsring 64 trägt. Eine Druckfeder 66 drückt diesen Dichtungsring 64 in normalerweise abdichtenden Kontakt mit einem Rand 68.
• Unter den meisten Bedingungen hält die Feder 66 den Spalt zwischen der Auskragung 62 und dem Rand 68 verschlossen; dann wirkt die Einheit wie vorstehend beschrieben.
• Wenn jedoch durch Kompression der Feder 66 dieser Spalt offen ist, öffnet sich das Vakuum aus Kammer 9 durch das Bohrloch 60 um die Auskragung 62 herum und über Kammer 70, die über eine (in dieser Abbildung nicht gezeigte, aber den Belüftungsöffnungen 16 von Abbildung 1 und 3 entsprechende) Belüftungsöffnung mit der Umgebung verbunden ist, zur Atmosphäre. Mit anderen Worten, es strömt Luft aus der Atmosphäre durch den eben beschriebenen Weg einu um das Vakuum in Kammer 9 und im AGR-Ventil aufzuheben.
• Der Spalt öffnet sich tatsächlich, wenn das Krümmervakuum in Kammer 7 unter ein sehr niedriges Niveau fällt, zum Beispiel unter 5 kPa. Wenn dies stattfindet, hebt die Feder 15 den Membranträger 72 so weit an, daß der Schaft 11, der sich wegen des Schließens des Ventils bei 12 axial nicht weiterbewegen kann, nicht der letzten Aufwärtsbewegung (in der in Abbildung 4 gezeigten Orientierung) des Trägers 72 folgen kann und sich zwischen dem Rand 68 und der Auskragung 62 ein Spalt öffnet. Diese Situation tritt bei ganz durchgetretenem Gaspedal auf, was der Situation entspricht, in der das Vakuum des Ansaugkrümmers auf seinem niedrigsten Niveau ist. Dies ermöglicht es dem von Kammer 9 festgehaltenen Vakuum, sehr schnell abzufallen, wenn in kurzer Zeit volle Motorleistung angefordert wird.

Claims (10)

1. Ein Abgasrückführungs-(AGR-)-System, um den AGR-Strom in einem Verbrennungsmotor zu regeln, wobei das System eine AGR-Durchführung (39, 40) und ein AGR-Ventil (28) in der Durchführung umfaßt und das Öffnen und Schließen des AGR-Ventils durch ein vom Ansaugkrümmer (30) des Motors geliefertes Vakuum gesteuert werden, worin ein Vakuumregler (29) bereitgestellt ist, der das Motorkrümmervakuum regelt und ein geregeltes Krümmervakuum an das AGR-Ventil weitergibt, und worin eine Vakuumfalle (1) zwischen dem Vakuumregler (29) und dem AGR-Ventil (28) bereitgestellt ist, die im AGR-Ventil einen festgelegten Vakuumpegel aufrechterhält; wobei die Vakuumfalle einen Ventilsitz (13) und ein Ventil (11, 12) umfaßt, das angepaßt ist, sich von einer geöffneten Position, in der das Ventil (11, 12) mit dem Ventilsitz (13) keine Abdichtung bildet, in eine geschlossene Position, in der das Ventil (11, 12) mit dem Ventilsitz (13) eine Abdichtung bildet, zu bewegen, wenn der Pegel des Vakuums im Ansaugkrümmer unter einen festgelegten Wert fällt, sowie einen Belüftungskanal (24, 26), der es ermöglicht, daß das festgehaltene Vakuum abfällt, und der eine gedrosselte Gasdurchführung (4) umfaßt, durch die Gas mit einem beschränkten Durchsatz strömen kann, was es ermöglicht, daß das festgehaltene Vakuum abfällt; dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ventils (11, 12) in die geschlossene Position unabhängig vom Druck des festzuhaltenden Vakuums ist.

2. Ein Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1, worin die Vakuumfalle (1) ein Gehäuse (2) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Stutzen (17, 18, 19) umfaßt, worin das Vakuumfallenventil angepaßt ist, sich durch das Anlegen eines vorbestimmten Vakuums an den ersten Stutzen (17) in eine geöffnete Position zu bewegen, um eine Verbindung zwischen dem zweiten Stutzen (18) und dem dritten Stutzen (19) herzustellen, wobei der zweite Stutzen (18) mit dem Vakuumregler (29) und der dritte Stutzen (19) mit dem AGR-Ventil (28) verbunden ist.

3. Ein Abgasrückführungssystem nach Anspruch 2, worin der Belüftungskanal (24, 26) zwischen dem zweiten (18) und dem dritten (19) Stutzen verläuft.

4. Ein Abgasrückführungssystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, worin der Belüftungskanal (24, 26) außerdem ein Rückschlagventil (5) umfaßt, dessen Öffnung es ermöglicht, daß Gas vom dritten Stutzen (19) zum zweiten Stutzen (18) strömt, das aber den Gasfluß in der umgekehrten Richtung verhindert.

5. Ein Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche worin das Vakuumfallenventil (11, 12) ein membranbetriebenes Ventil ist, wobei eine Membran (14) und eine Feder (15) das Ventil in die gleiche Richtung bewegen.

6. Ein Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, worin der Vakuumregler (29) ein elektronischer Vakuumregler ist.

7. Ein Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, worin der Vakuumregler (29) und die Vakuumfalle (1) direkt miteinander verbunden sind, und die Zufuhr von Vakuum aus dem Ansaugkriimmer (34) in den Vakuumregler durch eine Steuerpassage (7) der Vakuumfalle läuft, bevor es den Regler (29) erreicht.

8. Ein Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, worin der Vakuumregler (29) angepaßt ist, einen geregelten Unterdruck im Bereich von 0-20 kPa zu liefern.

9. Ein Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, worin das AGR-Ventil (28) angepaßt ist, sich bei einem anliegenden Vakuum von 5 kPa zu öffnen und bei einem anliegenden Vakuum von 20 kPa vollständig geöffnet zu sein.

10. Eine Vakuumfalle zur Verwendung im Abgasrückführungssystem nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche mit einem vakuumbetriebenen Ventil (11, 12), das sich in eine geöffnete Position bewegen und Vakuumdurchgang ermöglichen kann, und das sich in eine geschlossene Position zum Aufrechterhalten von Vakuum auf einer Seite bewegen kann; und mit einer Umgehungsleitung mit einer Vorrichtung zum Vakuumabbau, die es ermöglicht, daß ein festgehaltenes Vakuum abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ventils (11, 12) in die geschlossene Position vom Druck des festzuhaltenden Vakuums unabhängig ist.