DE2315734C2

DE2315734C2 - Regeleinrichtung für die Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2315734C2
Application number: DE2315734A
Authority: DE
Inventors: William Lewis Madison Heights Mich. Kingsbury
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB1383140A; FR2180757A1; FR2180757B1; JPS5228171B2; JPS5267419A; JPS4915820A; DE2315734A1; CA972642A; IT980084B

Description

a) Ein erster Teil der Abgasrückführungsleitung ist mit dem Auslaßkanal und ein zweiter Teil mit dem Ansaugkanal verbunden;

b) zwischen beiden Teilen der Abgasrückführungsleitung liegt ein Regelventil für die rückgeführten Abgase mit einem Ventilglied, das mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet, wobei eine Feder das Ventilglied gegen den Ventilsitz belastet;

c) das Ventilglied ist mit einer druckempfindlichen Membran verbunden, die eine Kammer (106, 190, 202) begrenzt, in der ein auf die Membran wirkender Steuerdruck gebildet wird;

d) das Ventilglied ist mit der Membran so verbunden, daß bei einem Absinken des Drucks in der Kammer die Membran die ihr zugeordnete Feder überwindet und das Regelventil zur Erhöhung der rückgeführten Abgasmenge öffnet, während bei steigendem Druck das Regelventil durch die es belastende Feder zur Verringerung der rückgeführten Abgasmenge geschlossen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerventil (98, 154, 184) dem Druck im ersten Teil der Abgasrückführungsleitung ausgesetzt ist und das Steuerventil beim Ansteigen des Drucks im ersten Teil der Abgasrückführungsleitung eine Beaufschlagung der Membran des Regelventils im Sinne einer Vergrößerung der rückgeführten Abgasmenge bewirkt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil (138) der Membran (126) des Regelventils mit dem Ventilglied (154) des Steuerventils verbunden ist und eine Kammer (136) begrenzt, die über den hohlen Schaft (124) des Ventilglieds (122) des Regelventils mit dem ersten Teil (60) der Abgasrückführungsleitung verbunden ist, während eine zweite von der Membran begrenzte Kammer (142) mit der Außenluft verbunden ist und über das Steuerventil mit der Kammer (148) verbunden ist, die wiederum mit dem Ansaugkanal verbunden ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Schaft (124) des Ventilglieds (122) des Regelventils durch ein Querloch (132) mit dem ersten Teil der Abgasrückführungsleitung verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäße Regeleinrichtung für die Abgasrückführung ist beispielsweise durch die DE-OS 23 04 435 bekannt.

Es spricht dort das Regelventil unmittelbar auf den Druck im Auslaßkanal an und soll diesen im wesentlichen auf den Außenluftdruck halten. Es kann hierbei aber der Fall eintreten, daß die Differenz zwischen dein Druck im Auslaßkanal und der Außenluft nicht ausreicht, um das Regelventil zu betätigen, so daß •ι die Rückführung der Abgase gestört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der erwähnten Art so auszugestalten, daß eine der zuströmenden Lufl proportionale Rückführung der Abgase gewährleistet ist

ίο Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellte Maßnahme gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird in einem Bereich der Rückführungsleitung ein im wesentlichen konstanter Druck eingehalten, obwohl starke Änderungen des Drucks der Abgase wie auch des Ansaugvakuums vorliegen. Durch das Konstanthalten des Druckes in diesem Bereich ergibt sich die der einströmenden Luft proportionale Zuteilung der rückgeleiteten Abgase.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Ansaugsystem einer V-förmigen Brennkraftmaschine mit einem Querkanal für die Abgase und Querkanälen für die Brennluft zu den Zylindern,

F i g. 2 ei:ien Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen im Maßstab vergrößert dargestellten Schnitt durch das Regelventil für die Abgasrückführung entlang der Linie 3-3 in F i g. 1 und

Fig.4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Regelventils.

Gemäß Fig. 1 und 2 hat die Brennkraftmaschine ein Ansaugsystem 10 für die V-förmig angeordneten Zylinder, das zwei senkrechte primäre Steigrohre 12 und 14 und zwei senkrechte sekundäre Steigrohre 16 und 18 enthält, wobei die Steigrohre 12 und 16 in eine obere horizontale Kammer 20 münden, die zu zwei Querkanälen 22 und 24 auf der linken Seite in F i g. 1 und zu zwei Querkanälen 26 und 28 auf der rechten Seile in F i g. 1 führen. In ähnlicher Weise sind die Steigrohre 14 und 18 mit einer unteren horizontalen Kammer 30 verbunden, an die die Querkanäle 32 und 34 sowie 36 und 38 angeschlossen sind.

Die Querkanäle 22,24,26, 28,32,34,36 und 38 führen je zu den Einlaßöffnungen eines Zylinders der Brennkraftmaschine.

Das Ansaugsystem 10 enthält auch einen Abgasquerkanal 40, für die Abgase, der sich von der linken Seite in F i g. 2 unterhalb der horizontalen Kammern 20 und 30 erstreckt und einen Teil der von der Brennkraftmaschine austretenden Abgase ableitet.

Mit dem Ansaugsystem 10 ist eine Platte 42 verbunden, die Löcher 44,46,48 und 50 aufweist, die mit den Steigrohren 12 und 14 bzw. 16 und 18 im Ansaugsystem 10 fluchten.

Die Platte 42 trägt einen Vergaser 52, der primäre Saugrohre 54 und 56 enthält, die zu den Löchern 44 und 46 in der Platte 42 fluchten und Drosselklappen 57 enthalten. Der Vergaser hat ferner nicht dargestellte sekundäre Saugrohre, die mit den Löchern 48 und 50 in der Platte 42 fluchten.

In dem Ansaugsystem 10 führt eine Bohrung 58 von

b5 dem Abgasquerkanal 40 zu einem ersten Teil 60 einer Abgasrückführungsleitung, die durch die Platte 42 hindurchgeführt zu einem Regelventil 62 führt, dessen Auslaß mit einem zweiten Teil 64 der Abgasrückfülv

rungsleitung verbunden ist. Letztere teilt sich auf in zwei Zweige 66 und 68, die an die Löcher 44 und 46 der Platte 42 angeschlossen sind, die den primären Steigrohren zugeordnet sind.

Es ist möglich, die beiden Teile 60 und 64 der Abgasrückführungsleitung am Ansaugsystem 10 selbst zu bilden anstatt in der gesonderten Platte 42.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Regelventils 62. Das Regelventil weist ein Ventilgehäuse 70 mit einem Einlaß 72 zum Eintritt von Abgasen aus cem ersten Teil 00 der Abgasrückführungsleitung und einen Auslaß 74 für die Ableitung der Abgase zum zweiten Teil 64 der Abgasrückführungsleitung auf. Eine Lochplatte 76 liegt im Einlaß 72 und zwischen dem Einlaß 72 und dem Auslaß 74 ist ein Ventilglied 80 vorgesehen, das mit einem nach unten gerichteten Ventilsitz 78 zusammenarbeitet. Das Ventilglied 80 sitzt an einem hohlen Schaft 82, dessen anderes Ende mit einer druckempfindlichen Membran 84 verbunden ist, die durch eine Feder 86 nach oben belastet ist.

Ein Kanal 88 im Ventilgehäuse 70 führt von einem Bereich 90 zwischen der Lochplatte 76 und dem Ventilsitz 78 zu einer Kammer 92 im Ventilgehäuse 70, die von einer Membran 94 verschlossen ist und gegen die Kraft einer Feder 96 abhängig von Druckänderungen in dem Bereich 90 verstellbar ist. Bei dieser Bewegung verstellt sie ein Steuerventil 98, das in dem hohlen Schaft 82 angeordnet ist. Der hohle Schaft enthält Querlöcher 100 im Bereich einer Kammer 102 zwischen dem Ventilsitz 78 und dem Auslaß 74 und dient der Zuleitung des Ansaugvakuums über das Steuerventil 98. Ferner enthält der Schaft 82 obere Querlöcher 104 zu einer Kammer 106, die in dem Ventilgehäuse unterhalb der Membran 84 gebildet ist.

Arbeitsweise: ³⁾

Steigt der Druck im Bereich 90, so wird die Membran 94 gegen die Kraft der Feder 96 bewegt, so daß das Steuerventil 98 öffnet und das Ansaugvakuum über die Öffnungen 104 in die Kammer 106 gelangt, wodurch in der Kammer 106 der Druck abgesenkt wird und die Membran 84 nach unten gegen die Kraft der sie belastenden Feder 86 bewegt wird. Hierdurch wird das Ventilglied 80 von seinem Sitz 78 angehoben. Dadurch ergibt sich eine vergrößerte Rückleitung der Abgase. Fällt jedoch der Druck im Bereich 90, so drückt die Feder 96 die Membran 94 nach oben, so daß das Steuerventil 98 geschlossen wird, wodurch sich der Druck in der Kammer 106 erhöht, da Luft durch einen Schlitz 108 im Ventilglied des Steuerventils 98 aus der _M Kammer 110 zwischen den Membranen 94 und 84 zuströmt. Die Membran 84 wird dann durch die Feder 86 nach oben gedrückt, um das Ventilglied 80 des Regelventils gegen seinen Ventilsitz 78 zu bewegen, so daß die Rückleitung der Abgase verringert wird. Praktisch werden sich die Membranen 94 und 84 gleichsinnig bewegen und es tritt ein im wesentlichen konstanter Druck im Bereich 90 auf.

Bei im wesentlichen konstantem Druck im Bereich 90 ergibt sich eine RückleiUiHg der Abgase, die im _b0 wesentlichen proportional dtr zugeleiteten Brennluft ist.

In Fig. 3 ist eine Ausführuhgsform des Steuerventils 62 dargestellt. Bei diesem hat ein Ventilgehäuse 112 einen Einlaß 114 zur Zuleitung von Abgasen aus dem _b^ ersten Teil 60 der Abgasrückführungsleitung und einen Auslaß 116 zum zweiten Teil 64 der Abgasrückführungsleimng. Neben dem Einlaß 114 liegt eine Lochplatte 118 mit einem nach oben gerichteten Vemilsitz 120 im Bereich des Auslasses 116. Mit dem Ventilsitz 120 arbeitet ein Ventilglied 122 des Regelventils zusammen, das über einen Schaft 124 mit einer druckempfindlichen Membran 126 verbunden ist. Die Membran wird nach unten durch eine Feder 128 gedrückt

Der Druck in einem Bereich 130 zwischen der Lochplatte 118 und dem Ventilsitz 120 wird durch Querlöcher 132 und einen Längskanal 134 im Schaft 124 zu einer Kammer 136 zwischen dem mittleren Teil 138 der Membran 126 und einer unteren schalenförmigen Halteplatte 140 zugeleitet. Eine Kammer 142 zwischen dem mittleren Teil 138 der Membran 126 und einer oberen napfförmigen Halteplatte 144 weist Außenluftdruck auf, da sich Löcher 146 durch die Membran 126 unci die Halteplatte 140 radial außerhalb des mittleren Teils 138 und dem Übergang zur napfartigen Schulter der Halteplatte 140 erstrecken. Eine Kammer 148 oberhalb der Membran 126 ist mit dem Ansaugkanal stromabwärts der Drosselklappe 57 mit einer Leitung 150 verbunden, die an den Vergaser 52, dem Ansaugsystem 10 oder den zweiten Teil 64 der Abgasrückführungsleitung angeschlossen sein kann. Der mittlere Teil 138 der Membran 126 ist nach unten durch eine Feder J52 belastet, deren eines Ende sich gegen einen am mittleren Teil 138 der Membran befestigten Sitz abstützt, während das andere Ende eine Öffnung 156 im mitt'eren Teil der oberen Halteplatte 144 umschließt. Ein mit dem mittleren Teil 138 der Membran 126 verbundenes Ventilglied 154 arbeitet mit der Öffnung 156 zusammen und bildet das Steuerventil.

Bei einem Druckabfall im Bereich 130 während des Betriebes wird der mittlere Teil 138 der Membran 126 durch die Feder 152 nach unten gedrückt, wodurch das Ventilglied 154 die Öffnung 156 freigibt, so daß Luft aus der Kammer 142 und die Löcher 146 in die Kammer 148 gelangt. Es erhöht sich somit der Druck in der Kammer 148, wodurch die Feder 128 die Membran 126 verstellen kann und den Schaft 124 nach unten bewegt, so daß das Ventilglied 122 des Regelventils gegen seinen Sitz 120 bewegt wird und die Rückführung der Abgase verringert. Steigt jedoch im Bereich 130 der Druck, so bewegt sich der mittlere Teil 138 der Membran gegen die Kraft der Feder 152 nach oben, so daß das Ventilglied 154 den Zustrom von Luft durch die Öffnung 156 zur Kammer 148 verringert. Die sich dadurch ergebende Druckabsenkung in der Kammer 148 gestattet eine Verlagerung der Membran 126 und des Schaftes 124 nach oben, so daß das Ventilglied 122 des Regelventils von seinem Sitz 120 fortbewegt wird und die Rückführung von Abgasen vergrößert wird. In dem Bereich 130 wird ein im wesentlichen konstanter Druck eingehalten, so daß die Rückleitung der Abgase im wesentlichen proportional zur zugeleiteten Brennluft erfolgt.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform des Regelventils 62 dargestellt. Das Ventilgehäuse 158 weist hierbei einen Einlaß 160 auf, der mit dem ersten Teil 60 der Abgasrückführungsleitung verbunden ist, und einen Auslaß 162, der mit dem zweiten Teil 64 der Abgasrückführungsleitung verbunden ist. Eine Lochplatte 164 ist im Bereich des Einlasses 160 vorgesehen und ist mit einem nach oben gerichteten Ventilsitz 166 zwi;;hen dem Einlaß 160 und dem Auslaß 162 versehen. Mit dem Ventilsitz 166 arbeitet ein Ventilglied 168 des Regelventils zusammen, das über einen Schaft 170 mit einer druckempfindlichen Membran 172 verbunden ist.

Der Druck in dem Bereich 174 zwischen der

Lochplatte 164 und dem Ventilsitz 166 wird über ein Rohr 176 einer Kammer 173 unterhalb einer Membran 180 zugeleitet, die nach unten durch eine Feder 182 belastet ist und nach oben bewegt wird, wenn der Druck im Bereich 174 steigt. Ein Steuerventilglied 184 ist über => einen Stößel 186 mit der Membran 180 verbunden und steuert den Luftdurchtritt durch eine Öffnung 188 :αι einer Vakuumkammer 190. Ein Fitting 192 an der Vakuumkammer 190 ist durch Rohre 194 und 1% mit einer Unterdruckquelle verbunden, beispielsweise mit dem Vergaser 52 stromabwärts der Drosselklappe 57 oder mit dem Auslaß 162 des Regelventils. Ein zweiter Fitting 198 an der Vakuumkammer 190 ist über ein Rohr 200 mit einer Kammer 202 oberhalb der Membran 172 verbunden, in der eine diese Membran belastende Feder is 204 angeordet ist.

Bei einem Anstieg des Druckes im Bereich 174 wird die Membran 180 gegen die Kraft ihrer Feder 182 angehoben, so daß das Ventilglied 184 des Steuerventils den Luftstrom durch die Öffnung 188 in die Vakuumkammer 190 verringert. Bei abnehmendem Druck in der Vakuumkammer 190 wird die Membran 172 gegen die Kraft ihrer Feder 204 angehoben, so daß das Ventilglied 168 des Regelventils vom Ventilsitz 166 abgehoben eine verstärkte Rückleitung der Abgase gestattet.

Bei einer Abnahme des Druckes im Bereich 174 drückt die Feder 182 die Membran 180 nach unten, so daß das Ventilglied 184 des Steuerventils einen verstärkten Luftstrom durch die öffnung 188 zur Vakuumkammer 190 gestattet. Der dadurch erhöhte Druck in der Kammer 190 wird der Kammer 202 zugeleitet und die Feder 204 drückt dann die Membran 172 nach unten, so daß das Ventilglied 168 des Regelventils gegen seinen Sitz 166 bewegt wird und damit die Rückleilung der Abgase verringert. Bei dieser Ausfiihrungsform wird ebenfalls ein im wesentlichen konstanter Druck im Bereich 174 stromabwärts der Öffnung 164 eingehalten, so daß die Rückleitung der Abgase im wesentlichen proportional zur zugeführten Brennluft erfolgt.

Falls gewünscht, kann ein Ventil 206 vorgesehen werden, das auf die Temperatur oder einen anderen Parameter der Brennkraftmaschine anspricht und zwischen die Rohre 194 und 1% geschaltet wird, um die Zuleitung des Unterdrucks zur Kammer 202 von weiteren Steuereinflüssen abhängig zu regeln.

Ebenso kann es erwünscht sein, eine zusätzliche Fläche 208 am Ventilglied 184 des Steuerventils vorzusehen, um den Durchströmquerschnitt im Fitting 192 zu steuern. Bei einer anderen Ausführungsform kann es erwünscht sein, das Rohr 200 mit dem Fitting 192 und das Rohr 194 mit einem Fitting 198 zu verbinden, so daß die Fläche 208 des; Steuerventils die Zuleitung des Saugdruckes zur Kammer 202 steuert.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen des Regelventils ist eine Rückleitung von Abgasen unterbunden, wenn das Ansaugvakuum sehr niedrig ist, so daß eine Verringerung der Leistung der Brennkraftmaschine durch Verdünnung des Gemisches durch rückgeleitete Abgase bei voll geöffneten Drosselklappen verhindert ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für die Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen mit einem, eine die Luftzufuhr steuernde Drosselklappe enthaltenden Ansaugkanal, einem Auslaßkanal und einer Abgasrückführungsleitung mit folgender Ausgestaltung: