DE2521681A1

DE2521681A1 - Verfahren und vorrichtung zur internen rezirkulation von abgas bei verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2521681A1
Application number: DE19752521681
Authority: DE
Inventors: Henry Arnaud
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SA
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1511906A; DE2521681C3; SE7505571L; JPS511833A; FR2271395A1; IT1032791B; FR2271395B1; JPS544922U; US4047509A; DE2521681B2

Description

15. Mai 1975

RDGIü NATIOITALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola
Boulof-ns-Billancourt (Hauts de Seine)

und

AUTOIiOBILSS Peugeot

75 Avenue de la Grande Armee

Pa ri s/Prankre ich

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur internen Rezirkulation von Abgas "bei Verbrennungsmotoren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Internen Rezirkulation von Abgas bei Verbrennungsmotoren, insbesondere im Hinblick auf die Abgasreinigung.

Die immer schärfer werdenden Beschränkungsbestimmungen für Stickoxydemissionen in Abgasen haben allgemein zur Amiendung von Abgas-Rezirkulationssystemen geführt, welche die Realisierung eines erhöhten Rezirkulationsgrades in einem erweiterten Funktionsbereich erlauben. Diese Entwicklung führt praktisch zum Ersatz der Rezirkulationssysteme, die nach dem Prinzip "alles oder nichts" arbeiten, durch fortschrittlichere Systeme, welche auf

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rationellere ¥eise die Erreichung erhöhter Rezirkulationsgrade unter Beibehaltung des Leitungsdrucks und. mit einem akzeptablen Kraftstoffverbrauch zulassen.

Bei diesen bekannten Abgas-Rezirkulationssysternen, mögen sie nun nach dem Prinzip "alles oder nichts" arbeiten oder nach einem fortschrittlicherem Prinzip, wird die . rezirkulierte Gasmenge dadurch gesteuert, daß sie direkt durch eine Rezirkulations-Ventilklappe hindurchgeführt wird, deren Öffnung durch mechanische, elektromagnetische oder pneumatische Mittel einstellbar ist,(die pneumatische Steuerung erfolgt durch den Steuerdruck des Gases, wobei Unterdruck im Ansaugraum, im Auspuffraum oder in einem Venturi-Rohr herrscht, das mit dem Ansaugraum in Verbindung steht, USV/ ).

Derartige Ventilklappen, die von Gasen mit hoher Temperatur durchströmt v/erden, sind rauhen Betriebsbedingungen ausgesetzt, so daß ein zuverlässiges und präzises Funktionieren nur schwierig zu gewährleisten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche ein zuverlässiges und präzises Funktionieren gewährleisten, wobei insbesondere der zuvor geschilderte Kachteil vermieden werden soll, welcher seine Ursache darin hat, daß ein Schieber oder eine Ventilklappe von Gas mit hoher Temperatur durchströmt wird.

Das erfindungsgemäße Abgas-Rezirkulationsverfahren ist dementsprechend im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,

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daß das Abgas dem Ansaugrohr des Ilotors unter Beimischung einer regelbaren Menge angesaugter Luft zugeführt wird, wobei letztere indirekt die Dosierung der rezirkulierten AbgasKienge bestimmt.

Insbesondere besteht das erfindungsgemäße Verfahren in der Regelung der Luftmenge, die den Gasen als Funktion der urngekehrten Belastung des Motors beigemischt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur internen Abgasrezirkulr.tion bei einer Verbrennungskraftmaschine umfaßt einen Rezirkulationskanal, der einen Teil des Abgassystemes mit einem Teil des Ansaugrohres des Ilotors verbindet, und ist im v.^resent liehen gekennzeichnet durch einen Luftansaugkanal der mit dem Rezirkulationskanal stromaufwärts von dessen Verbindung mit dem Ansaugrohr verbunden und mit einem Luftmengen-Regelventil versehen ist, dessen Öffnung entsprechend der gewünschten Dosierung der rezirkulierten Abgasmenge erfolgt. Dieses Ventil kann insbesondere als Funktion des stromabwärts von der zur Leistungsregelung dienenden Drosselklappe herrschenden Druckes in dein Ansaugrohr gesteuert werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motors mit der erfindungsgemäßen Abgas-Rezirkulationsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Motor-Anordnung und Abgas-Rezirkulationsvorrichtuns.

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Figur 1 zeigt in scliematischer Ausführungsform einen Bezinmotor 1 mit einem Ansaugrohr 2 und einem Auspuffrohr 3. In dem Ansaugrohr 2 ist eine gewöhnliche Drosselklappe 4 zur Regelung der Leistung dargestellt. Diese Drosselklappe kann die Menge des angesaugten Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Fall regeln, daß die Versorgung mit diesem Gemisch durch einen Vergaser erfolgt, dessen Verengung stromaufwärts an der mit 5 bezeichneten Stelle der Figur angeordnet ist. Die Drosselklappe kann aber auch die Menge der angesaugten Luft in dein Fall regeln, daß die Kraftstoffversorgung durch direkte oder indirekte Einspritzung erfolgt.

Hit dem Auspuffrohr 3 ist ein Abgas-Rezirkulationskanal β verbunden. Am Eingang weist der Abgas-Rezirkulationskanal 6 eine kalibierte Drosselstelle 7 auf. Mit seinem Ende mündet der Abgas-Rezirkulationskanal an der Stelle 8 in dem Ansaugrohr 2 stromaufwärts der Drosselklappe 4, wenn sich diese in der dargestellten Position befindet (dargestellt als vollausgezogener Strich), in welcher der Motor abgebremst wird.

Mit dem Rezirkulationskanal 6 ist stromaufwärts vom Verbindungspunkt 8 ein Luftansaugkanal 9 verbunden. Dieser Luftansaugkanal 9 enthält ein Luftmengen-Regelventil 10. Letzteres weist ein Verschlußteil 11 auf, das durch eine Feder 12 im Schließsinn betätigt wird und mit einer Membran 13 verbunden ist. Die Membran ist Teil einer zur Steuerung dienenden Unterdruckkammer 14, welche über eine Leitung 15 mit dem Ansaugrohr 2 stromabwärts der Drosselklappe 4 verbunden ist. Der Luftansaugkanal 9 ist von dem Luftansaugrohr 2 an einem Punkt

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15 stromaufwärts vorn Punkt 8 und von dem evtl. vorhandenen Vergaser abgeleitet. Die angesaugte Luft wird durch ein gewöhnliches Filter 17 gefiltert.

Die Funktion der Vorrichtung ist wie folgt: Beim Starten des Motors und insbesondere beim Abbremsen befindet sich die Kündung des Rezirkulationskanales stromaufwärts von der Drosselklappe 4, wenn diese ihre Abbremsposition einnimmt. Dadurch herrscht am Punkt wahrnehmbar der gleiche Druck wie am Punkt 16, und obgleich das Verschlußteil 11 infolge der Wirkung des stromabwärts von der Drosselklappe herrschenden Unterdruckes vollständig in Offnungsstellung sein sollte, erfolgt nur eine schwache Luftzirkulation zwischen den Punkten 16 und 8 sowie nur eine leichte Rezirkulation von Abgasen in Rio htung auf den stromaufwärts der Drosselklappe befindlichen Bereich,v/o der herrschende Druck etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist. Unter diesen Bedingungen ist gewährleistet, daß bei der Abbremsphase des Motors und zu Beginn des Öffnens der Drosselklappe keine Störungen durch die existierende leichtere Zirkulation auftreten können. Die Form der MündungsÖffnung am Punkt 8 kann entsprechend diesem Effekt gewählt sein, sie kann beispielsweise ein kreisförmiges Loch oder ein Spalt sein.

Bei niedrigen Belastungen des Motors, bei denen die Scheibe der Drosselklappe 4 sich in eine Stellung befindet, in der die Mündung 8 stromabwärts von der Drosselklappe liegt, wird das Verschlußteil 11 immer noch in seiner vollen Offenstellung gehalten und die in dem Kanal 9 strömende Luftmenge hat ihren höchsten Wert,

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Daraus ergibt sich, daß die rezirkulierte Abgasmenge relativ gering ist.

Bei einer Erhöhung der liotorbelastung geht das Verschlußteil 11 fortschreitend in seine Schließstellung über, und dementsprechend reduziert sich auch die Menge der in dem Kanal 9 strömenden Luft. Dagegen steigt die Menge des rezirkulierten Abgases entsprechend an bis das Verschlußteil 11 vollständige seine Schließ- ■ stellung eingenommen hat.

Nachdem das Verschlußteil 11 seine Verschlussteilung vollständig erreicht hat und die Drosselklappe zwischenzeitlich in ihre maximale Öffnungsstellung überführt worden ist, erfolgt schließlich wieder eine Verminderung der rezirkulierten Gasnenge als Folge der Verringerung der- Druckdifferenz, die zwischen dem Auspuffrohr und dem Ansaugrohr herrscht*

l's ist daher festzustellen, dai3 die Rezirkulation der Gase im wesentlichen durch die Vermittlung der Luftmenge dosiert wird, welche durch das Ventil 10 strömt, ohne das Risiko eines Entweichens oder eines Verschmutzens das Ventils durch hindurchströmende Abgase in Kauf nehmen zu müssen.

Die Figur 2 zsigt eine 'vsitare Aüsführungsfom der erfiiidiingsgeiaäSen Vorrichtung, "vslclie zusätzlich eine Korrektur der zuvor dargelegten Betriebsbedingungen zum Zeitpunkt das Startens und des Inbetriebsetzens bsi kaltem Jlotor ermöglicht, Bei dieser Ausfülimngsform sind Elemente, die bestimmten Siebenten in dar Figur entsprechen mit den gleichen Bssugssiffem unter* Hinzu-

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fügung des Buchstaben a bezeichnet.

In die Leitung 15a ist ein Elektroventil 18 eingefügt, welches ein Schließorgan 19 enthält, das zwei Positionen einnehmen kann. In der einen Position wird das Schließorgang 19 durch Einwirkung einer Feder 20 gehalten, so daß die Leitung 15a normalerweise die Unterdruckkammer 14a des Ventiles 10a mit dem Ansaugrohr 2a verbindet. Abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsform steht mit der Leitung 15a ein Unterdruckbehälter 21 in Verbindung, v/elcher mit einem Ansaug-und Regelventil 22 versehen ist. Letzteres weist eine Feder 23 auf, die auf einen Unterdruckwert eingestellt ist, der dem Druck in der Steuerkammer 14a entspricht, der notwendig ist, um das Verschlußteil 11a vollständig in seine Öffnungsstellung zu überführen. Der Unterdruckbehälter 21 ist über eine Leitung 24 mit dem Elektroventil 18 verbunden, wobei die Leitung 24 normalerweise durch das Schließorgan 19 verschlossen ist.

Der Elektromagnet 25 des Elektroventils kann in Abhängigkeit von einem temperaturempfindlichen Kontaktgeber erregt werden, der in Figur 2 als Kontakt 26 angedeutet ist. Dieser Kontakt 26 ist unterhalb einer gewissen Temperatur geschlossen. Sr ist beispielsweise im Kühlwasser-Kreislauf des Motors angeordnet und öffnet sich, wenn die erwähnte bestimmte Temperatur erreicht ist.

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jJemnaoh wird das Verschlußteil 11a beim Starten und während dos Inbetriebsetzens des kalten Motors durch den erregten Elektromagneten 25 angezogen, wodurch die normalerweise vorhandene Verbindung über die Leitung 15a unterbrochen und d3r Unterdruckbehälter 21 mit der Unterdrucksteuerkammer 14a des VerschluSteiles 11a des Ventiles 10a verbunden wird. Dadurch wird das Verschlußteil 11a vollständig in seine Öffnungsstellung überführt, und die durch das Ventil strömende Luftmenge wird auf ihrem maximal möglichen Wert gehalten. Das hat andererseits zur Folge, daß die Rezirkulation von Abgas solange auf ihrem iainimalen Wert gehalten wird, wie die normale Betriebstemperatur des Motors, die durch den erwähnten Kontakt geraessen wird, noch nicht erreicht ist. Von dem Horn ent an, wo die Betriebstemperatur erreicht ist, ist die Betriebe-weise der Vorrichtung identisch mit derjenigen, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Ss soll noch bemerkt werden, daß als Regelparameter für die angesaugte Luftmenge in den Ventilen 10 und 10a selbstverständlich auch andere Größen verwendet werden können und daß das Öffnen der zuletzt erwähnten Ventile beispielsweise durch Steuerwirkung der Drosselklappe für die Leistungsregelung erfolgen könnte, wobei diese · Steuerwirkung im Sinne eines Schließens der Ventile wirksam sein müßte, wenn die Drosselklappe geöffnet wird.

Es sind selbstverständlich auch noch andere Varianten vorstellbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Ansprüche

1 ) ) Verfallren zur internen Abgas-Rezirkulation bei Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas dem Ansaugrohr des Motors unter Beimischung einer regelbaren Menge angesaugter Luft zugeführt wird, wobei letztere indirekt die Dosierung der rezirkulierten Abgasmenge bestimmt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Abgas beigemischte Menge angesaugter Luft als Funktion der umgekehrten Belastung des-Motors geregelt
3) Vorfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare angesaugte Luftmenge parallel zu dem Ansaugrohr geführt wird und daß das Geraioch aus der regelbaren Menge angesaugter Luft und der rezirkulierten Abgasmenge in das Ansaugrohr des Motors unmittelbar stromaufwärts vor der zur Leistungsregelung dienden Drosselklappe eingeführt wird, derart, daß an dieser Stella-- beim Abbremsen des Motors atmosphärischer Druck herrscht.
4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Rezirkulationskanal, welcher einen Teil des Abgassystems mit einem Teil des Ansaugrohrs des Motors verbindet, gekennzeichnet durch einen Luftansaugkanal (2), welcher mit dem Rezirkulationskanal (6) stromaufwärts von dessen Verbindung (8) mit dem Ansaugrohr (2) verbunden und mit einem Luftmengen-Regelventil (10) versehen ist, dessen Öffnung entsprechend der

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gev/ünschtsn Dosierung der rezirkulierten Abgasmenge erfolgt .
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Luftmengen-Regelventils (10) als Funktion des Unterdrucks in dam Ansaugrohr (2) stronabwärts von der Drosselklappe (4) zur Leistungsregelung des Motors erfolgt.
6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftansaugkanal (9) von dem Ansaugrohr (2) an einer Stelle (16) angeleitet ist, die sich stromaufwärts von dem Punkt (8) befindet, an dem der Rezirkulationskanal (δ) in das Ansaugrohr (2) mündet und daß der zuletzt genannte Hündungspunkt (8) seinerseits unmittelbar stromaufwärts vor der Drosselklappe zur Leistungsregelung cles I-Iotors liegt, trenn sich die Drosseklappe (4) in der Stellung befindet, die dem Abbremsen des Motors entspricht.
7) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftmengen-Regelventil (10a) eino Unterdruck-Steuerkaramer (14a) aufweist, welche ßit dem Ansaugrohr (2a) durch Zwischenschaltung eines weiteren Ventils (18) verbunden ist, welches zwei Schaltstellungen einnehmen kann, wobei e^feich normalerweise in Offenstellung befindet und seine Schließstellung nur "beim Starten des Motors in kaltem Zustand einnimmt und dann die UnterdrucksteuernkaaEar (14a) mit einem Unterdruck-Behälter (21) verbindet.

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8) Vorrichtung nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnst, ö.o.fj das weiters Ventil (18) ein elektromagnetisches Ventil ist, das durch einen, wärmeenpfindlichen Schalter (26) steuerbar ist.

Der Pat

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