DE2521681C3

DE2521681C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2521681C3
Application number: DE2521681A
Authority: DE
Inventors: Henry Boulogne-Billancourt Hauts-de-Seine Arnaud
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1981-10-29
Also published as: GB1511906A; SE7505571L; JPS511833A; FR2271395A1; IT1032791B; FR2271395B1; DE2521681A1; JPS544922U; US4047509A; DE2521681B2

Description

Unteransprüche weitergebildet.

Wesentlich beim Anineldungsgegenstand ist, daß sich im Strömungsweg des Abgases keine bewegbaren Teile befinden, obgleich Luft in steuerbarer Weise zugemischt wird, wodurch wiederum auch die Menge des rückgeführten Abgases geregelt wird. Dabei kann bei ganz bestimmten Fahrzuständen, insbesondere dem Kaltstart-Zustand der Brennkraftmaschine in einfacher Weise eine feste Größe zur Steuemng herangezogen werden. Durch die Erfindung wird also eine indirekte Dosierung der rückgeführten Abgasmenge mittels der dem Abgas zugemischten Luft erreicht, ohne daß das Abgas durch Stellglieder strömt.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer Abgas-Rückführvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 schematisch eine Weiterbildung der AnordnunggemäßFig. 1.

F i g. 1 zeigt schemalisch einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Ansaugrohr 2 und einem Auspuffrohr 3. In dem Ansaugrohr 2 ist eine übliche Drosselklappe 4 zur Regelung der Leistung vorgesehen. Diese Drosselklappe 4 kann die Menge des angesaugten Luft-Kraftstoff-Gemisches steuern, wenn die Versorgung mit diesem Gemisch durch einen Vergaser 5 erfolgt, dessen Verengung stromauf angeordnet ist. Die Drosselklappe 4 kann aber auch die Menge der angesaugten Luft steuern, wenn die Kraftstoffversorgung durch direkte oder indirekte Einspritzung erfolgt.

Mit dem Auspuffrohr 3 ist ein Abgas-Rückführkanal 6 verbunden. Am Eingang weist der Abgas-Rückführkanal 6 eine kalibrierte Drosselstelle 7 auf. An seinem Ende mündet der Abgas-Rückführkanal an der Stelle 8 in dem Ansaugrohr 2 stromauf der Drosselklappe 4, wenn sich diese in der dargestellten Position befindet, in welcher der Motor abgebremst wird.

Mit dem AbgL-s-Rückführkanal 6 ist stromauf von der Mündungsstelle 8 eine Luftansaugleitung 9 verbunden. Diese Luftansaugleitung 9 enthält ein Luftmengen-Regelventil 10. Letzteres weist ein Verschlußteil 11 auf, das durch eine Fede" 12 im Schließsinn betätigt wird und mit einer Membran 13 verbunden ist. Die Membran 13 ist Teil einer zur Steuerung dienenden Unterdruckkammer 14, welche über eine Leitung 15 mit dem Ansaugrohr 2 stromab der Drosselklappe 4 verbunden ist. Die Luftansaugleitung 9 ist von dem Luftansaugrohr 2 an einem Punkt 16 stromauf von der Mündungsstelle 8 und von dem Vergaser 5 abgeleitet. Die angesaugte Luft wird durch ein übliches Filter 17 gereinigt.

Die Funktion der Vorrichtung ist wie folgt: Beim Starten des Motors und insbesondere beim Abbremsen befindet sich die Mündungsstelle 8 des Abgas-Rückführkanals 6 stromauf der Drosselklappe 4, wenn diese ihre Abbremsposition einnimmt. Dadurch herrscht an der Mündungsstelle 8 wahrnehmbar der gleiche Druck wie am Punkt 16, und obgleich das Verschlußte'l 11 infolge der Wirkung des stromab von der Drosselklappe 4 herrschenden Unterdruckes vollständig in Öffnungsstellung sein sollte, erfolgt nur eine schwache Luftzirkulation zwischen den Punkten 16 und 8 sowie nur eine schwache Rückführung von Abgasen in Richtung auf den stromauf der Drosselklappe 4 befindlichen Bereich, wo der herrschende Druck etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist. Unter diesen Bedingungen ist gewährleistet, daß bei der Abbremsphase des Motors und zu Beginn des Ö^cfnens der Drosselklappe 4 keine Störungen durch die existierende schwächere Rückführung auftreten können. Die Form der Mündungsöffnung an der Stelle 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 einer Stellung befindet, in der die Mündungsstelle 3 stromab der Drosselklappe 4 liegt, wird das Verschlußteil 11 immer noch in seiner vollen Offenstellung gehalten, und die in der Luftansaugleitung 9 strömende Luftmenge hat ihren höchsten Wert

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

Bei einer Erhöhung der Motorbelastung geht das Verschlußteil 11 fortschreitend in seine Schließstellung über, und dementsprechend reduziert sich auch die Menge der in der Luftansaugleitung 9 strömenden Luft Dagegen steigt die Menge des rückgeführten Abgases entsprechend an bis das Verschlußteil 11 vollständig seine Schließstellung eingenommen hat

Nachdem das Verschlußteil 11 seine Schließstellung vollständig erreicht hat und die Drosselklappe 4 zwischenzeitlich in ihre maximale Öffnungssteliung überführt worden ist, erfolgt schließlich wieder eine Verminderung der rückgeführten Abgasmenge als Folge der Verringerung der Druckdifferenz, die zwischen dem Auspuffohr 3 und dem Ansaugrohr 2 herrscht.

Es ist daher festzustellen, daß die Rückführung der Abgase im wesentlichen durch Vermittlung der Luftmenge dosiert wird, welche durch das Reglerventil 10 strömt, ohne das Risiko eines Entweichens oder eines Verschmutzens des Regelventils 10 durch hindurchströmende Abgase in Kauf nehmen zu müssen.

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zusätzlich eine Korrektur der zuvor dargelegten Betriebsbedingungen zum Zeitpunkt des Startens und des Inbetriebsetzens bei kaltem Motor ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform sind die Elemente, die bestimmten Elementen in der F i g. 1 entsprechen mit den gleichen Bezugsziffern unter Hinzufügung des Buchstaben a bezeichnet.

In die Leitung 15a ist ein als Elektromagnetventil ausgebildetes Zweistellungs-Ventil 18 eingefügt, welches ein Schließorgan 19 enthält, das zwei Positionen einnehmen kann. In der einen Position wird das Schließorgan 19 durch Einwirkung einer Feder 20 gehalten, so daß die Leitung 15a normalerweise die Unterdrucksteuerkammer 14a des Regelventils 10a mit dem Ansaugrohr 2a verbindet. Abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsform steht mit der Leitung 15a ein Unterdruckbehälter 21 in Verbindung, welcher 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 Unterdrucksteuerkammer 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 Zweistellungs-Ventil 18 verbunden, wobei die Leitung 24 normalerweise durch das Schließorgan 19 verschlossen ist.

Der Elektromagnet 25 des Zweistellungs-Ventils 18 kann in Abhängigkeit von einem temperaturempfindlichen Kontaktgeber erregt werden, der in F i g. 2 als Kontaktgeber 26 angedeutet ist. Dieser Kontaktgeber 26 ist unterhalb einer gewissen Temperatur geschlossen.

Er ist beispielsweise im Kühlwasser-Kreislauf des Motors angeordnet und öffnet sich, wenn die erwähnte bestimmte Temperatur erreicht ist.

Demnach wird das Verschlußteil 11a beim Starten und während des Inbetriebsetzens des kalten Motors durch den erregten Elektromagneten 25 angezogen, wodurch die normalerweise vorhandene Verbindung über die Leitung 15a unterbrochen und der Unterdruckbehälter 21 mit der Unterdrucksteuerkammer 14a des Verschlußteiles 11a des Regelventils 10a verbunden wird. Dadurch wird das Verschlußteil 11a vollständig in seine Öffnungsstellung überführt, und die durch das Regelventil 10a strömende Luftmenge wird auf ihrem maximal möglichen Wert gehalten. Das hat andererseits zur Folge, daß die Rückführung von Abgas so lange auf ihrem minimalen Wert gehalten wird, wie die normale Betriebstemperatur des Motors, die durch den erwähnten Kontakt 26 erfaßt wird, noch nicht erreicht ist. Von dem Moment an, wo die Betriebstemperatur erreicht ist, ist die Betriebsweise der Vorrichtung identisch mit derjenigen, die im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurde.

Es soll noch bemerkt werden, daß als Regelparameter für die angesaugte Luftmenge in den Regelventilen 10 und 10a selbstverständlich bemerkt andere Größen verwendet werden können und daß das Öffnen der zuletzt erwähnten Regelventile 10 und 10a beispielsweise durch Steuerwirkung der Drosselklappe 4 für die Leistungsregelung erfolgen könnte, wobei diese Steuerwirkung im Sinne eines Schließens der Regelventile 10 und 10a wirksam sein müßte, wenn die Drosselklappe 4 geöffnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen unter Einführung einer aus Abgas und Luft bestehenden regelbaren Menge eines Zusatzgemisches in das aus Brennstoff und Luft bestehende Treibgemisch, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftmenge im Zusatzgemisch in Abhängigkeit von dem Druck der Frischluft stromauf vor dem Vergaser (5) und dem Druck des Gasgemisches stromab der Drosselklappe (4) gesteuert wird, und
daß die Menge des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit von der Luft im Zusatzgemisch geregelt wird.

2. Vorrichtung zum Betrieb von Brennkraftmaschinen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dau die Luftansaugleitung (9, 9a) mit dem Abgas-Rückführkanal (6, 6a) stromauf deren Mündungs-Stelle (8,8a) in das Luftansaugrohr (2,2a) verbunden ist und ein Luftmengen-Regelventil (10,10a) enthält, und

daß die Stelleinrichtung (11 — 14, lla—14a) des Luftmengen-Regelventils (10, 10a) zur Bestimmung der durch die Luftansaugleitung (9,9a) zum Abgas-Rückführkanal (6, 6a) strömende Luftmenge abhängig vom Druck des Gesamtgemisches stromab der Drosselklappe (4,4a) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stelleinrichtung (lla—14a) des Luftmengen-Regelventils (10a) eine Unterdrucksteuerkammer (14a) aufweist, die über ein Zweistellungs-Ventil (18) mit dem Luftansaugrohr (2a) stromab der Drosselklappe (4) verbunden ist, und
daß das Zweistellungs-Ventil (18) normalerweise in der Offenstellung ist und nur beim Kaltstart der Brennkraftmaschine zum Verbinden der Unterdrucksteuerkammer (14a) mit einem Unterdruck-Behälter (21) in Schließstellung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweistellungs-Ventil (18) ein durch einen temperaturempfindlichen Kontaktgeber (26) steuerbares Elektromagnetventil ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Verfahren und einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-PS 4 95 579) wird ein aus Abgas und Luft bestehendes Zusatzgemisch in das aus Brennstoff und Luft bestehende Treibgemisch eingeführt. Dabei soll das Zusatzgemisch unabhängig von der Art des Brennstoffes verwendet werden, um einerseits Vorzündungen zu verhindern und andererseits den Verdichtungsdruck zu erhöhen. Das Zusatzgemisch wird dem Treibgemisch belastungsabhängig zugeführt, und zwar derart, daß bei Leerlauf und niedriger Last ein aus ungekühlten Abgasen und erhitzter Luft zusammengesetztes heißes Zusatzgemisch und bei Vollast dagegen ein aus gekühlten Abgasen und kalter Luft zusammengesetztes kaltes Zusatzgemisch zugeführt wird, wobei außerdem bei Zwischenbelastungen ein abhängig von der Belastung angewärmtes oder gekühltes Zusatzge-

misch zweistufig, und zwar bei geringer Belastung nahe dem Saugventil und bei hoher Belastung nahe der Drosselklappe in die Saugleitung eingeführt wird. Als Regelventil dient ein Drehschieber mit zwei Kammern, von denen jeweils eine für die jeweilige Art des Zusatzgemisches die dazu erforderliche Einstellung erreicht

Zum Vermeiden unzulässiger Stickoxidemissionen in Abgasen werden in jüngster Zeit Abgas-Rückführsysteme verwendet, bei denen das rückgeführte Abgas über ein mechanisch, elektromechanisch oder pneumatisch verstellbares Ventil geführt wird.

Um eine relativ billig herstellbare und damit nachrüstbare Abgasrückführeinrichtung zu schaffen, wird gemäß der DE-OS 23 53 925 ein Abgasrückführventil in der Rückführeinrichtung vorgesehen, das Frischluft von der Vergaserseite her erhält, wobei ein Plattenventil den Abgasstrom und/oder den Frischluftstrom und den Abgasstrom zur Vergasereinrichtung steuert Ein von den unterschiedlichen Einlaß- und Auslaßdrücken betätigtes Dosierventi! mißt somit die Luftrnenge und die Menge an rückgeführtem Abgas unterbrochen und gleichlaufend zu. Eine gegenseitige Beeinflussung der Luft und der durch das Ventil strömenden Abgase erfolgt nicht.

Die DE-OS 20 62 067 zeigt eine Steuereinrichtung, bei der im Ansaugrohr ein Stellglied enthalten ist und bei der zur Verringerung der gesundheitsschädlichen Anteile im Abgas ohne Beeinträchtigung der maximalen Vollastleistung und der Laufruhe im Leerlauf zwei elektrische Schalter vorgesehen sind, deren einer während des Leerlaufs und deren anderer nur bei Vollast in einer der jeweiligen Schaltstellungen gehalten ist. Das Abgas wird über den Rückführkanal direkt oberhalb der Drosselklappe 13 zugeführt.

Bei der US-PS 21 54 417 ist ein Ventil in einer die Abgasleitung mit der Ansaugleitung verbindenden Leitung angeordnet. Diese Vorrichtung dient zur Regelung von Temperatur, Druck und Volumen des Brennstoffgemisches bei nur teilweise geöffneter Drosselklappe. Nachteilig ist, daß die gleitend in einer Buchse gelagerte Ventilspindel den Abgasen ausgesetzt ist, was unvermeidbar zur Verschmutzung führt, wobei im übrigen auch die heißen Abgase schädlich einwirken. Im übrigen wird lediglich der Unterdruck über eine Bohrung verringert und es wird rückgeführtes Gas nicht zugeführt.

Um bei bestimmten Fahrzuständen eine unvollständige Verbrennung der Kohlenwasserstoffe zu verringern, wird ein Teil des unvollständig verbrannten Abgases zusammen mit Luft wieder eingangsseitig zugeführt, was mittels eines abhängig von der Stellung der Drosselklappe gesteuerten Elektromagnetventils erfolgt.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß bisher rückgeführtes Abgas entweder in nachteiliger Weise über Stellglieder geführt wird und/oder unvermischt mit Luft rückgeführt und an der Ansaugseite zugeführt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau eine nachteilige Verschmutzung und Beschädigung bewegbarer Teile durch das rückgeführte Abgas vermieden ist, d. h., sie zuverlässiger und präziser arbeiten.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der