DE2539185A1 - Dosiersteuerung fuer die abgas-rezirkulationsstroemung eines verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl. Ing.CWallach München, den 5· September 1975

Dipl. Ing. G. Koch ^{15 2}^ ^FK/Nu

Dr. T. Haibach 8 München 2

Kaufingerstr.8,Tel.24027S

Aeronutronie Ford Corporation

Dosiersteuerung für die Abgas-Rezirkulationsströmung eines Verbrennungsmotors

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Dosiersteuerung für die Abgas-Rezirkulationsströmung eines Verbrennungsmotors und insbesondere auf eine mit Strömungsgeschwindigkeiten im Schallgescnwindigkeitsbereich arbeitende Ein-

richtung, die eine sehr genaue und reproduzierbare Dosierung der Abgasströmung unabhängig von der Änderung der Strömungsrate ergibt und daher eine genauere Steuerung der Abgasemission ermöglicht.

Bs sind Einrichtungen zur Rückführung eines Teils der Motor-Abgase durch den Motor hindurch bekannt, um die Emission von Oxyden von Stickstoff zu steuern. Diese Einrichtungen wiesen allgemein Kegelventile oder Drosselklappenventile auf, die in Abhängigkeit von bestimmten Betriebs-

609812/0728

bedingungen des Verbrennungsmotors betätigbar sina, um die Gasströmung zu ermöglichen oder zu blockieren. Allgemein erfolgt die Strömung an den offenen Ventilen vorbei bei unter der Schallgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeiten, so daii sich üblicherweise keine maximale Strömung durch den Querschnitt ergibt und wobei zwei Druckmessungen und eine darauf folseaie eier.-:-Lineare i::;--:r.?3;er-»:ir.;.r.? i^r~r.2<=- führt werden mutf, um aie Strömungsrate bei dieser speziellen Ventileinstellung zu bestimmen. Die maximale Strömungsrate, die durch ein Dosierelement erfolgen kann, wird erzielt, wenn eine GasgeschwindigKeit im Schallgeschwindigkeitsbereich erzielt wird. Bei Kegelventilen und Drosselklappenventilen ergibt sich jedoch nur bei großen Druckunterschieden, d. h. bei großen Eingangs/Ausgangs-Druckverhältnissen bei höheren Vakuurakräften eine Strömung im Schallgesehwindigkeitsbereich, die entsprechend konstant ist. Dies ist nicht sehr pratctiscn, weil bei höheren Vakuumwerten nur geringe Abgasmengen zurückgeführt werden sollen. Bei einer Schallgeschwindigtceitsströmung ist die Strömungsrate direkt proportional zum Strömungsquerschnitt und es ist lediglich eine Druckmessung für die Dosierung erforderlich. Eine Änderung des Schallgeschwindigkeits-Strömungsquerschnittes ermöglicht weiterhin eine veränderliche Dosierung der Schallgeschwindigkeitsströmung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Schallgeschwindigkeitsströmungen arbeitende Dosiereinrichtung zu schaffen, die eine genaue und reproduzierbare Dosierung der Abgasströmung ermöglicht und bei der diese genaue Dosierung im wesentlichen über den gesamten Motor-Einlaü-Betriebsbereich von hohen Werten der Vakuumkraft bis herunter zu nahezu auf Atmosphärendruck liegenden Werten aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene

OBlGiNAL INSPECTED

609812/0728 ^0Rl

Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte iius^estaltungen aer· Erfindung ergeben sich aus aen Unteranspiüchen.

Erfindungsgemäu wird eine Dosiersteuerung für die Abgas-I-iezirkulationsströmung eines Verbrennungsmotors geschaffen, die eine veränderliche Dosiereinrichtung für eine Schallgeschwindigkeit sstrÖinung aufweist, die unterschiedliche Strömungsraten des Abgases ermöglicht, wie aies durch. Änderungen des Jbetriebszustandea ues Verbrennungsmotors bedingt ist, wobei die Strömungsraten jedoch bei jeder offenen Stellung des Ventils Konstant bleiben, um eine sehr genaue und reproduzierbare Dosierung der Abgasströmung entsprechend gestellter Forderungen zu erzielen.

Die erf indungsgemäise Dosierst^uerung für die Abgas-Rezirkulationsströmung weist eine mit Schallgeschwinuigkeitsströmung arbeitende Dosiereinricntung auf, die durch eine einen veränderlichen Querschnitt aufweisende konvergierend-divergierende Düse gebildet ist, in der in Axialrichtung ein Düsenzapfen beweglich ist, der Dezüglich der Düse so bemessen und aufgebaut ist, dais sich eine Strömung mit Schallgeschwindigkeit durch den ringförmigen Strömungsquerschnitt zwischen dem Düsenzapfen und der Düse über im wesentlichen den gesamten ßetriebsbereich des Ansaugkrümmer-Vakuuma ergibt, so daii sich genaue und reproduzierbare Messungen der Abgasströmung unabhängig von der erforderlichen Strömungsrate ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert .

In der Zeichnung zeigen:

609812/0728

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Teils der Ansaug-Abgaskrümmer eines Verbrennungsmotors, an denen ein Vergaser mit einer Ausführungsform der Dosiersteuerung befestigt ist, I

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene der Pfeile 2-2 nach Fig. 1 bei Betrachtung in Richtung dieser Pfeile,

Fig. 3 eine Vergrößerung einer Einzelheit der Fig. 2, wobeiYteilweise weggebrochen und im !Schnitt dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt einen Teil 10 einer Hälfte eines Vergasers mit zwei Lufttrichtern nach Art des bekannten Fallstromvergasers. Der Vergaser weist einen Lufteintrittsstutzen 12, einen Hauptkörper 14- und. einen Di-osselkörper 16 auf, die mit Hilfe nicht gezeigter geeigneter Einrichtungen miteinander verbunden sind. Der Vergaser weist die üblichen Luft-/-Treibstoff-Ansaugkanäle 18 auf, aie an ihren oberen Enden zur Frischluftzufuhr vom üblichen Luftfilter, das nicht gezeigt ist, offen sind. Die Ansaugkanäle 18 weisen die üblichen, einen festen Querschnitt aufweisenden Venturi-Rohre 22 auf, die mit Vorzerstäubern 24 zusammenwirken, durch die die Hauptmenge des Treibstoffes angesaugt wird.

Die Strömung von Luft una Treibstoff durch die Ansaugkanäle 18 wird durch zwei Drosselklappenventilplatten 26 gesteuert, die jeweils auf einer Welle 28 befestigt sind, aie drehbar in den Seitenwänden des Vergaserkörpers befestigt sind.

Der Drosselklappenkörper .1b weist in der dargestellten Weise Flansche auf, damit er auf aer Oberseite des Ansaugkrümmers 30 des Verbrennungsmotors befestigt werden kann, wobei ein Abstandselement 32 zwischen dem Drosselklappenkörper

609812/0 728

und dem Ansaugkrümmer angeordnet ist. Der Ansaugkrümmer 50 weist eine Anzahl von vertikalen Steigrohren oder Bohrungen 34 auf, die so ausgericntet sind, daß sie mit den Ausladenden der Vergaser-AnsaugKanäle 18 zusammenwirken. Die Steigrohre 34 erstrecken sich an ihren unteren Enden 36 unter rechten Winkeln zur Zuführung des Gemisches aus der ibene der Figur hinaus zu den Einlaßventilen des Verbrennungsmotors.

Der Abgaskrümmerteil des Zylinderkopfes des iAotors ist teilweise bei 38 angedeutet und schlieft einen Abgasüberführungskanal 40 ein. Dieser Überführungskanal führt von dem (nicht gezeigten) Abgaskrümmer auf einer Seite des Motors zur entgegengesetzten Seite unter die Ansaugkrümmerleitungen 36. Hierdurch wird die übliche Vorwärmung unter dem Vergaser zur Verbesserung der Verdampfung des Luft-/-Treibstoffgemisches erzielt.

Wie es am besten aus Fig. 2 zu erkennen ist, weist das Abstandsstück 32 eine schneckenförmige Ausnehmung 42 auf, die direkt mit dem Uberführungskanal 40 über eine Bohrung 44 verbunden ist. Weiterhin ist mit der Ausnehmung 42 ein Kanal 46 verbunden, der abwechselnd gesperrt oder mit einem Mittelkanal 48 verbunden werden kann. Der Kanal 48 steht mit den Steigrohren 34 über zwei Öffnungen 50 in Verbindung, Auf einer Seite des Abstandsstückes 32 ist eine Ventilanordnung 52 befestigt, die die Verbindung zwischen den Kanälen 46 und 48 steuert.

Es ist wünschenswert, eine derartige Steuerung, wie z. B. 52 zu schaffen, die die Hezirkulation von Abgasen zu unerwünschten Zeitpunkten verhindert. Beispielsweise ist die Abgasreinigung bei Motorleerlauf wenig wirkungsvoll, während bei vollständig geöffneter Drosselklappenstellung die maximale Leistung durch die verfügbare Sauerstoffmenge be-

: I

609812/0728

grenzt ist. Zu diesen Zeiten sollte naher der Kanal 4b normalerweise geschlossen sein, Er sollte jedoch in Abhängigkeit von einer Lastäncierung geöffnet werden, so da υ die Abgase am stärksten strömen, wenn die Abgasemissionen mit groiäer Wahrscheinlichkeit am stärksten sind.

Diese Eigenschaften v/erden durch die Ventilanordnung 52 erreicht, die vergröbert und deutlicher in Fig. ο gezeigt ist. Diese Ventileinheit schlieft einen ooeren hutförmigen Teil 5^> einen Mittelteil 5b und einen unteren Hauptventilkörperteil 58 ein, die alle miteinander durch nicht gezeigte geeignete Einrichtungen verbunden sind. i»ie mittleren una unteren Teile 56 una 58 bilden zusammen eine Gaskammer 60, die eine Abgas-Einlatföffnung 62 aufweist. Diese Abgaseinlaliöffnung 62 ist über ein geeignetes Rohr 64 mit dem Kanal 46 in dem Abstandsstück $2 verbunden.

In die Kammer 60 springt als einstue Xiges Teil vies Körperteils 58 das offene Ende ob eines' einen veränderlichen Quei'schnitt aufweisenden καπνοίg lerend-divergierenden ÜchallgeschwindLgke itsströmungs-Dos ierdüaen- ouer Vent i1-teils 68 vor. Diese Düse schlieft den konvergierenden Teil 66, einen ringförmigen einen minimalen Querschnitt definierenden Abschnitt 72, einen eine erste Diffusorstufe bilaenden Abschnitt 7^» der einen Teil des divergierenden Abschnittes bildet, und einen eine zweite Diffusorstufe DiI-denden Abschnitt 76 ein. Der Abschnitt 76 ist mit Flanschen 78 zur Befestigung an der Seite des Abstandstückes 32 üoer den Kanal 4-Ö in der dargestellten Weise ausgebildet, j/lit dem konvergierenden Einläuteil b6 wirkt ein in Axialrichtung bewegliches Ventilzapfen- oder etopfenteil ÖO mit bogenförmigen Oberflächen 82 zusammen, die in der dargestellten Weise geeignet gebogen sind. Diese Oberflachen bilden zusammen mit den Düsenwänden ringförmige konvergierende und divergierende Strömungsquerschhitte 82 und 84, die in der

609812/0728

dargestellten Weise üoer einen Drosselaoschnitt 85 mit minimalem Querschnitt verbunden sind.

Das Ventilzapfenteil 80 ist an dem Ende einer Welle 86 befestigt, die in Axialrichtung in veränderlichem. A us mau beweglich ibt. Die »Velle tcann nach unten in eine Extrems teilung bewegt werden, in der der Düsenzapfen dO auf aer Düse 68 aufsitzt und vollständig axe Strömung durch die Düse sperrt. Die Welle 86 kann weiterhin nach oben in andere offene Stellungen bewegt werden, die es ermöglichen, daii sich ändernde Volumen des Abgases durch die Düse strömen. Die Welle 86 ist durch eine Kombination einer selDstscnmierenden Büchse und eines Abdichtteils 88 sowie durch eine Öffnung-90 in einer ringförmigen Isolierscheibe 92 hindurch beweglich befestigt. Die Isolierscheibe wird dazu verwendet, um zu verhindern, aaii die hohe Temperatur von beispielsweise 650 bis 700⁰G der Abgase die Betätigungseinrichtung für die Welle 86 beschädigt. Die Betätigungseinrichtung ist in diesem Fall eine abrollende ringförmige flexible Membran 94. Die Auuenränuer der Membran sind zwischen dem oberen Körperteil 54 und der Isolation 92 befestigt. Der Mittelteil. 95 der Je in uran ist zwischen ersten und zweiten schalenförmigen ringförmigen Halteteilen 9b und 98 befestigt, die in der dargestellten Weise an der Welle 86 befestigt sind. Die beiden Halteteile sind zusammen mit der Membran 9^· in Axialrichtung in dem oberen Gehäuse 5^ verschiebbar. Sie bilden den Kolbenförmigen Teil eines Servomechanismus zur Betätigung des beweglichen Düsenzapfens 80. Eine Feder 100 spannt die Kolbenanordnung nach unten in Richtung auf die Düsenverschluü- oder Strömungsblockierungsstellung vor.

Die Membran 94- unterteilt das hohle Innere des oberen Körperteils 5^ in eine Luftkammer 102 und eine Vakuumkammer 104. Die Luftkammer 102 ist zur Atmosphäre hin über ein

609812/0728

nicht gezeigtes Loch belüftet. Die Vakuumkammer 104 kann aowechselnd mit einer Vakuumquelle oder mit atmosphärischer Luft über einen Anschluß 106 una ein Dreiwegventil 108 verbunden werden. Das Ventil weist Einlaiiverbinaungen zu einer Einlalileitung 110 für atmosphärische Luft und für eine Vakuumeinlaii leitung 112 auf. Diese Vakuumeinlaßleitung 112 ist in der dargestellten Weise mit dem Hochgeschwindigkeitsabschnitt der Düse verbunden, so daü sie den sich ändernden Einlaiikrümmer-Vakuumwerten ausgesetzt ist. |,

Die speziellen Einzelheiten des Aufbaues des Ventils 108 sind nicht aargestellt, weil dieses Ventil in üblicnex- Weise aufgebaut ist, so dais es für ein Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist, Einzelheiten dieses Ventils zu beschreiben. Es dürfte ausreichen, anzugeben, dan das Ventil 108 in eine erste stellung beweglich ist, in der Luft mit Atmosphärendruck von aer Leitung 110 zu der Kammer 104 geführt ist, daii das Ventil 108 weiterhin in eine zweilte Stellung beweglich ist, in der das Vakuum in der Leitung 112 von der Düse zur Kammer 104 geführt wird, um den üüsenzapfen 80 gegen die Kraft der Feder 100 zu. bewegen, um den Düsen-Strömungsquexschnitt zu vergröiiei-Q, una auii das Ventil weiterhin eine dritte Nullstellung einnehmen kann, in der sowohl die Luft- als auch die Vakuumleitung von dem Einlaiianschluß 106 getrennt ist. Das Ventil 108 ist in diesem Fall 'elektrisch durch Leitungen 114 mit einer Steuereinrichtung verbunden, die scheinstisch bei 116 dargestellt ist. Diese Steuereinrichtung kann auf vorgegebene Betriebsbedingungen des Motors, wie z. B. Beschleunigungen, Leerlauf usw., ansprechen, um das Ventil 108 zwischen den verschiedenen Stellungen zu vex schieben.

Beispielsweise könnte die Steuereinrichtung 116 mit einem an Bord des Fahrzeuges befindlichen Rechner verbunden sein, der Signale an das Ventil 108 aussendet, damit das Ventil

609812/07 28

25391Ö5

die Düse schließt, wenn der wiotor leerläuft, oder mit weit offener Drosselklappe betrieben wird, und iceine übgas-kezirkulation erwünscht ist. Das Ventil 108 würde dann so bewegt, daß es der Kammer 104- Luft zuführt, damit die Feder 100 die Düsenöffnung vollständig schließen kann. In gleicher Weise würde es, wenn das Fahrzeug etwas beschleunigt wird und der Abgasemissionspegel gröiser wird, wünschenswert sein, die Abgas-Rezirkulcition proportional zur Last zu vergrößern. Entsprechend würde ein Signal an aas Ventil 108 ausgesandt, um die Vakuu.nverbindung von der Leitung 112 zur Kammer 104 zu öffnen und den Düsenzapfen 80 nach oben in eine ötellung zu bewegen, uie das gewünschte Ströinungsvolumen ergibt. Selbstverständlich könnten anaere oder nichtelektrische Steuereinrichtungen zur Bewegung des Üüsenzapfens vorgesehen sein, uei bekannten Konstruktionen wurden die durch die Stellung des üblichen Drosselklappenventils gesteuerten Änderungen des Ladedrucks als Quelle für ein Vakuum verwendet, das sich mit der Last ändert, um das Abgas-ltezirkulationsventil zu betätigen. Mit der Bezugsziffer 118 ist schematisch ein Stellungswandler oder ein Rückführungssignaleleraent bezeichnet. Dieses Element würae in diesem Fall die Stellung der welle 8b wiedergeben, während sich diese bewegt, und diese Information würde zur Steuereinrichtung 116 übermittelt. Es würden dann Korrektursignale an das Ventil 108 ausgesandt, um es in die Null- oder andere Stellung zu bewegen, wie dies erforderlich ist, um ein Stoppen der Kolbenanordnung in der Position sicherzustellen, die in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand zu dem Zeitpunkt erforderlich sein würde.

Wie es weiter oben ausgeführt wurde, bildet die Düse 68 zusammen mit dem Düsenzapfen 80 eine einen veränderlichen Querschnitt aufweisende konvergierend-divergierende Strömuügs-Dosierventileinrichtung. In diesem Fall sind die Eingangswinkel des konvergierendeli Abschnittes und die

609812/0728

Krümmung der Düsenza^fenoberflachen ö2 so dimensioniert und ausgebildet, daii sich Strömungsgeschwindigkeiten im Schallgeschwindigkeit sbere ich aurch den ringförmigen ,Querschnitt zwischen dem Düsenza^fen und d-r Düse über im wesentlichen den gesamten Betriebsbereich von üinlaiSKiümmer-Vakuumwert-Änderungen ergeben. 'Aenn daher der »iflotor läuft und ein Druckdifferential zwischen dem Kanal 46 und den t^inl.-j ijkrüinmer ausbildet, vergrößert die eine Unterscnallgescn.'-indigkeit aufweisende Abgasströmung in de;a konvergierenden Teil 66 der Düse ihre Geschwindigkeit auf einen Scnallgeschwindigkeitswert am Hals oder an dem einen minimalen ringförmigen Querschnitt aufweisenden Teil 85 zwischen der Düse und dem Düsenzapfen.

Wie dies gut bekannt ist, ist für einen vorgegebenen Strömungsquerschnitt die Strömung im Bereich von Schallgeschwindigkeiten durch diesen .,»uerschnitt konstant. Durch sorgfältige Auslegung der Düsendiffusorwinkel zur Vermeidung einer vorzeitigen Ablösung der Strömung sowie einer Turbulenz und Wirbeln, die zu Druck— und arideren Verlusten führ en würden, kann eine Strömung mit Gescnwindigkeiten im Schallgesehwindigkeitsbereich über im wesentlichen den gesainten Betriebsbereich des Einlaiikrümmer—Vakuums aufrechterhalten werden. Das heiiit, daii eine Schallgeschwindigkeitsströmung bei großem Ausgangs- zu Eingangsdruckverhältnis, wie z. B. bei einem Wert von 0,9 aufgruna eines wirkungsvollen Diffusorabschnittes aufrechterhalten werden kann. Dies steht im Gegensatz zur Verwendung eines Kegel-*oder Drosselklap^en-Dosierventils, bei denen ein Druckverhältnis von 0,5 erforderlich ist, um eine kritische oder Schallgeschwindigkeitsströmung zu erzielen, was unpraktisch ist.

Jede Bewegung des Düsenzapfens 80 ergibt selbstverständlich eine neue Strömungsrate durch den geänderten ringförmigen Querschnitt 85 zwischen "dem Düsenzapfen und der'Düse.

609812/0728

Da jedoch die Strömung aufgrund der Konscru.ition der Düse und des Düsenza^fens auf Geschv/inaigKeiten im üchbll^eschwindigtceitsbereich bleibt, ist die Stromungsrate Tür jede Stellung konstant. Die gesamte Strömungsrate änaert sich, daher direkt proportional zum Dosierquerschnitt und damit zur Stellung des Düsenzapfens, so daii sich eine sehr* genaue und reproduzierbar einstellbare Dosiereinrichtung zur Messung aer Strömung zu irgendeiner speziellen Zeit ergibt. Beispielsweise kann die erste Diffusorstufe eine Halbwinkeldivergenz von 6°, gemessen gegenüber der Längsachse des Düsenza^fens aufweisen, während aie Winkel der zweiten Diffusorstufe größer sein würden, beispielsweise einen Halbwinkel von 10 aufweisen würden, weil die Strömungsgeschwindigkeit an diesem Punkt so weit verringert wurae, dan aer grö-l liere Winkel kein Ablösen der Strömung hervorruft, was Turbulenzen ergeben würde. Dahex· kann eine maximale Druckrückgewinnung erzielt werden, ^s ist jedoch veiütändlicn, dais bei einer Düse mit Strömungsgeschwindigkeiten im Schallgeschwindigkeitsbereich bei Veiringerung aes Jruc.ies strömungsabwärts von der Düse die Schallgeschwindigkeit am Drosselabschnitt sich auf eine Überschallgeschwindigkeit strömungsabwärts von dem Drosselabschnitt vergrößert und daJi die Druckwiedergewinnung mit Hilfe einer btoüwelle erreicht wird, die die Strömungsgescnwindigkeit auf den Unterschallgeschwinaigkeitsbereich verringert und den Druck im wesentlichen auf den gewünschten Druck vergröbert. Je niedriger der gewünschte Auslaisaructc ist, desto mehr wird die Stoßwelle strömungsabwärts nach unten bewegt, bevor die Vergrößerung des Druckes längs der Stoßwelle ausreicht, um den gewünschten Auslaüdruck zu erzielen.

Die Betriebsweise dürfte aus der vorstehenden Üeschrsibung und der Betrachtung?; d^r Zeichnung verständlich sein, so daß' keine weiteren Einzelheiten hier aufgeführt werden sollen. Wenn der Motor bei Leerlaufdrehzahl betrieben wird, liefert

609812/0728

die .Steuereinrichtung 11b ein Jigrial an das Ventil 108 derart, daij Luft von der Leitung 11ü in die öervoicammer 104 geliefert wird, so dais die Feaer 100 die Düse in der gewünschten Weise nahezu vollständig oder vollständig schlieft, indem der Düsenzapfen 60 in aie Auflagestellung bewegt wird, ftenn das Gaspedal des Fahrzeuges niedergedrückt wird, liefert die Steuereinrichtung 116 ein weiteres Signal an das Ventil 108, um die Stellung des Ventils so lange zu verschieben, bis das Vakuum in der Leitung 112 der Kammer 104 zugeführt wird. Der Düsenzapfen 80 wird entsprechend nach oben in eine Stellung bewegt, bis der hiickführungsstellungswandler 118, der an der Düsenzapfenwelle 8b befestigt ist, ein Signal an die Steuereinrichtung 11b abgibt, das anzeigt, daß der Düsenzapfen die gewünschte Stellung erreicht hat. Das Ventil 108 bewegt sich dann in die JNiullstellung. Wie es weiter oben ausgeführt wurde, bleibt jedoch unabhängig von der von dem Düsenzapfen 80 eingenommenen Stellung die spezielle Abgasströmungsrate, die in dieser Position erreicht wird, konstant, solange der Düsenzapfen in dieser Stellung bleibt. Wenn sich die Last- oder -Beschleunigungsanüorderungen ändern, ändert sich auch die Abgas-Kezirkulations-Strömungsrate. Der Düsenzapfen 80 wird nach oben oder nach unten bewegt, je nachdem, um entsprechend den Dosierquerschnitt und damit die Strömungsrate durch die Düse zu ändern, weil jedoch wiederum die Strömung Geschwindigkeiten im Schallgeschwindigtceitsbereich beibehält, ist die Strömungsrate wiederholbar und genau meßbar.

Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, dali erfindungsgemäß eine sehr genaue Steuerung zur Dosierung der Strömung von Abgasen in den Einlaßkrümmer unabhängig von Änderungen des Dosierquerschnittes geschaffen wird, was zu einer genauen Steuerung der Abgasemission führt, die mit üblichen Abgas-Rezirkulationskonstruktionen unter Verwendung von Kegel-

609812/0728

oder Drosselklajjpenventilen mit ihren üblichen im Untersehallgeschwindigkeitsbereich liegenden Strömungsgeschwindigkeiten nicht erreicht werden kann. Die Gas-iVLassenströmungsrate bei der erfinaungs^emäüen ^Steuereinrichtung ändert sich lediglich in Abhängigkeit von der Verschiebung des Dosier-Düsenzapfens und bleibt konstant, solange der Dosierquerschnitt gleich bleibt.

Patentansprüche

609812/0728

Claims (1)

1. Patentanspräcne

   j 1.)Dosiersteuerung für die Aogas-KezLrKuIytionsströmung eines Verbrennungsmotors mit einem Kanal, der ilotor-Abgase mit dem Motor-iSinlaiikrürniner verbindet, dadurch gekennzeichnet, daü die Steuereinrichtung bewegliche Ventilteile (ÖO, Ö2 bis Ö5) einschließt, die normalerweise den Kanal (46, 64, 4ö) schlierten und eine hezirkulötion der Augase verhindern, und die in eine offene Stellung beweglich sina, um diese Rezirkulation zu ermöglichen, daß Federeinrichtungen (1Ou) vorgesehen sind, aie aie Ventilteile in eine den Kanal schließende stellung vorspannen, dab die Ventilteile Konstantströmungs-Dοsiereinrichtungen einschließen, aie eine konstante Strömungs-rate an den Ventileinrichtungen vorbei für jede offene Stellung der Ventil teile aufrechterhalten, und üart ßetätigungaeinriehtun^en (^4, 10a) vorgesehen sind, die mit den Ventilteilen verbunden und in Abhängigkeit von vorgegebenen Betriebsbedingungen des ivlotors beweglich sind, um die Ventilteile in eine unterschiedliche offene Stellung zu bewegen, um die dtrömungsrate der Abgase in den Einlaiikrümmer zu ändern.

   2. Dosiersteuerung nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß die Ventilteile eine konvergierend-divergierenae Düse (7^, 76» 8$ bis 85) mit einem Düsenza^fen (30) einschließen, der in Axialrichtung in veränderlichem Ausmaß zwischen einer ersten aie Düse schließenden Stellung und anderen offenen Stellungen beweglich befestigt ist, die sich ändernde ringförmige Strömungsquerschnitte zwischen dem Düsenzapfen und der Düse ergeben, und daß die Düse und der Düsenzapfen so bemessen und ausgebildet sind, daß der Strömung eine Geschwindigkeit im Schallgeschwindigkeitsbereich über im wesentlichen den gesamten Betriebsbereich des Motor-Einlaßkrümmervakuums erteilt

   609812/0728 bad ORMttNAL

   wird.

   $. Dosieisteuerung nach Anspruch 1, ciaaurch gekennzeichnet , daJ die Ventilteile eine 6c hai !geschwindigkeit sströrnung-Dosiereinrichtung mit einer Anzahl von Konstanten otrö-j mungswerten einschließen, aie jeaer oii'enen .Stellung der Ventilteile unabhängig von änderungen der ufiotorarehzahl und -belastung entsprecnen.

   M-. Dosiersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii die Betätigungseinrichtung auf den Ansaugkrümmer-Vakuumwert benachbart zu den Ventilteilen ansprechende Einrichtungen (9^) einschließt, um die Strömungsäriderung proportional zu einer Änderung der ötellung der Ventilteile durchzuführen.

   5· Dosiersteuerung nach Anspruch 1, dauurch gekennzeichnet, daii sich die tiassenströmungsrate durch die .Strömungsdosiereinrichtung lediglich als Funktion des .Strömungsquerschnittes ändert, der durch die stellung der Ventilteile bestimmt ist.

   6. Dosiersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daü die Betätigungseinrichtung einen .Servomechanismus (¹^, 102, 1CW-) einschließt, der eine bewegliche Kraftübertragungseinrichtung (-^t-) umfaüt, die mit den Ventilteilen verbunden ist und zeitweise in Abhängigkeit von und durch Änderungen des Wertes des EinlaiSKrümmex— Vakuums betätigt wird, das auf einen Teil der Düse wirkt.

   7. Dosiersteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ßetätigungseinrichtungen einen Ein-Aus-Vakuumschalter (108) mit -einem ersten mit einem Teil der Düse derart verbundenen Vakuumeingang (112), daii er auf

   609812/0728

   Änderungen in diesem Bereich anspricht, einem zweiten
   iiufteingang (110) und einem mit dem servomechanismus
   verbundenen Ausgang (Ub), una andere auf den wlotorbetrieb ansprechende einrichtungen (106) einschließen, um den Vakuumschalter (10ö) in die eingeschaltete Stellung zur Verbindung des Vakuums mit dem servomechanismus zur Bewegung der Ventilteile in eine offenere stellung oder um den Vakuumschalter in eine aogeschaltete stellung zu bewegen, in der Luft mit aea servomechanismus verbunden wird, um eine Bewegung aes servomechanismus zu erreichen, durch die die Ventilteile in die geschlossene
   Stellung bewegt werden.

   60981 2/0728

   Al·

   Leerseite