DE2612781A1

DE2612781A1 - Verbrennungsmotor mit einer steuereinrichtung fuer das kraftstoff-luft-verhaeltnis

Info

Publication number: DE2612781A1
Application number: DE19762612781
Authority: DE
Inventors: Kazuo Abe; Hidehiro Minami
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1976-10-07
Also published as: JPS51110131A; GB1530034A; CA1044543A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

ΟΗ-ΙΝα

O C 1 ? 7 P 1 ^Wl STOCKMAIR

K. SCHUMANN

DR RER NAT. · DIPL-PHVS

P. H. JAKOB

DlPL-ING.

P ΊΟ 2^3 ^G- ^BEZOLD

-^-^ DR RPRMATHtR TWP)UI

ITissan Motor Company, Ltd.

ίίο - 2, (fakara-siachi,
Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

DR HER NAT- OtPL-CHeM.

MÜNCHEN

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

25. März 19 76

ρ 10 233-52-ku

Verbrennungsmotor mit einer Steuereinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis

Die Erfindung bezieht sichauf einen Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsraum, einer diesen aufnehmenden Kurbelkammer, in die Durchblasgase des Verbrennungsraums entweichen, einer mit der UiQge bungs atmosphäre in Verbindung stehenden Sin— laßleitung, die zur Luftzuführung in dem Verbrennungsraum mündet, einer Mischeinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die von der Einlaßleitung zugeführte Luft, um ein im Verbrennungsraum zu verbrennendes Kraftstoff-Luftgemisch zu erzeugen, und mit einer vom Verbrennungsraum ausgehenden Abgasleitung zum Ableiten der abgegebenen Abgase.

Bekanntlich ist es eine G-rundforderung, zur Verminderung der eine Luftverschmutzung bewirkenden Schadstoffe in den Abgasen eines Verbrennungsmotors das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines Kraftstoff-Luftgemisches für den Verbrennungsmotor auf einen gewünschten Wert genau zu steuern. Besonders wenn der Verbrennungsmotor mit z.B. einem katalytischen Umformer versehen ist, der einen thermischen Katalysator aufweist, der gleich-

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zeitig katalytisch, sowohl eine Oxydation giftiger Bestandteile, wie der Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxid, und eine Reduktion anderer giftiger Bestandteile, wie Stickoxide, der Abgase bewirkt, um diese unschädlich, zu machen, muß das Gesamtgemischverhältnis bis unmittelbar vor den katalytisehen Umformer, d.h.. das Gewicht sverhältnis von Luft und Kraftstoff, und die Mengen der gesamten Luft und des Kraftstoffes, die dem "Verbrennungsmotor zur Bildung der an den katalytischen Umformer zugeführten Abgase zugeführt werden, auf ein stochiometrisch.es Gemischverhältnis gebracht werden. Dieses rührt daher, daß der Katalysator die zuvor erwähnten Funktionen mit dem größten Wirkungsgrad bei einem stö ch.ioiaetrisch.en Gemischverhältnis ausführt. Ist der Verbrennungsmotor mit einem anderen Abgasreiniger versehen, wie einem thermischen Reaktor oder einem katalytischen Reaktor, der einen Reduktions— oder einen Oxydationskatalysator hat, so muß das Gesamtgemischverhältnis auf einem besonderen Gemischverhältnis gehalten werden, damit dieser Abgasreiniger seine Funktion am besten erfüllt.

Zur Steuerung des Gesamtgemischverhältnisses auf einen gewünschten Wert wurde eine Anlage vorgeschlagen, die einen die Konzentration eines in den Abgasen enthaltenen Bestandteiles erfassenden Fühler und eine Steuereinrichtung aufweist, mit der entsprechend der erfaßten Konzentration des Bestandteiles eine Ventileinrichtung einer Mischeinrichtung gesteuert wird, um die Menge des von dieser zugeführten Kraftstoffes einzustellen, damit das Gesamtgemischverhältnis den gewünschten Wert hat.

Zwischenzeitlich wurde ein Verbrennungaaotor geschaffen, der eine Rückführungseinrichtung für die in die Kurbelkammer entweichenden Durchblasgase an den Verbrennungsraum des Ver-

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brennungsmotors aufweist, um eine Beeinträchtigung des Motor-Öls zu vermeiden. Die Menge und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis der Durchblasgase, die aus dem Verbrennungsraum in die Kurbelkammer entweichen, ändern sich entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors. Ein Steuerventil wird zur Steuerung des Stroms der in den Verbrennungsraum surückgeführten Durchblasgase vorgesehen, damit ein gewünschtes oder bestimmtes Verhältnis zu dem in den Verbrennungsraum eingeführten Luftstrom erreicht wird. Dieses soll verhindern, daß das Gesamtgemischverhältnis durch die in den Verbrennungsraum zurückgeführten Durchblasgase geändert wird, wodurch die Schadstoffe in den Abgasen anwachsen und das Betriebsverhalten des Motors beeinträchtigt wurden. Es ist jedoch bisher unmöglich, genau den Strom der zurückgeführten Durchblasgase auf einen gewünschten Wert einzusteuern, um eine Änderung des Gesamtgemischverhältnisses durch die zurückgeführten Durchblasgase zu vermeiden.

Aufgabe der.Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das Gesamtgemischverhältnis durch die in den Verbrennungsraum zurückgeführten Durchblasgase nicht geändert wird.

Bei einem Verbrennungsmotor der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine Rückführungseinrichtung für. die in die Kurbelkammer gelangten Durchblasgase, um diese an den Verbrennungsraum zurückzuführen, die eine Verbindungsleitung zwischen der Kurbelkammer und der Einlaßleitung hat, und durch eine Steuereinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zum Korrigieren des Gesamtgemischverhältnisses der gesamten zur Bildung der an einer bestimmten Stelle in der Abgasleitung befindlichen Abgase zugeführten Luft- und Kraftstoffmengen auf ein gewünschtes Gemischverhältnis, das durch die in den Verbrennungsraum zurückgeführten Durchblasgase verändert wird, wobei die Steuereinrichtung einen !Fühler zum Erfassen des Gesamtgemischverhältnisses und ein Steuerteil

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zum Vergleichen dieses Gesamtgemischverhältnisses mit dem gewünschten Geiaischverhältnis und zum Steuern der Mischeinrichtung nach Maßgabe einer Differenz zwischen dem erfaßten Gesamtgemischverhältnis und dem gewünschten Gemischverhältnis aufweist, um das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis zu korrigieren.

Die Erfindung zeichnet sich also durch die Kombination einer Rückführungseinrichtung für die Durchblasgase und einer Steuereinrichtung zum Einstellen oder korrigieren des Gesamtgemischverhältnisses auf ein gewünschtes Gemischverhältnis aus.

Weitere, die besondere Ausbildung des neuen Verbrennungsmotors betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Verbrennungsmotors mit einer Kombination aus einer Rückführungseinrichtung für die Durchblasgase und einer Steuereinrichtung für das Gesamtgemischverhältnis und

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Strömungseigenschaften eines Steuerventils, das Teil der in Fig. 1 gezeigten Rückführungseinrichtung ist.

In Fig. 1 ist die Kombination einer Steuereinrichtung 10 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit einer Kurbelkammerentlüftungs-oder Rückführungseinrichtung 12 in einem Verbrennungsmotor 14 gezeigt. Der Verbrennungsmotor 14 weist eine Verbrennungskammer 16, eine Kurbelkammer 18, in der der Verbrennungs-

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raum 16 angeordnet ist und in die die Durchblasgase des Verbrennungsrauin.es entweichen, sowie Ansaug- und Abgasanordnungen 20 und 22 auf. Die Einlaßanordnung 20 weist eine Einlaßleitung 24 auf, die über ein Luftfilter 26 mit der Umgebungs atmosphäre in Verbindung steht und in dem Verbrennungsraum 16 über eine hier nicht mit einen Bezugszeichen versehene Einlaßöffnung mündet, um Luft oder ein Kraftstoff-Luftgemisch in den Verbrennungsraum 16 ein-? zuführen. Die Einlaßanordnung 20 weist außerdem eine Mischoder KraftstoffZuführungseinrichtung 28 zum Bilden des Gemisches bzw. zum Zuführen von Kraftstoff in die von der Einlaßleitung 24 zugeführte Luft auf, um den Verbrennungsraum 16 mit einem Kraftstoff-Luftgemisch zu füllen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein Vergaser als Mischeinrichtung 28 benutzt. Anstelle des Vergasers kann auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung benutzt werden. Die Mischeinrichtung 28 weist eine nicht gezeigte Ventileinrichtung, wie z.B. ein in einer Kraftstoff- oder Luftzuführungsleitung vorgesehenes Schaltventil bei einem mit konstanter Luftklappeneinstellung arbeitenden Vergaser oder ein in einer Kraftstoff- oder Luftnebenstromleitung vorgesehenes Ventil, die im Fall eines mit einstellbarer Luftklappe arbeitenden Vergasers um ein Drosselventil herumgeführt ist, oder ein Kraftstoff-Einspritzventil im Falle einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung auf. Die Ventileinrichtung der Mischeinrichtung 28 wird durch eine Betätigungseinrichte ng 68, wie z.B. einem Elektromagneten, einem Servomotor oder einer Membran betätigt.

Die Abgasanordnung 22 weist eine Abgasleitung 52, die von einer hier nicht gezeigten Auslaßöffnung des Verbrennungsraumes 16 abgeht und in die Umgebungsatmosphäre mündet, und eine Abgasaufbereitungs- oder Reinigungseinrichtung 34- auf, die z.B. einen katalytischen Abgasumformer umfaßt, der in der Abgasleitung 32 angeordnet ist. Der katalytisch^ Umformer

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34 kann einen hier nicht gezeigten Dreifach.- oder Dreiwegkatalysator aufweisen, der gleichzeitig zum katalytischen Oxydieren eines Teils der Schadstoffe, wie der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids, und zum Reduzieren eines anderen Teils der Schadstoffe, wie der Stickoxide, dient, um diese giftigen Bestandteile der vom Verbrennungsmotor 14 abgegebenen Abgase unschädlich zu machen. Die Abgas— reinigungseinrichtung 34- kann eine hier nicht gezeigte sekundäre LuftZuführungseinrichtung zum Zuführen von sekundärer Luft in die Abgase aufweisen, die an die Abgasreinigungseinrichtiing 34- zugeführt werden, um die Reaktion oder Verbrennung von brennbaren giftigen Bestandteilen der Abgase zu unterstützen und zu fördern.

Die Kurbelkammer-Entlüftungseinrichtung 12 weist eine Verbindungsleitung 36 auf, deren eines Ende mit der Kurbelkammer 18 und deren anderes Ende mit der Einlaßleitung 24 an einer Stelle 37 stromabwärts eines Drosselventils 38 des Vergasers 28 oder mit einer Ansaugleitung 40 verbunden sind, die ein Teil der Einlaßleitung 24- bildet und Durchblasgase oder eine Mischung von Durchblasgasen und Entlüftungsluft der Kurbelkammer 18 in die Einlaßleitung zurückführt. Eine Verbindungsleitung 4-2 ist mit ihrem einen Ende mit dem Bockenwellendeckel 44 der Kurbelkammer 18 und mit ihrem anderen Ende mit der sauberen Seite 46 des Luftfilters 26 verbunden. Die Verbindungsleitung 42 mündet in dem Luftfilter 26 über ein Ölfilter 48 und führt Durchblasgase oder eine Mischung aus Durchblasgas und Entlüftungsluft in die Einlaßleitung 24 über den Luftfilter 26. Ein Strömungssteuerventil 50 ist in der Verbindungsleitung 36 vorgesehen^ um die Strömung der Lurchblasgase in die Einlaßleitung 24 durch dieses hindurch auf ein gewünschtes oder bestimmtes Verhältnis zu der in den Verbrennungsraum 16 durch die Einlaßleitung 24 hindurch einströmenden Luft zu steuern oder einzustellen. Das Strömungssteuerventil 50 weist eine Ventilkammer 52 auf, in die Durchlässe

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36a und 36b münden und in der ein Ventilkörp er bewegbar angeordnet ist, ion den Innenraum der Ventilkammer 52 in stromauf und stromab angeordnete Teile 54 und 56 zu unterteilen. Die Ventilkammer 52 weist einen kreisringförmigen Zwischenraum zwischen ihrer Innenwand und dem Ventilkörper auf, um eine Verbindung zwischen den stromauf und stromabliegenden Teilen 54 und 56 zu bilden. Das Steuerventil 50 hat einen Vorsprung oder eine Nadel 58, die sich in den Durchlaß 36b hinein erstreckt und verjüngt. Der Vorsprung 58 vermindert oder vergrößert den Öffnungsquerschnitt des Durchlasses 36b, wenn sich der Ventilkörper 50 in Abhängigkeit von einem Anwachsen oder Vermindern des Unterdrucks in der Einlaßleitung bewegt. Eine Druckfeder 60 ist in dem stromab angeordneten Teil 56 angeordnet, um den Ventilkörper 50 in Richtung auf den Durchlaß 36a zu belasten. Der Ventilkörper 50 hat außerdem einen Vorsprung 62, der sich in Richtung des Durchlasses 36a erstreckt. Der Vorsprung 62 schließt den Durchlaß 36a, wenn der Ventilkörper 50 sich in seine äußerste rechte Stellung in Abhängigkeit einer Verminderung des Unterdrucks in der Einlaßleitung bewegt. Das Steuerventil 50 hat eine solche Strömungseigenschaft, daß die Strömung anwächst, wenn der Unterdruck in der Einlaßleitung relativ niedrig ist, und die Strömung auf einen konstanten V/ert vermindert wird, wenn der Unterdruck in der Einlaßleitung relativ hoch ist, wfe dieses in Fig. 2 gezeigt ist. Die Kurbelkammer 18 kann mit einem hier nicht gezeigten Einlaß für Lüftungsluft versehen sein, der mit der Umgebungsatmosphäre über ein Rückschlagventil in Verbindung steht, das durch den Unterdruck in der Einlaßleitung oder den Unterdruck in dem Luftfilter geöffnet wird, damit atmosphärische Luft von der Atmosphäre in die Kurbelkammer 18 strömen kann, und im anderen Fall geschlossen ist, um ein Ausströmen von Durchblasgasen an die Atmosphäre zu verhindern.

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Die Steuereinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis .dient zum Steuern oder Korrigieren des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Kraftstoff-Luftgemisches, das in dem Verbrennungsraum 16 zu verbrennen ist, oder, wenn sekundäre Luft in die Abgase eingeführt wird, des Gesamtgemischverhältnisses der in der Abgasleitung 32 an einer Stelle unmittelbar stromauf von der Abgasreinigungseinrichtung 34-befindlichen Abgase, d.h. des Gewichtsverhältnisses der gesamten zugeführten Luft- und Kraftstoffmengen, die-zur Bildung der Abgase geführt haben, die der Abgasreinigungseinrichtung 34- zugeführt werden, auf ein gewünschtes Gemisch verhältnis. Die Steuereinrichtung 10 weist einen Fühler 64-auf, der in der Abgasleitung 32 an einer Stelle stromauf von der Abgasreinigungseinrichtung 34- angeordnet ist und die Konzentration eines Bestandteils der Abgase erfaßt, wie z.B. Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe oder Stickoxide, deren Konzentration in enger Beziehung zu dem oder das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines in dem Verbrennungsraum 16 verbrannten Gemisches oder zu dem Gesamtgemischverhältnis steht oder wiedergibt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Sauerstoffühler als Fühler 64- benutzt, der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude die erfaßte Konzentration des Sauerstoffs wiedergibt. Der Sauerstoffühler 64- ist elektrisch mit einer Steueroder Vergleichsschaltung 66 verbunden, die sein Ausgangssign al erhält. Die Steuerschaltung 66 vergleicht die Amplitude des Ausgangssignals des Sauerstoffühlers 64- mit einem gewünschten Bezugswert, der das gewünschte Gemischverhältnis wiedergibt, das ein stöchiometrisches Gemischverhältnis ist, wenn die Ab-gasreinigungseinrichtung 34- ein einen Dreifach-Katalysator aufweisender katalytischer Reaktor ist. Die Steuerschaltung 66 erzeugt ein elektrisches·Ausgangssignal, dessen Amplitude oder Impulsbreite einen Differenzwert zwischen der Amplitude des Ausgangssignals des Sauerstoffühlers 64- und des Bezugs-

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wertes angibt. Die Steuerschaltung 66 ist elektrisch mit der Betätigungseinrichtung 68 verbunden, um an diese das Ausgangssignal abzugeben. Die Betätigungseinrichtung 68 wird von dem Ausgangssignal der Steuerschaltung 66 während einer Zeitdauer betätigt, die der Amplitude oder Impulsbreite des Ausgangssignals entspricht, um das Verhältnis der Öffnungs- und Schließzeit der Ventileinrichtung der Mischeinrichtung 28 zu vergrößern oder zu verkleinern, wodurch die Menge des zugeführten Kraftstoffes zur Bildung eines Kraftstoff-Luftgemisches für den Verbrennungsmotor 14 vergrößert oder verkleinert wird, um das Gemischverhältnis dieses Gemisches auf das gewünschte Gemischverhältnis zu bringen.

Die Kombination der Steuereinrichtung 10 mit der Rückführungseinrichtung 12 in dem Verbrennungsmotor 14 arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise:

Die Kurbelkammer 18 erhält Durchblasgase, die während der Arbeitsweise des Verbrennungsmotors 14 aus dem Verbrennungsraum 16 entweichen. Die Menge der Durchblasgase vergrößert und verringert sich entsprechend einer Vergrößerung oder Verringerung der Belastung des Verbrennungsmotors 14. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis der Durchblasgase ändert sich ebenfalls entsprechend den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 14.

Atmosphärische Luft wird von einem Luftfilter 26 in die Kurbelkammer 18 durch eine Verbindungsleitung 42 eingesogen und die in der Kurbelkammer 18 befindlichen Durchblasgase v/erden zusammen mit der Luft durch den Unterdruck der Einlaßleitung oder der Ansaugleitung in die Einlaßleitung24 über die Verbindungsleitung 36 und das Strömungssteuerventil 50 geleitet. Ist der Unterdruck in der Einlaßleitung relativ hoch, so wird der Ventilkörper des Steuerventils 50 gegen die Kraft

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der Feder 60 bewegt, um den Öffnungsquerschnitt des Durchlasses 36b zu "verringern und damit auch die Strömung der durch sie hindurchgehenden Durchblasgase zu verringern. Ist dagegen der unterdrück in der Einlaßleitung relativ niedrig, so wird der Ventilkörper des Steuerventils 50 so bewegt, daß der Öffnungsquerschnitt im Durchlaß 36b vergrößert wird und damit auch die Strömung der durch diese hindurchströmenden Durchblasgase vergrößert wird. Als Folge davon wird die Menge der in die Einlaßleitung 24 hineingezogenen Durchblasgase annähernd auf einem gewünschten oder bestimmten Verhältnis zu der Größe der in den Verbrennungsraum 16 einströmenden Luft gehalten.

Ist der Unterdruck in der Einlaßleitung extrem hoch oder niedrig, so wird der Ventilkörper des Steuerventils 50 in eine Stellung zum Schließen des Durchlasses 36 bewegt, um die Strömung des in die Einlaßleitung 24 zurückgeführten Durchblasgases auf Mull zu vermindern. Ist der Unterdruck in der Einlaßleitung extrem niedrig, so läuft der Verbrennungsmotor 14 unter Höchstlast und mit hoher Drehzahl, wobei das Drosselventil 38 sich in seiner voll geöffneten Stellung befindet und daher der Unterdruck in der Einlaßleitung sich dem atmosphärischen Druck nähert. In diesem Pail werden die Durchblasgase in der Kurbelkammer 18 von- dem Nockenwellendeckel 44 in das Luftfilter 26 durch die Verbindung 42 und den Luftfilter 48 hindurch infolge des in dem Luftfilter 26 erzeugten hohen nterdrucks gezogen, der aufgrund der großen Menge der in die Einlaßleitung 24 bei hoher Motordrehzahl eingesogenen Luft erzeugt wird.

Die auf diese Weise in die Einlaßleitung 24 eingeleiteten Durchblasgase bewirken Änderungen des Gemischverhältnisses eines in dem Verbrennungsraum 16 verbrannten Gemisches und

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daher aucli des Gesamtgemischverhältnisses, da die Strömung der zurückgeführten Durchblasgase nicht genau eingestellt werden kann, wodurch das Gemischverhältnis der Durchblasgase sich ändert.

Das in den Verbrennungsraum 16 verbrannte Geraisch erzeugt Abgase, die über die Abgasleitung 32 abgegeben werden. Der Sauerstoffühler 64- erfaßt die Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen, die die Änderungen im Gemischverhältnis oder im Gesamtgemischverhältnis angibt, um ein die erfaßte Konzentration des Sauerstoffs angebendes elektrisches Signal zu erzeugen. Wenn das Gesamtgemischverhältnis niedriger als das gewünschte Gemischverhältnis ist, so vergleicht die Steuerschaltung 66 die Größe des Ausgangssignals des Sauerstofffühlers 64 mit dem Bezugswert und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Mischeinrichtung 28 so betätigt, daß sie ein Kraftstoff-Luftgemisch erzeugt, das in dem Maße geändert wird, daß das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis vergrößert wird. Die Betätigungseinrichtung 68 wird von dem Ausgangssignal der Steuerschaltung 66 eingeschaltet, um die Ventileinrichtiing der Misch, einrichtung 28 während einer Zeitdauer zu öffnen, die dem Ausgangssignal entspricht, um damit die Menge des von der Mischeinrichtung 28 zugeführten Kraftstoffes zu vermindern, um.damit das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis zu erhöhen. Ist dagegen das Gesamtgemischverhältnis größer als das gewünschte Gemischverhältnis, so erzeugt die Steuerschaltung ein Ausgangssignal, das die Mischeinrichtung 28 so betätigt, daß diese ein Luft-Kraft stoff gemisch erzeugt, das in e,inem solchen Maße angereichert ist, daß das Ge samt gemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis vermindert wird. Das Aus gangs signal der Steuerschaltung 66 bewirkt, daß die Betätigungseinrichtung 68 die Ventileinrichtung der Mischeinrichtung 28 während einer Zeitdauer öffnet, um die Menge

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des von der MischeinrictLtung 28 zugeführten Kraftstoffes zu vergrößern und damit das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverliältnis zu verkleinern. Auf diese Weise viird das Gesamtgemischverhältnis auf dem gewünschten Gemischverhältnis unabhängig von der Menge der in den Verbrennungsraum 16 zurückgeführten Durchblasgase gehalten, so daß die Abgasreinigungseinrichtung 34- optimal arbeitet, um die Luftverschmutzungsbestandteile in den Abgasen so klein wie möglich zu machen und das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors zu stabilisieren.

Obwohl bei einer herkömmlichen Rückführungseinrichtung für Durchblasgase, die nicht mit einer Steuereinrichtung für das Gemischverhältnis kombiniert ist, große Anstrengungen unternommen werden mußten, um das Strömungssteuerventil für die Einstellung der Strömung der zurückgeführten Durchblasgase auf einen gewünschten Wert einzustellen und auch einen Vergaser oder eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung einzustellen, um .Änderungen des Gesamtgemischverhältnisses infolge der zurückgeführten Durchblasgase so gering wie möglich zu machen, sind derartige Anstrengungen bei der neuen Kombination einer Rückführungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung für das Gemischverhältnis nicht erforderlich und das Strömungssteuerventil für die rückgeführten Durchblasgase kann durch eine einfache Öffnung ersetzt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar,daß die Kombination einer Rückführungseinrichtung für die Durchblasgase aus der Kurbelkammer in den Verbrennungsraum zusammen mit einer Steuereinrichtung für das Gemischverhältnis das Gesamtgemischverhältnis, das durch die zurückgeführten Durchblasgase geändert wird, auf ein gewünschtes Gemischverhältnis korrigiert, so daß eine Abgasreinigungseinrichtung des Verbrennungsmotors ihre Funktion optimal ausführt, das Betriebs-

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verhalten des Motors stabilisiert wird und die Strömungss teuer einrichtung für die Durchblasgase der Kurbelkaiamer erheblich vereinfacht oder ganz fortgelassen werden kann.

Obwohl diese neue Kombination in Verbindung mit einem Motor, der einen katalytischen Umformer mit einem Dreifach-Katalysator aufweist, beschrieben wurde, kann sie selbstverständlich auch bei Verbrennungsmotoren angewendet werden, die andere Abgasreinigungseinrichtungen, wie ein Reaktor oder ein katalytischer Umformer mit einem reduzierenden oder oxydierenden Katalysator, aufweisen. In diesen EaIl ist der gewünschte Wert des Gesamtgemischverhältnisses ein Wert, bei dem die Abgasreinigungseinrichtung ihre Funktion am besten ausführt.

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Claims

-Ί4- 2612 Patentansprüche

1. Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsraum, einer diesen aufnehmenden Kurbelkammer, in die Durchblasgase des Verbrennungsraums entweichen, einer mit der Umge bungs atmosphäre in Verbindung stehenden Sinlaßleitung, die zur Luftzuführung in dem Verbrennungsraum mündet, einer Mischeinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in die von der Einlaßleitung zugeführte Luft, um ein im Verbrennungsraum zu verbrennendes Krafts to ff-Luftgemisch zu erzeugen, und mit einer vom Verbrennungsraum ausgehenden Abgasleitung zum Ableiten der abgegebenen Abgase, gekennzeichnet durch eine Rückführungseinrichtung (12) für die in die Kurbelkammer (18) gelangten Durchblasgase, um diese an den Verbrennungsraum (16) zurückzuführen, die eine Verbindungsleitung (36) zwischen der Kurbe!kammer (18) und der Einlaßleitung (24,40) hat, und durch eine Steuereinrichtung (10) für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zum Korrigieren des Gesamtgemischverhältnisses der gesamten, zur Bildung der an einer bestimmten Stelle in der Abgasleitung (32) befindlichen Abgase zugeführten Luft- und Kraftstoffmengen auf ein gewünschtes Gemischverhältnis, das durch die in den Verbrennungsraum (16) zurückgeführten Durchblasgase verändert wird, wobei die Steuereinrichtung (10) einen Fühler (64) zum Erfassen des Gesamtgemischverhältnisses und ein Steuerteil (66,68) zum Vergleichen dieses Gesamtgemischverhältnisses mit dem gewünschten Gemischverhältnis und zum Steuern der Mischeinrichtung (28) nach Maßgabe einer Differenz arischen dem erfaßten Gesamtgemischverhältnis und dem gewünschten Gemischverhältnis aufweist, um das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis zu korrigieren.

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2. Verbrennungsmotor nach. Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet , daß der Fühler (64) in der Abgasleitung (32) an der bestimmten Stelle angeordnet ist und die Konzentration eines in dem Abgas enthaltenen Bestandteils erfaßt, um das Gesamtmischungsverhältnis zu erfassen.

3· Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischeinrichtung (28) eine Ventileinrichtung (68) zum Steuern der in die Luft zugeführten Kraftstoffmenge aufweist und daß die Steuereinrichtung (66) einen Vergleicher umfaßt, der ein die Differenz zxtfischen dem erfaßten Gesamtgemis chverhältnis und dem gevriinschten Gemischverhältnis angebendes Fehlersignal erzeugt und die Öffnungszeit der Ventileinrichtung (68) nach Maßgabe dieses Fehlersignals steuert, um die ^enge des der Luft zugeführten Kraftstoffes einzustellen und damit das Gesamtgemischverhältnis auf das gewünschte Gemischverhältnis zu korrigieren.

4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet , daß die Rückführungseinrichtung (12) ein Strömungssteuerventil (50) aufweist, das ein Ventilgehäuse (52) hat, in das die Verbindungsleitung (36) mündet und in dem ein Ventilkörper zur Bewegung in Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Einlaßleitung (24) an einer Stelle stromab eines Drosselventils (38) und zum Unterteilen des Ventilgehäuses in stromauf und stromabliegende Teile (54,56) angeordnet ist, wobei das Ventilgehäuse (52) zwischen seiner Innenwand und dem Ventilkörper einen kreisringförmigen Zwischenraum bildet, der den stromauf und den stromabliegenden Teil (54,56) miteinander verbindet, und der Ventilkörper einen sich zum Durchlaß (36b) der Verbindungsleitung (36)

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hin erstreckenden und verjüngenden Vorsprung (62) aufweist, mit dem der Öffnungsquerschnitt dieses Durchlass es zu vermindern und zu vergrößern ist, wenn der Ventilkörper in Abhängigkeit eines Anwachsens oder eines Verminderns des Unterdrucks in der Einlaßleitung (24) bewegt wird.

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückführungseinrichtung (12) eine zweite Verbindungsleitung (42) aufweist, die eine Verbindung zwischen einem oberen Teil (44) der Kurbelkammer (18) und einer Luftreinigungseinrichtung (26) des Motors (14) herstellt.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in der Abgasleitung (32) an einer Stelle stromab von der bestimmten Stelle eine Abgasreinigungseinrichtung (34) vorgesehen ist, die einen Dreifach-Katalysator enthält, der gleichzeitig katalytisch sowohl eine Oxydation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, die in den Abgasen enthalten sind, und eine Reduktion von Stickoxiden, die in den Abgasen enthalten sind, vornimmt, wobei das gewünschte Gemischverhältnis ein stochiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.

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