DE3400313C2

DE3400313C2 - Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE3400313C2
Application number: DE3400313A
Authority: DE
Inventors: Wallace Robert Farmington Hills Mich. Wade
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1983-01-10
Filing date: 1984-01-05
Publication date: 1985-06-13
Also published as: GB2133081B; GB2133081A; US4479473A; DE3400313A1; GB8400488D0

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen wird zur Kleinhaltung der in diesen enthaltenden Schadstoffen eine Spritzzeitverstellung der Einspritzpumpe mit der Rezirkulation der Auspuffgase in Abhängigkeit von der Belastung und der Drehzahl des Motors unter Verwendung von saugdruckabhängigen Servovorrichtungen und einer Nockensteuerung koordiniert, die einen mit einer dreidimensional geformten Nockenfläche versehenen Nocken umfaßt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Zeitschrift SAE-Report Nr. 800 335, April 1980, Seite 260 ist mit einem dabei ziemlich allgemein gehaltenen Hinweis bekannt, daß mit einer in Abhängigkeit von einer Spritzzeitverstellung der Einspritzpumpe gesteuerten Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors der Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen ziemlich klein gehalten werden könnte. Solche Schadstoffe umfassen bekanntlich hauptsächlich unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxide und Stickstoffoxide. Durch eine Rezirkulation der Auspuffgase kann insbesondere der Anteil der Stickstoffoxide verringert werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß bei deren Vermischung mit der Verbrennungsluft noch ein so genügender Luftüberschuß erhalten bleibt, daß eine rauchfreie Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches gewährleistet ist. Da im Leerlauf sowie im schwachen Teillastbetrieb des Motors eine solche rauchfreie Verbrennung ohne weiteres erzielbar ist, kann dabei für eine weitere Verringerung des Anteils der Stickstoffoxide in den Auspuffgasen die Spritzzeit der Einspritzpumpe im Leerlauf verzögert und andererseits im schwachen Teillastbetrieb voreilend eingestellt werden, um dann gleichzeitig auch eine Verringerung des Anteils der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Auspuffgasen zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen der angegebenen Gattung bereitzustellen, mit welcher der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxide und Stickstoffoxide in den Auspuffgasen möglichst klein gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus der Zeitschrift »Mechanical Design and Power Transmission« vom 15. Februar 1971 ist ein Nocken mit einer dreidimensional geformten Nockenfläche bei einer Nockensteuerung zur Brennstofförderung bekannt. Aus der US-PS 36 36 934 ist eine schalterbetätigte Vorrichtung zur Steuerung einer Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehstellung der Drosselklappe eines Vergasers und in weiterer Abhängigkeit entweder von der Drehzahl der Maschine oder von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bekannt Aus der US-PS 37 91 360 ist eine zur Steuerung einer Drosselklappe in einer Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase einer Brennkraftmaschine vorgesehene, saugdruckabhängige Servovorrichtung bekannt, die eine elektromagnetische Betätigung aufweist. Aus der US-PS 38 42 814 ist ein dabei ebenfalls für eine Rezirkulationsregelung der Auspuffgase vorgesehenes Steuerventil für die Drosselklappe des Vergasers einer Brennkraftmaschine bekannt. Aus der US-PS 39 15 134 ist eine elektronische Schalteinrichtung ebenfalls in der Verwesdung für eine Rezirkulationsregelung der Auspuffgase in einer Ausbildung bekannt, durch welche der Rauchanteil der Auspuffgase verringert werden kann. Aus der US-PS 39 16 857 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels welcher eine Rezirkulationsregelung der Auspuffgase in Abhängigkeit von der Belastung des Motors und in Abhängigkeit von der Betätigung des Fahrpedals gesteuert wird. Schließlich sind noch in den US-PS'en 40 20 809 und 40 40 402 zwei unterschiedliche Systeme für eine Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen beschrieben, die jedoch ebenfalls keine weitergehenden Übereinstimmungen mit der Erfindung ergeben.

Aus der US-PS 30 15 326 ist andererseits eine Vorrichtung bekannt, mit der unter Verwendung eines Nokkens mit einer dreidimensional geformten Nockenfläche die Spritzzeit einer Einspritzpumpe gesteuert wird. Weitere ähnliche Vorrichtungen sind aus den US-PS 31 46 770, 34 85 223. 39 70 065 und 41 05 001 bekannt. Alle diese Vorrichtungen sind jedoch nicht für eine gleichzeitige Beeinflussung auch einer für die Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen vorgesehenen Rezirkulationsregelung ausgebildet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß mit einem an einen Dieselmotor einfach anzugliedernden System von saugdruckbetätigten Servovorrichtungen in Kombination mit mechanischen Bauteilen der Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen mit einer entsprechenden Steuerung der Rezirkulationsregelung und einer daran angepaßten Verstellung der Spritzzeit der Einspritzpumpe optimal klein gehalten werden kann. Die für die Vorrichtung dabei vorzugsweise vorgesehene Nockensteuerung ergibt dabei mit einer entsprechenden Ausbildung der dreidimensional geformten Nockenfläche des Nockens dieser Nockensteuerung eine besonders einfache Möglichkeit zur Verstellung der Spritzzeit der Einspritzpumpe in Abhängigkeit von der Belastung des Motors und auch in Abhängigkeit von dessen Drehzahl, was insbesondere für eine Kleinhaltung des Anteils der Stickstoffoxide in den Auspuffgasen wichtig ist. Die Nockenfläche des Nockens einer solchen Nockensteuerung sollte daher auch eine solche dreidimensionale Form aufweisen, daß mit ihr im Leerlauf des Motors eine verzögerte Spritzzeit der Einspritzpumpe zur Verringerung der Temperaturspitze bei der Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches ansteuerbar ist, während im Lastbetneb des Motors für die Einspritzpumpe eine voreilende Spritzzeit angesteuert wird, um damit dann für den gleichen Zweck der Kleinhaltung des Anteils, der Schadstoffe in den Auspuffgasen einen verlängerten Aufenthalt des Brennstoffes in einer Wirbelkammer jedes Zylinders des Dieselmotors zu erhalten.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemadarstellung der gesamten Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase eines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen,

F i g. 2A, 2B und 3C grafische Darstellungen zur näheren Erläuterung des Betriebs eines Dieselmotors in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern,

F i g. 3 eine Schnittansicht der in die Vorrichtung gemäß F i g. 1 eingegliederten Nockensteuerung und

F i g. 4 eine Schnittansicht der Nockensteuerung nach der Linie4-4 in Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Koiben-Zylinder-Anordnung 10 eines Dieselmotors mit einem Zylinder 12 und einem Kolben 14 gezeigt. Der Kolben 14 bildet zusammen mit einer an einem Zylinderkopf 16 des Motors ausgebildeten Zylinderdecke einen Brennraum 18, der durch eine Vertiefung 20 im Kolbenboden vergrößert ist und über einen Durchlaß 22 mit einer Wirbelkammer 24 in Verbindung steht.

In der Wirbelkammer 24 steht eine Glühkerze 26 vor und mündet eine Einspritzdüse 28, die über eine Leitung 30 mit einer Einspritzpumpe 31 verbunden ist. Im Zylinderkopf 16 ist außerdem ein Einlaßventil 32 an einem Einlaßkanal 34 für die Verbrennungsluft sowie ein nicht näher dargestelltes Auslaßventil an einem Auslaßkanal für die Auspuffgase angeordnet.

Der Einlaßkanal 34 steht über einen Mischer 36 mit einem Durchlaß 38 für Frischluft und einem weiteren Durchlaß 40 in Verbindung, über welchen die Auspuffgase für eine Rezirkulation und für eine Mischung mit der Frischluft dem Mischer 36 zugeführt werden. In dem Durchlaß 40 ist eine Drosselklappe 42 angeordnet, die durch eine saugdruckabhängige Servovorrichtung 44 gesteuert wird. Die Servovorrichung 44 umfaßt ein Gehäuse 45, das durch eine Membrane 46 in eine Luftkammer 48 und eine Saugdruckkammer 50 unterteilt ist In der Saugdruckkammer 50 ist eine Feder 52 angeordnet, durch weiche die mit der Membrane 46 mechanisch verbundene Drosselklappe 42 in eine Schließlage vorgespannt wird.

Die Saugdruckkammer 50 der Servovorrichtung 44 ist an eine Saugdruckpumpe 54 über einen Saugdrucksammler 56 angeschlossen, der ein Auslaßventil 58 aufweist, das bei kaltem Motor geschlossen ist. Ober das Auslaßventil 58 steht der Drucksammler 56 mit einem ersten Saugdruckregler 60 und einem damit in Reihe angeordneten zweiten Saugdruckregler 62 in Verbindung, unter deren Vermittlung der Saugdruck aus dem Saugurucksarnriiler 56 bei geöffnetem Auslaßventil 58 an die Saugdruckkammer 50 der Servovorrichtung 44 geliefert wird. Der erste Saugdruckregler 60 ist elektrisch mit einer Tachometersteuerung 64 verbunden, die für eine von der Drehzahl des Motors abhängige Steuerung dieses Saugdruckreglers durch die Kurbelwelle 66 des Motors angetrieben wird. Der über eine Ausgangsleitung 68 des ersten Saugdruckreglers 60 gelieferte Saugdruck wird daher drehzahlabhängig zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert geregelt. Die Ausgangsleitung 68 ist an ein Standrohr 70 des zweiten Saugdruckreglers 62 angeschlossen. Dieser zweite Saugdruckregler 82 umfaßt ein Gehäuse 74, das durch eine Membrane 76 in eine Saugdruckkammer 78 und eine Luftkammer 80 unterteilt ist Die Luftkammer SO hat über eine Belüftungsöffnung 82 eine Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre. An der Membrane 76 ist ein im wesentlichen U-förmiges Innengehäuse 84 befestigt, das zur Abstützung einer Feder 88 dient, die ein Tellerventil 90 so gegen einen an der Membrane 76 ausgebildeten Ventilsitz 92 vorspannt, daß bei einer Bewegung der Membrane 76 gegen die Mündung des Standrohres 70 diese Mündung des Standrohres durch den Ventilteller 90 gegen die Saugdruckkammer 78 des zweiten Saugdruckreglers 62 verschlossen werden kann. Das Innengehäuse 84 weist eine Belüftungsöffnung 94 auf, um zur Ausbildung einer Luftkammer % ebenfalls eine Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre zu erhalten.

An einem Betätigungsstab 86 des Innengehäuses 84 des zweiten Saugdruckreglers 62 greift eine der Feder 88 entgegenwirkende Zugfeder 98 an, die mit einem Steuerhebel 100 einer Nockensteuerung verbunden ist. Wenn über den Steuerhebel 100 und die Feder 98 eine Zugkraft ausgeübt wird, die größer ist als die entgegenwirkende Kraft der Feder 88 und der ebenfalls entgegenwirkende Saugdruck in der Saugdruckkammer 78, dann wird dadurch der Ventilteller 90 in eine von der Mündung des Standrohres 70 abgehobene Relativlage gebracht. Wenn umgekehrt der über das Standrohr 70 in die Saugdruckkammer 78 des zweiten Saugdruckreglers 62 angelieferte Saugdruck größer ist, wird dann der Ventilteller 90 aus dieser Relativlage in eine die Mündung des Standrohres 70 verschließende Relativlage gebracht und bei fortgesetzter Bewegung der Membrane 76 schließlich von ihrem Ventilsitz 92 abgehoben, womit dann die Saugdruckkammer 78 bis zum Erreichen eines Druckausgleichs mit der Luftkammer % belüftet wird.

Der Steuerhebel 100 der Nockensteuerung weist an seinem der Befestigung der Feder 98 abgewandten Ende eine Schwenkachse 102 auf und ist im wesentlichen mittig mit einer Nockenrolle 104 versehen, die mit einer dreidimensional geformten Nockenfläche 106 eines Nockens 108 zusammenwirkt. Eine Drehachse 110 (F i g. 3) dieses Nockens 108 ist über einen Hebel 112 mit dem Fahrpedal 114 des Fahrzeuges verbunden, so daß bei dessen Betätigung der Nocken 108 eine synchrone Drehung erfährt. Der Nocken 108 ist längs der Drehachse 110 durch eine saugdruckabhängige Vorrichtung 116 verschiebbar, so daß seine Nockenfläche 106 eine Einstellung in unterschiedliche axiale Relativlagen zu der Nockenrolle 104 des Steuerhebels 100 erfahren kann. Auch die Servovorrichtung 116 ist an eine weitere Ausgangsleitung 117 des ersten Saugdruckreglers 60 angeschlossen. Die Drehachse 110 des Nockens 108 weist daneben noch eine feste Verbindung mit einem Steuerhebel 118 der Einspritzpumpe 31 auf, mittels welchem deren Brennstofförderung in der Leitung 30 gesteuert wird. Da die durch die Einspritzpumpe 31 gesteuerte Brennstofförderung eine Abhängigkeit von der Belastung des Motors ergibt, ist diese Abhängigkeit folglich über die dreidimensionale Formgebung der Nockenfläche 106 des Nockens 108 vorprogrammierbar.

Aus den grafischen Darstellungen der F i g. 2A und 2B ist in diesem Zusammenhang herleitbar, daß die Nokkenfläche 106 des Nockens 108 sowohl unter Berücksichtigung des Luft-Brennstoff-Gemisches als auch unter Berücksichtigung der prozentualen Rezirkulation der Auspuffgase ohne weiteres so geschliffen werden kann, daß unter gleichzeitiger Berücksichtigung der an dem zweiten Saugdruckregler 62 wirkenden Federkräfte in Abhängigkeit von der Belastung des Motors sowie auch in Abhängigkeit von dessen Drehzahl eine optimale Kleinhaltung der in den Auspuffgasen enthaltenen Schadstoffe möglich ist Die saugdruckbetätigte Servo-

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vorrichtung 116 erfüllt dabei die Funktion, die Rezirkulation der Auspuffgase in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors so zu modifizieren, daß damit gleichzeitig entsprechend angepaßte Veränderungen des volumetrischen Wirkungsgrades des Motors erhalten werden. Der durch den ersten Saugdruckregler 60 gelieferte Saugdruck wird dafür mittels des zweiten Saugdruckreglers 62 modifiziert, um für die Saugdruckkammer 50 der Servovorrichtung 44 der Drosselklappe 42 ständig einen für alle Betriebsbereiche des Motors hinsichtlich einer Kleinhaltung der Schadstoffe in den Auspuffgasen optimal modulierten Saugdruck zur Verfügung zu stellen.

Für die Leerlaufverhältnisse des Motors ist für diesen Zweck noch ein dritter Saugdruckregler 120 vorgesehen, der in einer Parallelanordnung tu dem zweiten Saugdruckregler 62 ebenfalls an die Ausgangsleitung 68 des ersten Saugdruckreglers 60 angeschlossen ist. Dieser dritte Saugdruckregler 120 wird durch ein Dreiwege-Magnetventil 122 gesteuert, das für eine Umgehung des zweiten Saugdruckreglers 62 im Leerlauf des Motors so angeordnet ist, daß dann der von dem ersten Saugdruckregler 60 über die Ausgangsleitung 68 angelieferte Saugdruck durch den dritten Saugdruckregler 120 eine teilweise Belüftung erfährt und somit nur noch mit einer auf einen bestimmten Wert abgebauten Druckhöhe an die Saugdruckkammer 50 der Servovorrichtung 44 der Drosselklappe 42 weiterge'eitet wird.

Die Spritzzeitverstellung der Einspritzpumpe 31 umfaßt ein Schaltgetriebe 123, über welches ihre Antriebswelle 124 so mit einer von der Kurbelwelle 66 des Motors angetriebenen Welle 126 verbunden ist, daß mit diesem Schaltgetriebe 123 die Pumpenantriebswelle 124 in der einen oder in der anderen Drehrichtung relativ zu der Drehrichtung der Welle 126 gedreht werden kann. Das Schaltgetriebe 123 umfaßt zwei auf den Wellenenden befestigte Schraubenräder 128 und 130 mit einer zueinander entgegengesetzten Schrägverzahnung, die mit einem axial verschiebbaren Schieberad 132 kämmen, so daß mit einer mittels eines Schalthebels 134 in Abhängigkeit von der Betätigung des Fahrpedals 114 bewirkten axialen Verschiebung dieses Schieberades 132 die Spritzzeit der Einspritzpumpe 31 entweder für ein Voreilen oder für eine Verzögerung verstellt werden kann.

Der Schalthebel 134 für das Schieberad 132 des Schaltgetriebes 123 ist für diesen Zweck mit einem Steuerhebel 136 verbunden, der eine Totgangverbindung mit vier saugdruckbetätigten Servovorrichtungen 138,140,142 und 144 aufweist. Jede Totgangverbindung mit diesen Servovorrichtungen wird dabei durch eine Öse am Ende einer Betätigungsstange für die Membrane 146, 148, 150 und 152 der jeweils zugeordneten Servovorrichtung zusammen mit dem Steuerhebel 136 erhalten, der durch die ösen der Betätigungsstangen aller Servovorrichtungen hindurchgesteckt ist Die Servovorrichtungen sind im übrigen gleich ausgeführt wie die Servovorrichtung 44 der Drosselklappe 42, wobei ihre Saugdruckkammern an Saugdruckleitungen 154, 156, 158 und 160 angeschlossen sind, um die Membranen gegen die Kraft einer jeweiligen Feder bis zu einer Berührung mit Anschlägen 162,164,166 und 168 zu bewegen. Der Steuerhebel 136 ist im übrigen durch eine Feder 170 so vorgespannt, daß dadurch das Schaltgetriebe 123 für eine anfänglich verzögerte Spritzzeitverstellung unter einer hohen Belastung des Motors und unter einer hohen Drehzahl eingeschaltet ist Die Totgangverbindung der vier Servovorrichtungen 138,140,142 und 144 mit dem Steuerhebel 136 ist im übrigen so ausgebildet, daß damit deren aufeinanderfolgende Einschaltung in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Steuerhebels 136 im wesentlichen in solchen zeitlichen Aufeinanderfolgen möglich ist, daß die mittels des Schaltgetriebes 123 anfänglich gesteuerte verzögerte Spritzzeit der Einspritzpumpe 31 mit jeder nachfolgend eingeschalteten Servovorrichtung für eine zunehmende Voreilung verstärkt wird.

Die Saugdruckleitungen der Servovorrichtungen 138, 140,142 und 144 sind jeweils über einen Magnetschalter 172, 174, 176 und 178 mit Zweigleitungen 180, 182, 184 und 186 einer weiteren Ausgangsleitung 188 des Saugdrucksammlers 56 verbunden. An die Ausgangsleitung 117 des ersten Saugdruckreglers 60 sind andererseits zwei Saugdruckschalter 190 und 192 angeschlossen, die jeweils normal geschlossene und durch den von dem ersten Saugdruckregler 60 gelieferten Saugdruck nur im hohen Drehzahlbereich des Motors geöffnete Elektrokontakte umfassen. Die Elektrokontakte des Saugdruckschalters 190 haben eine elektrische Verbindung 194 mit dem Magnetschalter 172 der Servovorrichtung 140. Die Elektrokontakte des zweiten Saugdruckschalters 192 haben andererseits eine elektrische Verbindung 196 mit dem Magnetschalter 156 der Servovorrichtung 142 sowie eine elektrische Verbindung 198 mit dem Magnetschalter 178 der Servovorrichtung 144. In die elektrischen Verbindungen des Saugdruckschalters 192 mit den Magnetventilen 176 und 178 ist weiterhin eine elektrische Verbindung 200 mit dem einen Kontakt 202 eines Vollast-Mikroschalters 204 parallel eingeschaltet. Der andere Kontakt 206 dieses Mikroschalters 204 ist an dem Steuerhebel 118 für die Brennstofförderung der Einspritzpumpe 31 angeordnet und über eine elektrische Leitung 210 mit dem Magnetschalter 174 der Servovorrichtung 138 verbunden. Die beiden Kontakte 202 und 206 des Mikroschalters 204 sind mit Ausnahme des Vollastbetriebes des Motors geschlossen, so daß nur in diesem Vollastbetrieb die beiden Magnetschalter 176 und 178 in der entsprechenden Relativlage des Steuerhebels 118 solange einen Stromanschluß dann gemeinsam mit dem Magnetschalter 172 aufweisen, wie die Elektrokontakte der beiden Saugdruckschalter 190 und 192 unter dem von dem ersten Saugdruckregler 60 gelieferten Saugdruck geschlossen bleiben.

In dem Schwenkweg des Steuerhebels 118 ist weiterhin ein zweiter Mikroschalter 208 angeschlossen, dessen Kontakt durch den Steuerhebel 118 unter Leerlaufbedingungen des Motors geschlossen wird. Im Leerlauf des Motors weist folglich dann der Magnetschalter 174 der Servovorrichtung 138 einen Stromanschluß auf, so daß dann in die Saugdruckkammer dieser Servovorrichtung über die Anschlußleitung 156 und die Zweigleitung 182 der Saugdruckleitung 188 ein Saugdruck zur Einschaltung dieser Servovorrichtung zugeleitet werden kann. Auch die Magnetschalter der anderen Servovorrichtungen weisen dann einen Stromanschluß auf, was aber wegen der abweichenden Totgangverbindung mit dem Steuerhebel 136 keine der Servovorrichtung 138 entsprechende Einschaltung für eine über den Schalthebel 134 bewirkte Schaltung des Schaltgetriebes 123 auslöst Im Leerlauf des Motors wird folglich nur durch die Servovorrichtung 138 das Schaltgetriebe 123 so geschaltet, daß mit einer axialen Verschiebung des Schieberades 132 die mit der Feder 170 anfänglich eingestellte verzögerte Spritzzeit der Einspritzpumpe 31 dann bei einem Oberwechseln auf einen schwachen Teillastbeträeb des Motors eine Veränderung in eine voreilende

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Spritzzeit erfährt.

Der Leerlauf-Mikroschalter 208 ist über eine elektrische Verbindung 212 auch mit dem Dreiwege-Magnetventil 122 des dritten Saugdruckreglers 120 verbunden. Im Leerlauf des Motors wird daher die Drosselklappe 42 durch ihre Servovorrichtung 44 in eine Drehlage eingestellt, in welcher die Auspuffgase eine minimale Rezirkulätion erfahren.

Aus der grafischen Darstellung gemäß Fig.2C ist in diesem Zusammenhang herleitbar, wie beim Überwechseln auf den Lastbetrieb des Motors durch die dann aufeinanderfolgend eingeschalteten Servovorrichtungen 140, 142 und 144 die voreilende Spritzzeit der Einspritzpumpe 31 zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert verstellt wird, wobei letzterer zu einem Überwechseln auf eine vorzögerte Spritzzeit gebracht ist, wenn der Motor mit Vollast bei hoher Drehzahl betrieben wird.

Die in die vorbeschriebene Vorrichtung eingegliederte Nockensteuerung, mit welcher die durch die grafischen Darstellungen der F i g. 2A, 2B und 2C ausgewiesenen Kennlinien für eine optimale Kleinhaltung des Anteils der Schadstoffe in den Auspuffgasen des Motors erzielbar sind, umfaßt gemäß den F i g. 3 und 4 ein Gehäuse 214 zur Lagerung einer Welle 216 in der Drehachse 110 des Nockens 108. An dem über das Gehäuse 241 vorstehenden Ende dieser Welle 216 ist der Hebel 112 drehfest angeordnet, der für die Verbindung mit dem Fahrpedal 114 vorgesehen ist. Auf der Welle 216 ist der Nocken 108 drehfest und axial verschieblich angeordnet, indem mit dem Nocken 108 eine Hohlwelle 220 einstückig ausgebildet ist, die mittels eines Stiftes 222 in einem Längsschlitz 224 der Welle 216 axial geführt ist. Über den Stift 222 ist der Nocken 108 auch mit einem Steuerkolben 228 der Servovorrichtung 116 verbunden, die in das Gehäuse 214 mit einer Membrane 230 zur Bereitstellung einer Saugdruckkammer 232 eingegliedert ist, an welche über eine Einlaßleitung 234 die Ausgangsleitung 117 des ersten Saugdruckreglers 60 angeschlossen ist. Der Steuerkolben 228 ist mittels einer die Hohlwelle 220 des Nockens 108 umfassenden Verlängerung 226 bezüglich des Gehäuses 214 axial geführt, an der Membrane 230 befestigt und durch eine Feder 236 entgegen dem über die Einlaßleitung 234 zugeführten Saugdruck vorgespannt.

Bei Zuleitung eines Saugdruckes in die Saugdruckkammer 232 der Servovorrichtung 116 wird somit der Nocken 108 axial verschoben, so daß dann seine Nokkenfläche 106 eine abweichende Relativlage bezüglich der Nockenrolie 104 des Steuerhebels 100 erhält, durch welchen die Regelfunktion des zweiten Saugdruckregiers 62 mithin in Abhängigkeit davon beeinflußt wird, welchen Abstand die Nockenrolle 104 durch die jeweils wirkende radiale Erhebung der Nockenfläche 105 von der Drehachse 110 erhält.

Zur Betriebsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung soll abschließend nur global darauf hingewiesen werden, daß die damit gesteuerte Rezirkulationsregelung der Auspuffgase erst dann beginnt, wenn bei warmgelaufenem Motor das Auslaßventil 58 des Saugdrucksammlers 56 geöffnet ist Im Leerlauf des Motors sind dann der Nocken 108 und der Steuerhebel 118 in eine Relativlage eingestellt, in welcher durch den Leerlauf-Mikroschalter 204 der Magnetschalter 174 der Servovorrichtung 138 einen Stromanschluß erhält, so daß dann diese Servovorrichtung für eine Leerlaufschaltung des Schaltgetriebes 123 durch den Saugdruck eingeschaltet wird, der über ihre Einlaßschaltung 156 aus dem Saugdrucksammler 56 zugeführt wird. Durch die Einschaltung der Servovorrichtung 138 wird der Steuerhebel 136 gegen die Kraft der Feder 170 bis in eine Anschlagstellung eines Anschlages 238 verschwenkt, was zur Folge hat, daß dann über das Schaltgetriebe 123 die anfänglich eingestellte verzögerte Spritzzeit der Einspritzpumpe 31, die auf einen Vollastbetrieb des Motors unter hoher Drehzahl bemessen ist, eine Veränderung in eine voreilende Spritzzeit erfährt. Diese im Leerlauf des Motors vorliegenden Verhältnisse sind mit dem Anfang der Kennlinie der grafischen Darstellung gemäß F i g. 2C festgehalten. Durch die entsprechenden Anfänge der Kennlinien der grafischen Darstellungen gemäß den Fig.2A und 2B ist gleichzeitig ausgewiesen, welches Mischungsverhältnis dann für das Luft-Brennstoff-Gemisch eingehalten wird und wie groß der Anteil der Auspuffgase ist, die dann unter Vermittlung der Drosselklappe 42 eine Rezirkulation erfahren. Diese anfängliche Rezirkulation der Auspuffgase wird ausschließlich durch den dritten Saugdruckregler 120 gesteuert, weil dann das Dreiwege-Magnetventil 122 ebenfalls einen Stromanschluß über den Leerlauf-Mikroschalter 208 aufweist.

Sobald das Fnhrpedal 114 betätigt »vird, erfährt der Nocken 108 eine synchrone Drehung, womit dann d·.¹ Drosselklappe 42 unter Mitwirkung der beiden Saugdruckregler 60 und 62 eine Verstellung durch die zugeordnete Servovorrichtung 44 erfährt. Der Nocken 108 erfährt dabei auch durch die Servovorrichtung 116 eine drehzahlabhängige Axialverschiebung, so daß als Folge der wechselnden Berührungsverhältnisse der Nockenfläche 106 mit der Nockenrolle 104 des Steuerhebels 100 die weiteren Servovorrichtungen 140, 142 und 144 sowie die Saugdruckschalter 190 und 192 entsprechend dem jeweils vorhandenen Lastbetrieb des Motors eingeschaltet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

34 OO Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Rezirkulationsregelung der Auspuffgase sines Dieselmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Spritzzeitverstellung seiner Einspritzpumpe, mit einer durch eine saugdruckabhängige Servovorrichtung gesteuerten Drosselklappe, die in einem den Ausiaßkrümmer mit dem Einlaßkrümmer des Motors verbindenden Durchlaß angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung des Saugdrucks aus einem Saugdrucksammler (56) an die Servovorrichtung (44) der Drosselklappe (42) über einen ersten Saugdruckregler (60) gesteuert ist, der einen sich mit der Drehzahl des Motors erhöhenden Saugdruck liefert und mit einem mit dem Fahrpedal (114) des Fahrzeuges derart verbundenen zweiten Saugdruckregler (62) in Reihe angeordnet ist, daß bei der Betätigung des Fahrpedals (114) der von dem ersten Saugdruckregler (60) gelieferte Saugdruck zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert geregelt wird, und daß mit der Spritzzeitverstelleinrichtung der Einspritzpumpe (31) eine mit den beiden Saugdruckreglern (60, 62) last- und drehzahlabhängig zusammenwirkende Schalteinrichtung (123) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Saugdruckregler (62) über eine Nockensteuerung (100,104,108) mit dem Fahrpedal (114) verbunden ist, die einen durch das Fahrpedal drehbaren und axial verstellbar angeordneten Nocken (108) mit einer bezüglich seiner Drehachse (102) dreidimensional geformten und mit einem den zweiten Saugdruckregler (62) linear beeinflussenden Steuerhebel (100) zusammenwirkenden Nockenfläche (106) umfaßt, deren in axialer und in Umfangsrichtung wechselnde radiale Erhebung den von dem zweiten Saugdruckregler gelieferten Saugdruck in Abhängigkeit von der Belastung des Motors und in Abhängigkeit der von der Brennstofförderung durch die Einspritzpumpe (31) steuert und deren bezüglich des Steuerhebels (100) axial eingestellte Relativlage die Lieferung dieses Saugdruckes drehzahlabhängig beeinflußt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verstellung des Nockens (108) eine von dem ersten Saugdruckregler (60) gesteuerte Servovorrichtung (116) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Servovorrichtung (116) des Nokkens (108) eine mit dem Fahrpedal (114) und mit einem die Brennstofförderung der Einspritzpumpe (31) steuernden Steuerhebel (118) verbundene Welle (216) umfaßt, auf welcher der Nocken (108) drehfest und axial verschieblich angeordnet ist, und daß mit dem Nocken (108) ein durch eine Feder (236) entgegen dem von dem ersten Saugdruckregler (60) gelieferten Saugdruck vorgespannter Steuerkolben (228) der Servovorrichtung (116) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Saugdruckregler (62) eine zum Schließen einer Anschlußleitung an die Servorvorrichtung (44) der Drosselklappe (42) angeordnetes Steuerventil (90) umfaßt, das über eine entgegen einer Schließfeder (88) wirkende Öffnungsfeder (98) mit dem Steuerhebel (100) der Nokkensteuerung (100, 104,108) verbunden ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Saugdruckregler (120) vorgesehen ist der im Leerlauf des Motors den von dem zweiten Saugdruckregler (62) ge- - lieferten Saugdruck steuert

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltung des dritten Saugdruckreglers (120) eine von dem die Brennstofförderung der Einspritzpumpe (31) steuernden Steuerhebel (118) nur im Leerlauf des Motors betätigter Leerlaufschalter (208) der Schalteinrichtung (123) vorgesehen ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein die Kurbelwelle des Motors mit der Antriebswelle der Einspritzpumpe kuppelndes Schaltgetriebe (123) umfaßt, das für einen von der Drehzahl und der Belastung des Motors abhängigen Antrieb der Pumpenantriebswelle über mehrere saugdruckbetätigte Servovorrichtungen (138, 140, 142, 144) durch den ersten Saugdruckregler (60) gesteuert ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste saugdruckbetätigte Servovorrichtung (138) des Schaltgetriebes (123) durch den Leerlaufschalter (203) des dritten Saugdruckreglers (120) einschaltbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den die Brennstofförderung der Einspritzpumpe (31) steuernden Steuerhebel (118) ein weiterer Teillastschalter (206) für eine Einschaltung einer zweiten saugdruckbetätigten Servovorrichtung (144) des Schaltgetriebes (123) zur Veränderung der bezüglich der Kurbelwelle relativen Drehlage der Pumpenantriebswelle in Abhängigkeil von der Betätigung des Fahrpedals (114) betätigbar ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß durch den die Brennstoiförderung der Einspritzpumpe (31) steuernden Steuerhebel (118) ein weiterer Vollastschalter (208) für eine Einschaltung wenigsten einer dritten saudruckbetätigten Servovorrichtung (140, 142) des Schaltgetriebes (123) zur weiteren Veränderung der bezüglich der Kurbelwelle relativen Drehlage der Pumpenantriebswelle betätigbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß für die dritte und jede weitere saugdruckbetätigte Servovorrichtung (140, 142) des Schaltgetriebes (123) jeweils ein Grenzschalter (190,192) vorgesehen ist, der die zugeordnete Servovorrichtung erst beim Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl des Motors einschaltet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Grenzschalter als ein durch den ersten Saudruckregler (60) betätigbarer Saugdruckschalter (190, 192) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die saugdruckbetätigten Servovorrichtungen (138, 140, 142, 144) jeweils über eine Totgangverbindung derart mit dem Schaltgetriebe (123) verbunden sind, daß bei einer gleichzeitigen Einschaltung von mehreren Servovorrichtung durch den ersten Saugdruckregler (60) die Steuerung des Schaltgetriebes durch jeweils nur eine Servovorrichtung beibehalten bleibt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

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14, dadurch gekennzeichnet, daß die saugdruckbetätigten Servo vorrichtungen (138, 140, 142, 144) über einen durch eine Feder (170) vorgespannten und ein gemeinsames Bauteil der Totgangverbindung aller Servovorrichtungen bildenden Schalthebel (136) ^r> derart mit dem Schallgetriebe (123) verbunden sind, daß durch diesen Schalthebel das Schaltgetriebe anfänglich für eine verzögerte Spritzzeitverstellung geschaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ^ bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß die saugdruckbetätigten Servovorrichtungen (138, 140, 142, 144) des Schaltgetriebes (123) über Magnetschalter (172,174, 1767, 178) einschaltbar sind, die mit den durch den Steuerhebel (118) für die Brennstoffförderung der Einspritzpumpe (31) betätigbaren Leerlauf- bzw. Lastschaltern (204, 206, 208) sowie gegebenenfalls auch mit dem bzw. den Grenzschaltern (190, 192) elektrisch verbunden sind.

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