Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine (10) weist ein Abgasrückführventil (11) auf, das zur Rückführung von Abgas eingangsseitig mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine (10) und ausgangsseitig mit einer Ansaugleitung der Brennkraftmaschine (10) verbunden und zur Belüftung eingangsseitig mit Luft beaufschlagbar ist. Es ist vorgesehen, daß das Abgasrückführventil (11) zur Luftbeaufschlagung eingangsseitig mit einem Luftzuführsystem (13) eines Sekundärluftventils (12) verbunden ist. Das Luftzuführsystem (13) ist mit einem Luftfilter (14) eingangsseitig verbunden und ist geeignet, das Sekundärluftventil (12) und das Abgasrückführventil (11) mit Reinluft zu beaufschlagen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine, mit einem Abgasrückführventil, das zur Rückführung von Abgas eingangsseitig mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig mit einer Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbunden und zur Belüftung eingangsseitig mit Luft beaufschlagbar ist, und mit einem Sekundärluftventil, dem ein Luftzuführsystem zugeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Es ist bekannt, zur Verringerung umweltschädlicher Abgasemissionen von Brennkraftmaschinen eine Abgasrückführung vorzusehen. Hierzu wird mittels eines Abgasrückführventils und einer geeigneten Abgasrückführleitung Abgas in definierten Mengen von der Abgasleitung der Brennkraftmaschine zur Ansaugleitung derselben geführt. Das Abgasrückführventil ist ferner eingangsseitig mit einer Belüftungsleitung verbunden, mittels welcher Reinluft von einem Luftfilter zum Abgasrückführventil geleitet wird. Nachteilhafterweise erfolgt die Zuführung von Reinluft zum Abgasrückführventil mittels einer Anordnung, welche in bezug auf den notwendigen Einbauraum und die Montage sehr aufwendig ist. Ferner ist es bekannt, mittels eines Sekundärluftventils und eines ihm zugeordneten Luftzuführsystems Sekundärluft in die Abgasleitung der Brennkraftmaschine zuzuführen, um im Abgassystem derselben bei einem Kaltstart eine Nachverbrennung zu initiieren. Das Sekundärluftventil wird durch das ihm zugeordnete Luftzuführsystem mit vom Luftfilter gereinigter Reinluft beaufschlagt.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die durch einen verringerten Bau- und Montageaufwand gekennzeichnet ist.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß das Abgasrückführventil für die Luftbeaufschlagung eingangsseitig mit dem Luftzuführsystem des Sekundärluftventils verbunden ist, wird ein bereits vorhandenes beziehungsweise vorgesehenes Luftzuführsystem zusätzlich zur eingangsseitigen Beaufschlagung des Abgasrückführventils mit Luft verwendet. Dieses bereits vorhandene beziehungsweise vorgesehene Luftzuführsystem dient somit wenigstens in einem Teilabschnitt zur gemeinsamen Zuführung von Luft zum Sekundärluftventil und zum Abgasrückführventil. Dadurch werden ein bisher zur Beaufschlagung des Abgasrückführventils mit Luft notwendiger, separater Leitungsabschnitt eingespart. Der Raumbedarf und der Montageaufwand hinsichtlich des für das Abgasrückführventil vorzusehenden Luftzuführsystems ist somit merklich reduziert. Ferner ist es möglich, die Zahl der das Luftzuführsystem bildenden Einbauelemente auf ein Minimum zu beschränken, da das Luftzuführsystem aus einer einteiligen, eine entsprechende Verzweigung aufweisende Luftzuführleitung und einer mit dieser operativ verbundenen Luftpumpe bestehen kann. Da das Sekundärluftventil nach einem Start der Brennkraftmaschine sich circa 80 Sekunden in aktiver Betriebsstellung befindet zur Zuführung von Sekundärluft in die Abgasleitung der Brennkraftmaschine, um im Abgassystem derselben bei einem Kaltstart eine Nachverbrennung zu initiieren, und eine erwünschte Abgasrückführung erst vier Minuten nach einem Start der Brennkraftmaschine beginnt, erfolgt die Luftzuführung durch das gemeinsame Luftzuführsystem in bezug auf das Sekundärluftventil und das Abgasrückführventil in voneinander getrennten Zeitperioden. Dies bedeutet, daß bei aktiver Betriebsstellung (Öffnungsstellung) des Sekundärluftventils das Abgasrückführventil geschlossen ist und bei aktiver Betriebsstellung (Öffnungsstellung) des Abgasrückführventils das Sekundärluftventil geschlossen ist. Es ist eine operativ mit der gemeinsamen Luftzuführleitung verbundene Luftpumpe vorgesehen, um einen hinreichenden Luftdurchsatz durch das Sekundärluftventil zu realisieren.

[0005] Vorteilhafterweise führt das Luftzuführsystem zur Zuführung von Reinluft von einem Luftfilter zum Sekundärluftventil. Aufgrund der Zuführung von Reinluft wird sichergestellt, daß keine unerwünschten Verunreinigungen in das Innere der Pumpe des Sekundärluftventils und des Abgasrückführventils gelangen. Es wird somit eine negative Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens der Pumpe, des Sekundärluftventils und des Abgasrückführventils aufgrund von mit der Luft zugeführten Verunreinigungen vermieden.

[0006] Vorzugsweise ist das Abgasrückführventil mittels einer von einer Luftzuführleitung des Luftzuführsystems abzweigenden Belüftungsleitung mit der Reinluft belüftbar. Durch eine von der gemeinsamen Luftzuführleitung abzweigenden Belüftungsleitung zum Abgasrückführventil ist es möglich, das Abgasrückführventil in einem entsprechenden Abstand vom Sekundärluftventil anzuordnen, ohne auf die vorteilhafte Reduzierung des Bau- und Montageaufwands der Vorrichtung zur Abgasrückführung verzichten zu müssen. In dieser Weise kann eine optimale Anordnung des Abgasrückführventils erfolgen, unabhängig von der bereits vorliegenden beziehungsweise vorgesehenen Anordnung des Sekundärluftventils und unter Ausnutzung einer gemeinsamen Luftzuführleitung.

[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Luftfilter und dem Sekundärluftventil eine Sekundärluftpumpe derart mit der Luftzuführleitung verbunden, daß die Reinluft vom Luftfilter ansaugbar und unter Druck dem Sekundärluftventil zuführbar ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass unter Verwendung einer gemeinsamen Luftzuführleitung für beide Ventile eine korrekte Zuführung von Reinluft zum Sekundärluftventil erfolgt.

[0008] Mit Vorteil ist die Belüftungsleitung zwischen der Sekundärluftpumpe und dem Sekundärluftventil mit der Luftzuführleitung verbunden. Die zum Abgasrückführventil führende Belüftungsleitung sollte -in Luftzuführrichtung gesehen- so spät wie möglich von der gemeinsamen Luftzuführleitung des Luftzuführsystems abzweigen, damit der gemeinsame Leitungsabschnitt der Luftzuführleitung eine möglichst große Länge aufweist. Eine von der Sekundärluftpumpe beabstandete Abzweigung der Luftzuführleitung ist somit einer unmittelbar am Sekundärluftpumpenaustritt liegenden Abzweigung vorzuziehen.

[0009] Vorteilhafterweise ist die Belüftungsleitung unmittelbar vor der Mündung der Luftzuführleitung in das Sekundärluftventil mit der Luftzuführleitung verbunden. Aufgrund dieser Maßnahme wird nahezu die gesamte Luftzuführleitung zur Zuführung von Reinluft zum Sekundärluftventil und zum Abgasrückführventil verwendet. Hierdurch wird in besonders effektiver Weise der Material- und Montageaufwand sowie der notwendige Einbauraum auf ein Minimum reduziert.

[0010] Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind das Abgasrückführventil und das Sekundärluftventil zusammen als kombinierte Ventilbaugruppe ausgebildet. Durch die Ausbildung des Abgasrückführventils und des Sekundärluftventils als kombinierte Ventilbaugruppe ist in besonders kompakter Weise eine Abgasrückführung und Sekundärluftbeaufschlagung unter gemeinsamer Reinluftzuführung möglich. Hierbei kann auch in vorteilhafter Weise eine montagefreundliche Ventilbaugruppenvormontage vorgesehen werden.

[0011] Vorzugsweise führt das Luftzuführsystem vom Luftfilter zur Ventilbaugruppe. Das Luftzuführsystem besteht somit aus einer einfachen, verzweigungslosen Luftzuführleitung und einer mit dieser operativ verbundenen Luftpumpe. Eine Verzweigung der Reinluftzuführung zum Sekundärluftventil und zum Abgasrückführventil erfolgt in geeigneter Weise innerhalb der Ventilbaugruppe. Dadurch kann das konstruktiv besonders einfach ausgebildete Luftzuführsystem universell für verschieden ausgebildete Ventilbaugruppen eingesetzt werden.

[0012] Mit Vorteil weist die Ventilbaugruppe einen eingangsseitig mit der Luftzuführleitung verbundenen, sich zum Abgasrückführventil und zum Sekundärluftventil verzweigenden Kanal auf. Durch die Bereitsstellung eines sich in geeigneter Weise verzweigenden Kanals in der Ventilbaugruppe ist es möglich, ein von der jeweiligen Position und Ausführung des Sekundärluftventils und des Abgasrückführventils unabhängiges Luftzuführsystem zu realisieren. Dadurch läßt sich in effektiver Weise die einzusetzende Materialmenge, das Gewicht und das Bauvolumen sowohl des Luftzuführsystems als auch der Ventilbaugruppe erheblich reduzieren.

[0013] Vorzugsweise sind das Abgasrückführventil, das Sekundärluftventil und die Sekundärluftpumpe mittels einer Steuervorrichtung separat ansteuerbar. Durch eine separate Ansteuerung des Abgasrückführventils, des Sekundärluftventils und der Sekundärluftpumpe wird gewährleistet, daß in Abhängigkeit der vorliegenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine eine korrekte Reinluftbeaufschlagung des Sekundärluftventils und des Abgasrückführventils erfolgt.

[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine;

Figur 2

eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 3

eine schematische, perspektivische Ansicht eines im vergrößerten Maßstab dargestellten und mit einer Luftzuführleitung verbundenen Abgasrückführventils;

Figur 4

eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines im vergrößerten Maßstab dargestellten Abgasrückführventils und

Figur 5

eine schematische, teilweise geschnittene und im vergrößerten Maßstab gezeigte Detaildarstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0016] Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Brennkraftmaschine dargestellt, welche im vorliegenden Beispiel als Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgebildet ist. An die Brennkraftmaschine 10 angeschlossen sind ein Abgasrückführventil 11 und ein Sekundärluftventil 12. Das Abgasrückführventil 11 und das Sekundärluftventil 12 sind an sich bekannt und können herkömmlicher Bauart sein. Das Abgasrückführventil 11, das zur Rückführung von Abgas in die Brennkraftmaschine 10 dient, ist eingangsseitig mit einer Abgasleitung (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 und ausgangsseitig mit einer Ansaugleitung (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 derart verbunden, daß eine Rückführung von aus der Brennkraftmaschine 10 in ein Abgassystem geleitetem Abgas möglich ist. Das Sekundärluftventil 12 dient dazu, im Abgassystem der Brennkraftmaschine 10 bei einem Kaltstart eine Nachverbrennung zu initiieren. Mittels einer derartigen Nachverbrennung wird insbesondere das Anspringverhalten eines nachgeschalteten Katalysators verbessert. Zu diesem Zweck wird durch das Sekundärluftventil 12 über einen bestimmten Zeitraum Luft in entsprechende Abgaskanäle der Brennkraftmaschine 10 eingeblasen. Zur Sekundärlufteinblasung durch das Sekundärluftventil 12 wird mittels eines Luftzuführsystems 13 Luft von einem Luftfilter 14 zum Sekundärluftventil 12 gefördert. Bei der durch den Luftfilter 14 gefilterten Luft handelt es sich um Reinluft.

[0017] Das Luftzuführsystem 13 besteht aus einer Luftzuführleitung 15, welche sich vom Luftfilter 14 bis zum Sekundärluftventil 12 erstreckt. Zur Erzielung einer Luftströmung vom Luftfilter 14 ausgehend durch die Luftzuführleitung 15 zum Sekundärluftventil 12 ist eine Sekundärluftpumpe 16 vorgesehen, welche operativ mit der Luftzuführleitung 15 in Wirkverbindung steht. Auch das Abgasrückführventil 11 wird zur Belüftung eingangsseitig mit Luft beaufschlagt, wobei zur Belüftung gefilterte Luft beziehungsweise Reinluft vorzusehen ist. Vorteilhafterweise ist das Abgasrückführventil 11 zur Belüftung eingangsseitig durch eine Belüftungsleitung 17 mit der Luftzuführleitung 15 des Luftzuführsystems 13 des Sekundärluftventils 12 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Belüftungsleitung 17 des Abgasrückführventils 11 mittels einer T-förmigen Abzweigung 18 mit der Luftzuführleitung 15 des Sekundärluftventils 12 verbunden. Die Abzweigung 18 an der Luftzuführleitung 15 befindet sich in einem Leitungsabschnitt zwischen der Sekundärluftpumpe 16 und dem Sekundärluftventil 12. Die Belüftungsleitung 17 führt von der Abzweigung 18 zu einem Belüftungsanschluß 19 des Abgasrückführventils 11.

[0018] Wie in Figur 4 dargestellt, wird die Reinluft in Pfeilrichtung 24 mittels der nicht gezeigten Belüftungsleitung 17 durch den Belüftungsanschluß 19 in das Abgasrückführventil 11 geleitet. Das Abgasrückführventil 11 weist ferner eine Einlaßöffnung 20 und eine Auslaßöffnung 22 auf. An die Einlaßöffnung 20 ist die nicht gezeigte Abgasleitung der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen, und die Auslaßöffnung 22 ist mit der nicht gezeigten Ansaugleitung der Brennkraftmaschine 10 verbunden. Zur Abgasrückführung wird somit Abgas mittels der Abgasleitung in Pfeilrichtung 21 durch die Einlaßöffnung 20 dem Abgasrückführventil 11 zugeführt und von diesem durch die Auslaßöffnung 22 in Pfeilrichtung 23 mittels der Ansaugleitung in die Brennkraftmaschine 10 zurückgeführt. Zur Belüftung wird Reinluft mittels der Belüftungsleitung 17 in Pfeilrichtung 24 durch den Belüftungsanschluß 19 dem Abgasrückführventil 11 zugeführt und durch die Ausgangsöffnung 22 in Pfeilrichtung 23 mittels der Ansaugleitung zu der Brennkraftmaschine 10 geleitet.

[0019] In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Belüftungsleitung 17 und eines Abschnitts der Luftzuführleitung 15, an welchem die Belüftungsleitung 17 unter Ausbildung einer T-förmigen Abzweigung 18 angeschlossen ist, dargestellt. Die Belüftungsleitung 17 kann als biegesteife Leitung 26 ausgebildet sein. Die Abzweigung 18 kann durch ein T-förmiges Verbindungsstück hergestellt werden, welches an einem seiner drei Verbindungsenden mit der Belüftungsleitung 17 und an den zwei weiteren Verbindungsenden mit einem in zwei Unterabschnitte 30 unterteilten Abschnitt der Luftzuführleitung 15 in geeigneter Weise verbunden ist. Die jeweils freien Enden der Unterabschnitte 30 des Abschnitts der Luftzuführleitung 15 sind zum Anschluß weiterer Konstruktionselemente jeweils mit einem zum Beispiel als Rohrschelle ausgebildeten Verbindungselement 31 (nur an einem Ende dargestellt) versehen.

[0020] Eine weitere, alternative Ausführungsform der Vorrichtung zur Abgasrückführung geht aus Figur 5 hervor. Entsprechend Figur 5 sind das Abgasrückführventil 11 und das Sekundärluftventil 12 als kombinierte Ventilbaugruppe 32 ausgebildet. Hierbei sind das Abgasrückführventil 11 und das Sekundärluftventil 12 mit einem gemeinsamen Anschlußelement 33 verbunden. Das Anschlußelement 33 weist einen Reinluft zuführenden Kanal 34 auf, welcher eingangsseitig mit der Luftzuführleitung 15 verbunden ist und mittels einer geeigneten Abzweigung zum Abgasrückführventil 11 und zum Sekundärluftventil 12 führt. Der Kanal 34 leitet somit mittels der Luftzuführleitung 15 in Pfeilrichtung 39 zugeführte Reinluft zum Abgasrückführventil 11 und zum Sekundärluftventil 12, von welchen aus die Reinluft mittels entsprechender Leitungen 35 beziehungsweise 37 in Pfeilrichtung 36 beziehungsweise 38 zu den entsprechenden Bauelementen der Brennkraftmaschine 10 gelangt. Das Abgasrückführventil 11 und das Sekundärluftventil 12 sind in bezug auf ihre Funktionsweise und/oder ihre Betriebsstellung (Öffnungsstellung beziehungsweise Schließstellung) mittels einer Steuervorrichtung 40 ansteuerbar. Das Abgasrückführventil 11 und das Sekundärluftventil 12 sind somit vorzugsweise als elektrische Ventile ausgebildet. Die Steuervorrichtung 40 ist durch eine Leitung 41 mit dem Abgasrückführventil 11 und durch eine Leitung 42 mit dem Sekundärluftventil 12 in geeigneter Weise operativ verbunden. Ferner kann die Steuervorrichtung 40 mit der nicht in Figur 5 gezeigten Luftpumpe 16 in entsprechender Weise operativ verbunden sein.

[0021] Die Steuervorrichtung 40 ist geeignet, nach einem Neustart der Brennkraftmaschine 10 die Sekundärluftpumpe 16 für ungefähr 80 Sekunden zu aktivieren, um eine gewünschte Sekundärlufteinblasung durch das Sekundärluftventil 12 herbeizuführen. Bei der Sekundärlufteinblasung befindet sich das Sekundärluftventil 12 in Öffnungsstellung und das Abgasrückführventil 11 in Schließstellung. Zur Beendigung der Sekundärlufteinblasung nach circa 80 Sekunden wird das Sekundärluftventil 12 durch ein entsprechendes Signal der Steuervorrichtung 40 in Schließstellung gebracht und gleichzeitig die Sekundärluftpumpe 16 desaktiviert. Ungefähr vier Minuten nach dem Neustart der Brennkraftmaschine ist der Beginn einer Abgasrückführung durch das Abgasrückführventil 11 vorgesehen. Hierzu leitet die Steuervorrichtung 40 eine Betriebsstellungsänderung des Abgasrückführventils 11 aus der Schließstellung in eine Öffnungsstellung ein, wobei die Belüftung des Abgasrückführventils 11 durch die Steuervorrichtung 40 oder auch durch das Abgasrückführventil 11 selbst gesteuert werden kann. Das Sekundärluftventil 12 und die Sekundärluftpumpe 16 bleiben während der Abgasrückführung geschlossen beziehungsweise desaktiviert und werden durch die Steuereinheit 40 lediglich zur Sekundärlufteinblasung geöffnet beziehungsweise aktiviert. Nach Beendigung der Abgasrückführung durch das geöffnete Abgasrückführventil 11 wird selbiges durch die Steuervorrichtung 40 in Schließstellung gebracht. Da die Sekundärlufteinblasung und die Abgasrückführung in voneinander getrennten Zeitperioden erfolgen, ist eine gegenseitige negative Beeinflussung der Sekundärlufteinblasung und der Abgasrückführung hinsichtlich der Beaufschlagung der entsprechenden Ventile 11, 12 mit Reinluft ausgeschlossen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer Brennkraftmaschine, mit einem Abgasrückführventil, das zur Rückführung von Abgas eingangsseitig mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig mit einer Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbunden und zur Belüftung eingangsseitig mit Luft beaufschlagbar ist, und mit einem Sekundärluftventil, dem ein Luftzuführsystem zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (11) für die Luftbeaufschlagung eingangsseitig mit dem Luftzuführsystem (13) des Sekundärluftventils (12) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführsystem (13) zur Zuführung von Reinluft von einem Luftfilter (14) zum Sekundärluftventil (12) führt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (11) mittels einer von einer Luftzuführleitung (15) des Luftzuführsystems (13) abzweigenden Belüftungsleitung (17) mit der Reinluft belüftbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftfilter (14) und dem Sekundärluftventil (12) eine Sekundärluftpumpe (16) derart mit der Luftzuführleitung (15) wirkverbunden ist, daß die Reinluft vom Luftfilter (14) ansaugbar und unter Druck dem Sekundärluftventil (12) zuführbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsleitung (17) zwischen der Sekundärluftpumpe (16) und dem Sekundärluftventil (12) mit der Luftzuführleitung (15) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsleitung (17) unmittelbar vor der Mündung der Luftzuführleitung (15) in das Sekundärluftventil (12) mit der Luftzuführleitung (15) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (11) und das Sekundärluftventil (12) zusammen als kombinierte Ventilbaugruppe (32) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführsystem (13) vom Luftfilter (14) zur Ventilbaugruppe (32) führt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbaugruppe (32) einen eingangsseitig mit der Luftzuführleitung (15) verbundenen, sich zum Abgasrückführventil (11) und zum Sekundärluftventil (12) verzweigenden Kanal (34) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (11), das Sekundärluftventil (12) und die Sekundärluftpumpe (16) mittels einer Steuervorrichtung (14) separat ansteuerbar sind.

Zeichnung