ABGASREGELSYSTEM UND ABGASREGELVERFAHREN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abgasregelsystem und ein Abgasregelverfahren. Das Abgasregelsystem weist ein Abgasdrosselventil in einem Abgaskanal und eine Betätigungseinrichtung des Abgasdrosselventils mit einem Betätigungsgestänge auf. Eine Abgasdruckregeleinrichtung regelt den stromaufwärts des Abgasdrosselventils auftretenden Abgasdruck im Abgaskanal. Ein derartiges Abgasregelsystem mit einem Abgasdrosselventil kann vielseitig in Brennkraftmaschinen, vorzugsweise in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden.

[0002] Aus der Druckschrift DE 198 21 130 A1 ist bekannt, dass ein derartiges Abgasregelsystem als Motorstaubremse dienen kann. In diesem Fall wird die Strömung von Abgasen aus der Brennkraftmaschine durch eine Stauklappe unterbunden, um eine Steigerung der Leistung der Motorbremse zu erreichen. Dazu wird der Auspufftrakt möglichst dicht verschlossen und gleichzeitig die Einspritzpumpe auf Null Förderung umgestellt. Der Motor wird dabei vom schiebenden Kraftfahrzeug angetrieben und der Druck steigt aufgrund der Kompressorwirkung des Motors an.

[0003] Ein Anstieg des Druckes stromaufwärts der Stauklappe kann ohne Vorsehen eines Abgasregelsystems dazu führen, dass Zylinderventile des Motors nachteilig aufgedrückt werden und Abgas in andere Zylinder zurückströmt. Eine weitere Gefahr einer derartigen Stauklappenlösung zur Unterstützung des Motorbremsverhaltens besteht darin, dass nach Aufdrücken von zusätzlichen Zylinderventilen vermehrt Gas zwischen dem Abgaskanal und den einzelnen Zylindern hin und her gepumpt wird, wodurch eine hohe Wärmeentwicklung die Temperatur stromaufwärts der Stauklappe ansteigen lässt.

[0004] Um den Druck- und Temperaturanstieg zu begrenzen ist aus der Druckschrift DE 198 21 130 ein Abgasregelsystem 50 wie in Figur 7 gezeigt mit einer Stauklappe bzw. Drosselklappe 12 bekannt. Die Drosselklappe 12 weist, um eine Druck- und Temperaturbegrenzung zu erreichen, ein Druckbegrenzungsventil 35 auf, das auf der Drosselklappe 12 angeordnet ist. Das Druckbegrenzungsventil 35 hält im geschlossenen Zustand mit einer Ventilklappe 36 eine Öffnung 37 in der Drosselklappe 12 vorgespannt geschlossen. Die Vorspannung wird, wie Figur 7 zeigt, von einer Blattfeder 38 aufgebracht. Die Ventilklappe 36 des Druckbegrenzungsventils 35 öffnet sobald ein zulässiger Abgasdruck P₁ stromaufwärts der Drosselklappe 12 überschritten wird und damit auch sich eine unzulässig hohe Temperatur T₁ des Abgaskanals 5 einstellen würde. Somit wird mit dem Druckbegrenzungsventil 35 der Motor in einer Bremsphase vor Überdruck und Übertemperatur geschützt.

[0005] Aus der Druckschrift US 4,750,459 ist ein dynamisches druckbegrenzendes Abgasregelsystem 40, das in Figur 8 gezeigt wird, bekannt. Dazu weist das Abgasregelsystem 40 eine Butterfly-Drosselklappe 13 auf. Eine Kantenfläche der Butterfly-Drosselklappe 13 in geschlossenem Zustand wird in einem Bereich 41 von einem Ventilkopf 42 eines Überdruckventils 43 abgedichtet. Bei überschreiten eines zulässigen stromaufwärtsseitigen Abgasdruckes P₁ öffnet das Überdruckventil 43 einen Bypass, über den ein Überdruck und damit auch eine Temperaturüberhöhung abgebaut werden kann.

[0006] Weiterhin ist aus der Druckschrift US 5,355,673 ein Abgasregelsystem 60 wie in Figur 9 gezeigt bekannt, das mit einer asymmetrisch angeordneten Drosselklappe 12, arbeitet. Dabei ist die Drosselklappe 12 um eine außerhalb der Symmetrieachse des Abgaskanals 5 angeordnete Drehachse 28 schwenkbar. In einem Schließzustand der asymmetrisch gelagerten Drosselklappe 12, die über ein Federelement in dem Schließzustand gehalten werden kann, wird bei einem Überdruck stromaufwärts der Drosselklappe die federelastische Vorspannung überwunden und die vorgespannte Drosselklappe 12 gibt einen Spalt frei, über den der Überdruck und damit eine überhöhte Temperatur stromaufwärts der Drosselklappe 12 abgebaut werden kann.

[0007] WO-01/33049 A1 offenbart einem Schalldämpfer, bei dem eine mechanische Betätigungsvorrichtung abhängig vom stromaufwärts der Drosselklappe herrschenden Druck die Drosselklappe betätigt.

[0008] Somit kann mit Hilfe der bekannten Abgasregelsysteme bei einer maximalen Drehzahl des Motors ein maximal zulässiger Druck nicht überschritten werden. Bei diesen Lösungen übt der Staudruck des Motors eine öffnende Kraft aus, die den schließenden Federmechanismus in den bekannten Lösungen überwindet. Jedoch hat das den Nachteil, dass entweder die Drosselklappe selbst oder zumindest das Begrenzungsventil aufgrund des pulsierenden Druckes im Abgaskanal ständig vibriert oder flattert, da das Gas nicht in einem konstanten Strom vom Motor abgegeben wird, sondern schubweise, entsprechend den Kolbenhüben. Dieses führt zu einem starken Verschleiß und einer geringen Lebensdauer derartiger Abgasregelsysteme und kann zusätzlich zu einer starken Geräuschentwicklung führen.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein Abgasregelsystem anzugeben, das nicht nur den Druckanstieg stromaufwärts einer geschlossenen Abgasdrosselklappe für eine Auspuffklappenbremse nutzt, sondern auch den mit dem Druckanstieg verbundenen Temperaturanstieg im Abgaskanal stromaufwärts eines Abgasdrosselventils vorteilhaft einsetzt.

[0010] Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0011] Erfindungsgemäß wird ein Abgasregelsystem und ein Abgasregelverfahren geschaffen. Das Abgasregelsystem weist ein Abgasdrosselventil in einem Abgaskanal und eine Betätigungseinrichtung des Abgasdrosselventils mit einem Betätigungsgestänge auf. Eine Abgasdruckregeleinrichtung regelt den stromaufwärts des Abgasdrosselventils auftretenden Abgasdruck in dem Abgaskanal. Dazu weist das Betätigungsgestänge eine Regelaktuatorik auf, die mit einem Druckausgleichsvolumen zusammenwirkt. Das Druckausgleichsvolumen ist dabei mit einer Drosselöffnung stromaufwärts des Abgasdrosselventils pneumatisch verbunden.

[0012] Erfindungsgemäss weist die Betätigungseinrichtung einen zwei Endstellungen einnehmenden Antrieb mit einer ersten Endstellung auf, bei der das Betätigungsgestänge und die Regelaktuatorik das Abgasdrosselventil in einer Offen-Position halten. In einer zweiten Endstellung des Antriebs wird die Regelaktuatorik wirksam und das Abgasdrosselventil in einer durch den Abgasdruck des Druckausgleichsvolumens bedingten Position gehalten. Diese Position ist aufgrund des vergleichmäßigten Druckes in dem Ausgleichsvolumen völlig stabil, sodass ein Flattern einer Drosselklappe, insbesondere einer Butterfly-Drosselklappe, nicht auftritt.

[0013] Um die zwei Endstellungen des Antriebs zu realisieren, kann der Antrieb einen elektromagnetisch betriebenen Kolben aufweisen. Derartige Solenoidantriebe haben den Vorteil, dass sie relativ schnell zwischen den beiden Endstellungen des Gestänges verfahren können.

[0014] Ein Vorteil dieses Abgasregelsystems ist es, dass der Druck stromaufwärts des Abgasdrosselventils über die Drosselöffnung in ein Ausgleichsvolumen eingeführt ist und von dort aus zu einer Aktuatorik geleitet wird, die abhängig vom direkt an der Aktuatorik anstehenden Druck über das Gestänge das Abgasdrosselventil von einer Schließstellung in eine druckabhängig geregelte Position stabil überführen kann. Durch die Drosselöffnung in Zusammenwirken mit dem Ausgleichsvolumen entsteht ein Verzögerungsglied, das in vorteilhafter Weise hochfrequente Druckspitzen weitgehend aus dem pulsierenden Abgasdruck herausfiltert. Durch Anpassung des Abgasdrosselventils und des Ausgangsvolumens kann das Filterverhalten dieses Verzögerungsgliedes so eingestellt werden, dass sowohl ein hochfrequentes Flattern des Abgasdrosselventils als auch ein langfristig zu hoher Druck mit dem erfindungsgemäßen Abgasregelsystem vermieden wird. Durch das Ausgleichsvolumen entsteht ein etwas langsamer mittlerer Druckanstieg, der jedoch nicht zum Aufdrücken von zusätzlichen Zylinderventilen führt, da die Regelaktuatorik an dem Betätigungsgestänge eine Abgasdruck- und eine durch den Abgasdruck bestimmte Abgastemperaturregelung stromaufwärts des Abgasdrosselventils ermöglicht.

[0015] Vorzugsweise weist dabei die Abgasdruckregeleinrichtung eine Abgasdruckbegrenzungseinrichtung auf, die es ermöglicht, den Abgasdruck stromaufwärts des Abgasdrosselventils zu begrenzen.

[0016] Zur Druckregelung bzw. Druckbegrenzung kann das Abgasdrosselventil eine Drosselklappe aufweisen, die über eine Schwenkachse mit dem Betätigungsgestänge und damit auch mit der Regelaktuatorik zusammenwirkt. Anstelle einer Drosselklappe weist das Abgasdrosselventil vorzugsweise eine Butterfly-Drosselklappe auf, die vollständig symmetrisch zu einer Drehachse gestaltet ist, wobei die Drehachse mit einer Symmetrieachse des Abgaskanals im Bereich des Drosselventils zusammenfällt. Eine derartige Butterfly-Drosselklappe hat den Vorteil, dass die erforderlichen Verstellkräfte an der Drosselklappenachse minimal sind.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Antrieb einen hydraulisch betriebenen Kolben auf, wobei ein derartiger Antrieb die Möglichkeit eines gedämpften Einnehmens der beiden Endstellungen besitzt.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Antrieb einen pneumatisch betriebenen Kolben auf, wobei ein derartiger pneumatischer Antrieb in seinem Bewegungsablauf für das Gestänge in vorteilhafter Weise variiert werden kann.

[0019] Dabei steht die Regelaktuatorik mit dem Kolben des Antriebs mechanisch in Verbindung. Diese mechanische Verbindung umfasst sowohl ein direktes Fixieren der Regelaktuatorik auf dem Kolben als auch eine Übertragung der Bewegung des Antriebs über eine entsprechende Schubstange auf die Regelaktuatorik. Dabei kann mit einer direkten Fixierung der Aktuatorik auf dem Kolben ein relativ großer Regelbereich für die abgasdruckbedingte Position des Abgasdrosselventils verbunden sein, während mit Hilfe einer Schubstange die druckabhängige Auslenkung des Gestänges entsprechend vermindert werden kann.

[0020] Für einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb ist es vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung einen Stellzylinder, einen Kolben und eine in einem ersten inaktiven Zustand des Stellzylinders federelastisch vorgespannte Schubstange aufweist. Dabei ist der Stellzylinder mit einem Ende gegenüberliegend zu der Schubstange gelenkig fixiert. Diese gelenkige Fixierung kann in vorteilhafter Weise eine Kreisbewegung eines Hebelarms um die Drehachse des Abgasdrosselventils beim Verstellen des Abgasdrosselventils von einer Offen-Position in eine Schließposition und umgekehrt ausgleichen, wenn sowohl die Hubbewegung der Schubstange als auch die Hubbewegung der Regelaktuatorik gradlinig erfolgt und über ein Gelenk mit dem Hebelarm verbunden ist.

[0021] Die Regelaktuatorik kann ähnlich aufgebaut sein wie der Antrieb mit Antriebskolben. Vorzugsweise weist dazu die Regelaktuatorik einen Aktuatorikzylinder mit einem federelastisch vorgespannten Aktuatorikkolben auf und einer an dem Aktuatorikkolben fixierten Aktuatorikstange. Das freie Ende der Aktuatorikstange ist an einen Hebelarm angelenkt, der mit einer Drehachse des Abgasdrosselventils zusammenwirkt. Dabei wird die Regelaktuatorik erst wirksam, wenn das Abgasdrosselventil in einer Schließposition ist und sich stromaufwärts des Abgasdrosselventils ein überhöhter Druck und eine vom Druck abhängige überhöhte Temperatur im Abgaskanal aufbaut. Erst dann wird das Druckausgleichsvolumen über die Drosselöffnung stromaufwärts des Abgasdrosselventils aufgeladen und kann die Aktuatorik bzw. den Aktuatorikkolben in Bewegung setzen, falls sich ein unzulässig hoher maximaler Druck aufbaut, bei dem die Gefahr besteht, dass zusätzliche Zylinderventile aufgedrückt werden.

[0022] Um ein Zusammenwirken zwischen Druckausgleichsvolumen und Aktuatorikzylinder zu ermöglichen, weist dieser eine Öffnung auf, die mit dem Druckausgleichsvolumen pneumatisch verbunden ist. Dabei weist in einem druckverminderten Zustand des Druckausgleichsvolumens der an die Aktuatorikstange angelenkte Hebelarm eine maximale Auslenkung auf und in einem druckbeaufschlagten Zustand des Druckausgleichsvolumens weist der Hebelarm eine druckabhängig geregelte Auslenkung auf.

[0023] Dabei wird praktisch die Länge des Betätigungsgestänges, das sich aus Schubstange des Antriebs und Aktuatorikstange der Regelaktuatorik zusammensetzt, verkürzt. Wie bereits oben erwähnt kann bei dem Erfordernis einer größeren Auslenkung des Gestänges der Aktuatorikzylinder unmittelbar auf den Antriebskolben montiert sein, was vorzugsweise für eine Reinigung eines. Dieselpartikelfilters (DPF) von Vorteil sein kann, um bei laufendem Motor und bei eingeschalteter Kraftstoffeinspritzung eine höhere Temperaturvariation stromaufwärts des Abgasregelventils zu ermöglichen.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Drosselöffnung des Abgaskanals stromaufwärts des Abgasdrosselventils ein Druckausgleichsvolumenbehälter angeordnet, der über eine Druckleitung mit der Öffnung des Aktuatorikzylinders verbunden ist. Dabei ist diese Druckleitung flexibel ausgeführt, um den Bewegungen des Betätigungsgestänges und damit den Bewegungen des Aktuatorikzylinders folgen zu können.

[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Druckausgleichsvolumen und die Regelaktuatorik in einem gemeinsamen Behälter angeordnet. Das hat den Vorteil, dass die Anzahl der Komponenten des Abgasregelsystems vermindert werden kann, was sowohl für Lagerkosten, Ersatzteilkosten und Montagekosten vorteilhaft ist.

[0026] Darüber hinaus ist es vorgesehen, die Schubstange als Hohlzylinder auszubilden, wobei der Hohlzylinder die Regelaktuatorik aufweist. Ein derartiger Hohlzylinder sitzt damit direkt auf dem Antriebskolben des Antriebs, so dass die Länge des Hohlzylinders den möglichen maximalen Aktuatorikhub an dem Hebelarm zur Betätigung des Abgasdrosselsystems bestimmt. Darüber hinaus kann der als Schubstange ausgebildete Hohlzylinder ein gemeinsames Gehäuse für sowohl die Regelaktuatorik als auch das Druckausgleichvolumen bilden. In diesem Fall wird die Anzahl der Komponenten, die für das Abgasregelsystem bereitzustellen sind, weiter vermindert, da nicht nur die Schubstange entfällt, sondern der Hohlzylinder auch gleichzeitig den Kolben für den Antrieb in dem Antriebszylinder bilden kann.

[0027] Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass das Abgasdrosselventil stromabwärts eines Abgaskrümmers eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines DPF angeordnet ist. In diesem Fall dient das Abgasdrosselventil in Zusammenwirken mit dem Abgasregelsystem als eine Auspuffdrosselklappenbremse, die dann aktiviert werden kann, wenn die Einspritzung von Kraftstoff in den Motor abgeschaltet wird. Andererseits kann das Abgasdrosselventil stromabwärts eines DPF eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Auspufftopfes angeordnet sein. In diesem Fall kann die mit dem Druckanstieg in dem Abgaskanal verbundene Erhöhung der Abgastemperatur genutzt werden, um beispielsweise das DPF durch Aufheizung zu reinigen, wobei der Einspritzvorgang bzw. die Einspritzung von Kraftstoff in den Motor nicht abgestellt wird.

[0028] Eine derartige Reinigung kann sowohl periodisch im Fahrbetrieb erfolgen als auch bei laufendem Motor im Haltezustand des Fahrzeugs erfolgen. Da in diesem Fall der Motor nicht als Kompressor arbeitet, sondern vielmehr heiße Abgase liefert, ist eine größere druckabhängige Auslenkung der Regelaktuatorik hilfreich wie es eine der unten beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht, um einen optimalen Temperaturzyklus für das Reinigen des DPF beispielsweise bei fahrendem Fahrzeug durchführen zu können.

[0029] Ein Abgasregelverfahren mit einem Abgasregelsystem weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Abgasdrosselventil in einem Abgaskanal vorgesehen, das über ein Betätigungsgestänge einer Betätigungseinrichtung verstellbar ist. Ferner wird eine Abgasdruckregeleinrichtung des stromaufwärts des Abgasdrosselventils im Abgaskanal auftretenden pulsierenden Abgasdruckes bereitgestellt. Stromaufwärts des Abgasdrosselventils wird zusätzlich eine Drosselöffnung vorgesehen, die den pulsierenden Abgasdruck einem Druckausgleichsvolumen zuführt, das Druckspitzen des pulsierenden Abgasdruckes ausgleicht und den ausgeglichenen Abgasdruck einer Regelaktuatorik zuführt.

[0030] Dabei hält ein Betätigungsgestänge mit der Regelaktuatorik in einer ersten Endstellung eines Antriebs das Abgasdrosselventil stabil in einer Offen-Position. In einer zweiten Endstellung des Antriebs hält das Betätigungsgestänge mit der Regelaktuatorik das Abgasdrosselventil in einer von dem anstehenden Druck in dem Druckausgleichsvolumen geregelten stabilen Position. Ein derartiges Abgasregelverfahren kann in vorteilhafter Weise sowohl für eine Auspuffklappenbremse als auch für Reinigungs- und Regenerationsverfahren eines DPF eingesetzt werden.

[0031] Bei diesem Abgasregelverfahren wird der Druck stromaufwärts einer Abgasdrosselklappe in einer Schließstellung der Abgasdrosselklappe über eine Drosselöffnung dem Druckausgleichsvolumen zugeführt und der ausgeglichene Abgasdruck versorgt eine Aktuatorik, die abhängig von dem ausgeglichenen Abgasdruck die Abgasdrosselklappe geregelt öffnet. Dabei bilden die Drosselöffnung und das Druckausgleichsvolumen ein Verzögerungsglied mit Filterwirkung, bei dem Druckspitzen des pulsierenden Abgasdruckes abgebaut bzw. ausgefiltert werden, wobei das Filterverhalten so eingestellt wird, dass die Abgasdrosselklappe eine druckabhängig geregelte stabile Position einnehmen kann.

[0032] Eine erste Offen-Position wird von dem Abgasdrosselventil bei diesem Abgasregelverfahren solange gehalten, solange ein Antrieb einer Betätigungseinrichtung inaktiv ist und eine erste Endstellung beibehält. Sobald der Antrieb der Betätigungseinrichtung aktiviert wird und eine zweite Endstellung einnimmt, bei der die Regelaktuatorik eine durch den Druck des Druckausgleichsvolumens geregelte Stellung aufweist, wird das Abgasdrosselventil entsprechend von einer Schließstellung in eine druckabhängige zweite geregelte stabile Position verbracht.

[0033] Dabei kann der Antrieb einen Kolben in einem Stellzylinder elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch antreiben und von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verschieben.

[0034] Bei einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird ein Hebelarm, der mit einer Drehachse des Abgasdrosselventils zusammenwirkt und an ein freies Ende einer Aktuatorikstange angelenkt ist, von einem Aktuatorikkolben eines Aktuatorikzylinders druckabhängig verstellt. Der Aktuatorikzylinder ist dazu über eine Öffnung mit dem Druckausgleichsvolumen pneumatisch verbunden. In einem druckverminderten Zustand des Druckausgleichsvolumens nimmt der an die Aktuatorikstange angelenkte Hebelarm eine maximale Auslenkung ein und in einem druckbeaufschlagten Zustand des Druckausgleichsvolumens wird der Hebelarm in eine druckabhängig geregelte Auslenkung durch die Regelaktuatorik verbracht.

[0035] Das Abgasregelverfahren kann als Motorbremsverstärkung eingesetzt werden, wenn das Abgasdrosselventil stromabwärts eines Abgaskrümmers eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Rußpartikelfilters eines Motorsystems angeordnet wird und der Druck im Abgaskrümmer derart über das Abgasdrosselventil geregelt wird, dass ein maximal zulässiger Druck im Verbrennungsmotor und eine vom Druck abhängige maximal zulässige Temperatur bei abgeschalteter Kraftstoffeinspritzung bei einem entsprechenden Bremsvorgang nicht überschritten werden.

[0036] Ferner ist es möglich, das Abgasregelverfahren für ein Aufheizen des Abgaskanals einzusetzen, um damit ein DPF zu reinigen. Dazu wird das Abgasdrosselventil stromabwärts eines Rußpartikelfilters eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Auspufftopfes angeordnet und der Druck in dem Abgaskanal derart über das Abgasdrosselventil geregelt, dass ein maximal zulässiger Druck im Verbrennungsmotor und bei eingeschalteter Kraftstoffeinspritzung eine vom Druck abhängige maximal zulässige Temperatur in dem DPF bei der Reinigung des DPF nicht überschritten werden.

[0037] Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

Figur 1

zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2

zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems gemäß Figur 1 in einer ersten Endstellung eines Kolbens eines Antriebs;

Figur 3

zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems gemäß Figur 1 in einer zweiten Endstellung des Kolbens des Antriebs;

Figur 4

zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems gemäß Figur 1 in einer zweiten Endstellung des Kolbens mit aktivierter Regelaktuatorik;

Figur 5

zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6

zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 7

zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems gemäß dem Stand der Technik;

Figur 8

zeigt eine Prinzipskizze eines weiteren Abgasregelsystems gemäß dem Stand der Technik;

Figur 9

zeigt eine Prinzipskizze eines zusätzlichen Abgasregelsystems gemäß dem Stand der Technik.

[0038] Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Abgasregelsystem 1 weist in einem Abgaskanal 5 ein Abgasdrosselventil 4 auf, das um eine Drehachse 28 in den Pfeilrichtungen A und B von einer Offen-Position in eine Schließposition und umgekehrt bewegt werden kann. Dazu ist an der nach außen geführten Drehachse 28 ein Hebelarm 27 fixiert, der gelenkig mit einer Regeleinrichtung 8 verbunden ist. Die Regeleinrichtung 8 umfasst einen Antrieb 16 in einem Stellzylinder 20, aus dem eine Schubstange 21 herausragt.

[0039] Die Schubstange 21 trägt eine Regelaktuatorik 9, aus der eine Aktuatorikstange 25 herausragt, die mit ihrem freien Ende 26 gelenkig mit dem Hebelarm 27 des Abgasdrosselventils 4 verbunden ist. Da der Hebelarm 27 zum Verstellen der Drosselklappe 12, die hier als Butterfly-Drosselklappe 13 ausgebildet ist, eine Kreisbewegung ausführt, stützt sich das Betätigungsgestänge 7 einer Betätigungseinrichtung 6 gelenkig an einem Fixpunkt 45 mit einem Ende 22 des Stellzylinders 20 des Antriebs 16 ab.

[0040] Der Antrieb 16 wird in dieser Ausführungsform der Erfindung pneumatisch über eine flexible Druckleitung 44 zur Aktivierung in Pfeilrichtung C mit Druckluft versorgt, die über eine Druckluftversorgungsleitung 46 und über einen elektrisch betriebenen Zweiwegeschalter 39 zugeführt wird. Beim Ausschalten des Zweiwegeschalters 39 wird die Druckluft aus dem Stellzylinder 20 über die Druckleitung 44 in Pfeilrichtung D und die Druckablassöffnung 47 des Zweiwegeschalters 39 in Pfeilrichtung E abgelassen. Das Zusammenwirken zwischen Antrieb 16 und Aktuatorik 9 wird mit den nachfolgenden Figuren näher beschrieben.

[0041] Um die Aktuatorik 9 zu betätigen, ist stromaufwärts des Abgasdrosselventils 4 eine Drosselöffnung 11 angeordnet, die ein Druckausgleichsvolumen 10 versorgt, das in einem Druckausgleichsvolumenbehälter 30 gespeichert ist und über eine Druckleitung 31 mit einer Öffnung 29 der Regelaktuatorik 9 pneumatisch verbunden ist. Der hier gezeigte Ausschnitt eines Abgaskanals 5 kann zur Bremsverstärkung eines Verbrennungsmotors stromabwärts eines Abgaskrümmers des Verbrennungsmotors angeordnet sein oder zur Aufheizung eines Dieselpartikelfilters (DPF) stromabwärts des DPF in einen bestehenden Abgaskanal eingebaut werden.

[0042] In beiden Fällen erhöhen sich Druck und Temperatur auf P₁ bzw. T₁ stromaufwärts des Abgasdrosselventils 4 gegenüber einem Druck P₂ und einer Temperatur T₂ stromabwärts des Abgasdrosselventils 4, wenn dieses eine Schließposition einnimmt. In einer Offen-Position des Abgasdrosselventils 4 soll eine möglichst geringe Druckdifferenz zwischen P₁ und P₂ auftreten, indem die Abgasdrosselklappe 12 derart gestaltet ist, dass sie einen geringen Strömungswiderstand in der Offen-Position darstellt.

[0043] Figur 2 zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems 1 gemäß Figur 1 in einer ersten Endstellung 14 eines Kolbens 19 des Antriebs 16. Der Antrieb 16 weist dazu den Stellzylinder 20 auf, in dem der Kolben 19 von einem Schraubfederelement 48 in die erste Position 14 gedrückt wird, wobei gleichzeitig die am Kolben 19 befestige Schubstange 21 in den Stellzylinder 20 eingezogen ist. Anstelle eines Schraubelements 48 als Rückstellelement für den Kolben 14 kann diese Rückstellfunktion auch durch eine Druckzuleitung im Bereich des hier gezeigten Schraubelements 48 gewährleistet werden. Das hat den Vorteil gegenüber einer Vorspannung durch eine Schraubfeder 48, dass die Schubstange 21 nicht schlagartig in den Stellzylinder eingezogen wird, sondern gesteuert in den Stellzylinder zurückgefahren werden kann.

[0044] Anstelle des hier gezeigten pneumatischen Antriebs 16 kann der Kolben 19 auch mit Hilfe eines elektromagnetischen Antriebs oder eines hydraulischen Antriebs bewegt werden. In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist am Ende der Kolbenstange 21 die Regelaktuatorik 9 angeordnet, die ihrerseits einen Aktuatorikzylinder 23, einen Aktuatorikkolben 24 und eine Aktuatorikstange 25 aufweist. Der Aktuatorikkolben 24 wird durch ein Schraubfederelement 49 in einer maximalen Auslenkung x_m in dem Aktuatorikzylinder 23 gehalten und sorgt in diesem nicht aktivierten Zustand des Antriebs 16 und der Regelaktuatorik 9 über die Aktuatorikstange 25, die mit ihrem freien Ende 26 an einem Hebelarm 27 angelenkt ist, dafür, dass die Drosselklappe 12 des Abgasdrosselventils 4 in einer Offen-Position 17 gehalten wird.

[0045] Wird der Antriebskolben 19 durch Aktivierung des Antriebs 16 in eine zweite hier nicht gezeigte Endstellung verbracht, so folgt der Hebelarm 27 einer Kreisbewegung in Pfeilrichtung G, weshalb der Stellzylinder 20 mit seinem der Schubstange 21 gegenüberliegenden Ende 22 gegenüber dem Fixpunkt 45 gelenkig angeordnet ist. Der Druck und die Temperatur im Abgaskanal 5 sind stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe 12 annähernd gleich. Bei diesem normalen Abgasdruck im Abgaskanal 5 wird die Regelaktuatorik 9, die über die Öffnung 29 in dem Aktuatorikzylinder 23 und die Druckleitung 31 mit dem Ausgleichsvolumen 10 in einem Ausgleichsvolumenbehälter 30 verbunden ist, nicht aktiviert, obgleich über die Drosselöffnung 11 das Druckausgleichsvolumen 10 mit dem Abgaskanal verbunden ist.

[0046] Figur 3 zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems 1 gemäß Figur 1 in einer zweiten Endstellung 15 des Kolbens 19 des Antriebs 16. Dazu wurde Druckluft in Pfeilrichtung C in den Stellzylinder 20 eingepresst und das Schraubenfederelement 48 durch den Kolben 19 bis zur zweiten Endstellung 15, die durch ein Anschlagelement 51 in dem Stellzylinder 20 definiert ist, zusammengepresst. Die Schubstange 21 und die Aktuatorikstange 25 sorgen in dieser zweiten Endstellung des Kolbens 19 dafür, dass über den Hebelarm 27 die Drosselklappe 12 in eine Schließstellung verfahren wird.

[0047] Stromaufwärts der Drosselklappe 12 erhöht sich in dem Abgaskanal 5 der Druck P₁, der jedoch zeitlich nicht konstant ist, sondern pulsierend auf die geschlossene Drosselklappe 12 einwirkt. Über eine Drosselöffnung 11 wird dieser pulsierende Abgasdruck dem Ausgleichsvolumen 10 zugeführt, das wie ein Filter wirkt und die Druckspitzen von P₁ glättet bzw. ausfiltert. Über die Druckleitung 31 wird somit ein ausgeglichener Druck in den Aktuatorikzylinder 23 über die Öffnung 29 des Aktuatorikzylinders 23 gepresst. Solange ein kritischer bzw. maximal zulässiger Druck nicht überschritten wird, bleibt die Drosselklappe 12 in dieser Schließposition 34 und der Aktuatorikkolben in der hier gezeigten Stellung, bei maximaler Auslenkung x_m der Aktuatorik.

[0048] Figur 4 zeigt eine Prinzipskizze des Abgasregelsystems 1 gemäß Figur 1 in einer zweiten Endstellung 15 des Kolbens 19 mit aktivierter Regelaktuatorik 9. Überschreitet der gemittelte Druck P_m im Druckausgleichsvolumen 10 des Druckausgleichsbehälters 30 einen Schwellwert, so wird über die Druckleitung 31 die Öffnung 29 im Aktuatorikzylinder 23 aktiviert und der Aktuatorikkolben 24 erfährt eine druckabhängige Auslenkung x_p, so dass die Aktuatorikstange 25 die Gesamtlänge des Betätigungsgestänges 7 verkürzt und damit die Drosselklappe 12 in eine zweite druckabhängige Position 18 verbringt und ein Abgasstrom in Pfeilrichtung F durch einen Spalt zwischen Drosselklappe 12 und Abgaskanalwand strömen kann, der dafür sorgt, dass der Druck P₁ stromaufwärts der Drosselklappe 12 auf einer konstanten zulässigen Höhe gehalten wird.

[0049] Figur 5 zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird lediglich die zweite Endstellung 15 des Kolbens 19 des Stellzylinders 20 gezeigt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 1 bis 4 dadurch, dass das Ausgleichsvolumen 10 und die Regelaktuatorik 9 in einem gemeinsamen Gehäuse 32 angeordnet sind. Dieses gemeinsame Gehäuse 32 weist einen Bereich auf, der mit dem Druckausgleichsvolumen 10 angefüllt ist, und einen Bereich, in dem der Aktuatorikkolben 24 innerhalb des Aktuatorikzylinders 23 bewegt werden kann, wobei die beiden Bereiche über eine Öffnung 29 miteinander pneumatisch gekoppelt sind. Der Vorteil dieser Ausführungsform wurde oben bereits diskutiert, so dass sich eine erneute Erörterung erübrigt.

[0050] Figur 6 zeigt eine Prinzipskizze eines Abgasregelsystems 3 einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Endstellung 15 des Kolbens 19 des Antriebs 16 im Stellzylinder 20. Auch hier sind Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht extra erörtert. Der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass anstelle der Schubstange 21 nun ein Hohlzylinder 33 vorgesehen ist, in dem sowohl das Druckausgleichsvolumen 10 als auch die Regelaktuatorik 9 untergebracht sind. Dieser Hohlzylinder 33 ist unmittelbar auf den Antriebskolben 19 fixiert, so dass eine deutlich größere maximale Auslenkung x_m für die Bewegung der Aktuatorikstange 25 möglich wird. Eine derartige Vergrößerung ist von Vorteil für ein erfindungsgemäßes Abgasregelsystem, das zur Reinigung eines DPF einzusetzen ist, zumal diese Reinigung und auch die Drosselung des Abgases in dem Abgaskanal 5 bei laufendem Motor und eingeschalteter Einspritzung abläuft. Dazu ist das Abgasdrosselventil 4 in einem Bereich des Abgassystems stromabwärts des DPF und stromaufwärts eines nicht gezeigten Abgastopfes eines Verbrennungsmotors angeordnet. Dieses Abgasregelsystem 3 kann für die Reinigung von Dieselpartikelfiltern eines stationären Motors, eines Schiffsmotors oder für Dieselantriebsaggregate von E-lektrogeneratoren und Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.

[0051] Die Figuren 7 bis 9 zeigen Ausführungsformen von Abgasregelsystemen 40, 50 und 60 des Stands der Technik und wurden einleitend bereits erörtert, sodass auf eine Wiederholung an dieser Stelle verzichtet werden kann.

Bezugszeichenliste

[0052] 

1

Abgasregelsystem (1. Ausführungsform)

2

Abgasregelsystem (2. Ausführungsform)

3

Abgasregelsystem (3. Ausführungsform)

4

Abgasdrosselventil

5

Abgaskanal

6

Betätigungseinrichtung

7

Betätigungsgestänge

8

Regeleinrichtung

9

Regelaktuatorik

10

Druckausgleichsvolumen

11

Drosselöffnung

12

Drosselklappe

13

Butterfly-Drosselklappe

14

erste Endstellung des Antriebs

15

zweite Endstellung des Antriebs

16

Antrieb

17

Offen-Position

18

druckbedingte geregelte stabile Position

19

Kolben

20

Stellzylinder des Antriebs

21

Schubstange des Antriebs

22

angelenktes Ende des Stellzylinders

23

Aktuatorikzylinder

24

Aktuatorikkolben

25

Aktuatorikstange

26

freies Ende der Aktuatorikstange

27

Hebelarm des Abgasdrosselventils

28

Drehachse des Abgasdrosselventils

29

Öffnung des Aktuatorikzylinders

30

Druckausgleichsvolumenbehälter

31

Druckleitung

32

Gehäuse bzw. Behälter

33

Hohlzylinder

34

Schließstellung

35

Druckbegrenzungsventil

36

Ventilklappe

37

Öffnung

38

Blattfeder

39

Schalter

40

Abgasregelsystem (Stand der Technik)

41

Bereich

42

Ventilkopf

43

Überdruckventil

44

Druckleitung

45

Fixpunkt

46

Druckluftversorgungsleitung

47

Druckablassöffnung

48

Schraubfederelement

49

Schraubfederelement

50

Abgasregelsystem (Stand der Technik)

51

Anschlagselement

60

Abgasregelsystem (Stand der Technik)

P_m

ausgeglichener Abgasdruck

P₁

Abgasdruck (stromaufwärts des Ventils)

P₂

Abgasdruck (stromabwärts des Ventils)

T₁

Abgastemperatur (stromaufwärts des Ventils)

T₂

Abgastemperatur (stromabwärts des Ventils)

x_m

maximale Auslenkung

x_p

druckabhängige Auslenkung

A bis G

Pfeilrichtungen

Ansprüche

1. Abgasregelsystem mit

- einem Abgasdrosselventil (4) in einem Abgaskanal (5),

- einer Betätigungseinrichtung (6) des Abgasdrosselventils (4) mit einem Betätigungsgestänge (7),

- einer Abgasdruckregeleinrichtung (8) des stromaufwärts des Abgasdrosselventils (4) in dem Abgaskanal (5) auftretenden Abgasdruckes (P₁),

wobei das Betätigungsgestänge (7) eine Regelaktuatorik (9) aufweist, die mit einem Druckausgleichsvolumen (10) zusammenwirkt, wobei das Druckausgleichsvolumen (10) mit einer Drosselöffnung (11) stromaufwärts des Abgasdrosselventils (4) pneumatisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) einen zwei Endstellungen (14, 15) einnehmenden Antrieb (16) mit einer ersten Endstellung (14) aufweist, bei der das Betätigungsgestänge (7) und die Regelaktuatorik (9) das Abgasdrosselventil (4) in einer Offen-Position (17) halten, und wobei das Abgasdrosselventil (4) in einer zweiten Endstellung (15) des Antriebs (16) eine durch die Regelaktuatorik (9) und den Abgasdruck (P_m) des Druckausgleichsvolumens (10) bedingte Position (18) aufweist.

2. Abgasregelsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasdruckregeleinrichtung (8) eine Abgasdruckbegrenzungseinrichtung aufweist.

3. Abgasregelsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) eine Drosselklappe (12) aufweist.

4. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) eine Butterfly-Drosselklappe (13) aufweist.

5. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antrieb (16) einen elektromagnetisch betriebenen Kolben (19) aufweist.

6. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antrieb (16) einen hydraulisch betriebenen Kolben (19) aufweist.

7. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antrieb (16) einen pneumatisch betriebenen Kolben (19) aufweist.

8. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelaktuatorik (9) mit dem Kolben (19) des Antriebs (16) mechanisch in Verbindung steht.

9. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antrieb (16) der Betätigungseinrichtung (6) einen Stellzylinder (20), einen Kolben (19) und eine in einem ersten inaktiven Zustand des Stellzylinders (20) federelastisch vorgespannte Schubstange (21) aufweist, und wobei der Stellzylinder (20) mit einem Ende (22) gegenüberliegend zu der Schubstange (21) gelenkig fixiert ist.

10. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelaktuatorik (9) einen Aktuatorikzylinder (23) mit einem federelastisch vorgespannten Aktuatorikkolben (24) und einer an dem Aktuatorikkolben (24) fixierten Aktuatorikstange (25) aufweist, wobei die Aktuatorikstange (25) mit einem freien Ende (26) an einen Hebelarm (27) angelenkt ist, der mit einer Drehachse (28) des Abgasdrosselventils (4) zusammenwirkt.

11. Abgasregelsystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuatorikzylinder (23) eine Öffnung (29) aufweist, die mit dem Druckausgleichsvolumen (10) pneumatisch verbunden ist, und wobei in einem druckverminderten Zustand des Druckausgleichsvolumens (10) der an die Aktuatorikstange (25) angelenkte Hebelarm (27) eine maximale Auslenkung (x_m) aufweist und in einem druckbeaufschlagten Zustand des Druckausgleichsvolumens (10) der Hebelarm (27) eine druckabhängig geregelte Auslenkung (x_p) aufweist.

12. Abgasregelsystem nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Drosselöffnung (11) des Abgaskanals (5) ein Druckausgleichsvolumenbehälter (30) angeordnet ist, der über eine Druckleitung (31) mit der Öffnung (29) des Aktuatorikzylinders (23) verbunden ist.

13. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Druckausgleichsvolumen (10) und die Regelaktuatorik (9) in einem gemeinsamen Behälter (32) angeordnet sind.

14. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schubstange (21) als Hohlzylinder (33) ausgebildet ist, wobei der Hohlzylinder (33) die Regelaktuatorik (9) aufweist.

15. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schubstange (21) als Hohlzylinder (33) ausgebildet ist, wobei der Hohlzylinder (33) die Regelaktuatorik (9) und das Druckausgleichsvolumen (10) aufweist.

16. Abgasregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) stromabwärts eines Abgaskrümmers eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Rußpartikelfilters angeordnet ist.

17. Abgasregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) stromabwärts eines Rußpartikelfilters eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Auspufftopfes angeordnet ist.

18. Abgasregelverfahren mit einem Abgasregelsystem, wobei das Abgasregelverfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:

- Vorsehen eines Abgasdrosselventils (4) in einem Abgaskanal (5),

- Vorsehen einer Betätigungseinrichtung (6) des Abgasdrosselventils (4) mit einem Betätigungsgestänge (7),

- Vorsehen einer Abgasdruckregeleinrichtung (8) des stromaufwärts des Abgasdrosselventils (4) im Abgaskanal (5) auftretenden pulsierenden Abgasdruckes (P₁),

dadurch gekennzeichnet, dass
stromaufwärts des Abgasdrosselventils (4) eine Drosselöffnung (11) vorgesehen wird, von der ein pulsierender Abgasdruck (P₁) einem Druckausgleichsvolumen (10) zugeführt wird, das Druckspitzen des pulsierenden Abgasdruckes (P₁) ausgleicht und von dem der ausgeglichene Abgasdruck (P_m) einer Regelaktuatorik (9) zugeführt wird, wobei ein Betätigungsgestänge (7) mit der Regelaktuatorik (9) in einer ersten Endstellung (14) eines Antriebs (16) das Abgasdrosselventil (4) stabil in einer Offen-Position (17) hält und in einer zweiten Endstellung (15) des Antriebs (16) das Betätigungsgestänge (7) mit der Regelaktuatorik (9) das Abgasdrosselventil (4) in einer von dem anstehenden Druck (P_m) des Druckausgleichsvolumens (10) geregelten stabilen Position (18) hält.

19. Abgasregelverfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Druck (P₁) stromaufwärts einer Abgasdrosselklappe (4) in einer Schließstellung (34) der Abgasdrosselklappe (12) über eine Drosselöffnung (11) dem Druckausgleichsvolumen (10) zugeführt wird, und der ausgeglichene Abgasdruck (P_m) eine Aktuatorik (9) versorgt, die abhängig von dem ausgeglichenen Abgasdruck (P_m) die Abgasdrosselklappe (4) geregelt öffnet.

20. Abgasregelverfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselöffnung (11) und das Druckausgleichsvolumen (10) ein Verzögerungsglied mit Filterwirkung bilden, bei dem Druckspitzen des pulsierenden Abgasdruckes (P₁) abgebaut bzw. ausgefiltert werden, wobei das Filterverhalten so eingestellt wird, dass die Abgasdrosselklappe (12) eine druckabhängig geregelte stabile Position (18) einnimmt.

21. Abgasregelverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Axigasdrosselventil (4) in einer ersten Offen-Position (17) gehalten wird, solange ein Antrieb (16) der Betätigungseinrichtung (6) inaktiv ist und eine erste Endstellung (14) beibehält.

22. Abgasregelverfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellung des Abgasdrosselventils (4) in einer zweiten geregelten stabilen Position (18) gehalten wird, sobald der Antrieb (16) der Betätigungseinrichtung (6) aktiviert wird und eine zweite Endstellung einnimmt, bei der die Regelaktuatorik (9) eine durch den Druck (P_m) des Druckausgleichsvolumens (10) geregelte Stellung einnimmt und das Abgasdrosselventil (4) entsprechend von einer Schließposition (34) in die druckabhängige zweite geregelte stabile Position (18) verbringt.

23. Abgasregelverfahren nach Anspruch 21 oder Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antrieb (16) einen Kolben (19) in einem Stellzylinder (20) elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibt und von einer ersten Endstellung (14) in eine zweite Endstellung (15) verschiebt.

24. Abgasregelverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Hebelarm (27), der mit einer Drehachse (28) des Abgasdrosselventils (4) zusammenwirkt und an ein freies Ende (26) einer Aktuatorikstange (25) angelenkt ist, von einem Aktuatorikkolben (24) eines Aktuatorikzylinders (23) druckabhängig verstellt wird.

25. Abgasregelverfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuatorikzylinder (23) über eine Öffnung (29) mit dem Druckausgleichsvolumen (10) pneumatisch verbunden ist, und wobei in einem druckverminderten Zustand des Druckausgleichsvolumens (10) der an die Aktuatorikstange (25) angelenkte Hebelarm (27) eine maximale Auslenkung (x_m) einnimmt und in einem druckbeaufschlagten Zustand des Druckausgleichsvolumens (10) der Hebelarm (27) in eine druckabhängig geregelte Auslenkung (x_p) durch die Regelaktuatorik (9) verbracht wird.

26. Abgasregelverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) stromabwärts eines Abgaskrümmers eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Rußpartikelfilters eines Motorbremssystems angeordnet wird und der Druck (P₁) im Abgaskrümmer derart über das Abgasdrosselventil (4) geregelt wird, dass ein maximal zulässiger Druck im Verbrennungsmotor und eine von dem Druck abhängige maximal zulässige Temperatur bei abgeschalteter Kraftstoffeinspritzung bei einem Motorbremsvorgang nicht überschritten werden.

27. Abgasregelverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasdrosselventil (4) stromabwärts eines Rußpartikelfilters eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts eines Auspufftopfes eines Rußpartikelfilter-Reinigungssystems angeordnet wird und der Druck (P₁) in dem Abgaskanal (5) derart über das Abgasdrosselventil (4) geregelt wird, dass ein maximal zulässiger Druck im Verbrennungsmotor und bei eingeschalteter Kraftstoffeinspritzung eine von dem Druck abhängige maximal zulässige Temperatur in dem Rußpartikelfilter bei der Reinigung des Rußpartikelfilters nicht überschritten werden.

Claims

1. Exhaust gas control system having

- an exhaust gas throttle valve (4) in an exhaust gas duct (5),

- an actuation device (6) for the exhaust gas throttle valve (4), said actuation device having an actuating linkage (7),

- an exhaust gas pressure control device (8) for the exhaust gas pressure (P₁) occurring in the exhaust gas duct (5) upstream of the exhaust gas throttle valve (4),

the actuating linkage (7) having a control actuator (9) which interacts with a pressure compensation volume (10), the pressure compensation volume (10) being connected pneumatically to a restrictor opening (11) upstream of the exhaust gas throttle valve (4), characterized in that the actuation device (6) has a drive (16) which assumes two end positions (14, 15), with a first end position (14), in which the actuating linkage (7) and the control actuator (9) hold the exhaust gas throttle valve (4) in an open position (17), and, in a second end position (15) of the drive (16), the exhaust gas throttle valve (4) has a position (18) determined by the control actuator (9) and the exhaust gas pressure (P_m) of the pressure compensation volume (10).

2. Exhaust gas control system according to Claim 1, characterized in that the exhaust gas pressure control device (8) has an exhaust gas pressure limiting device.

3. Exhaust gas control system according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) has a throttle flap (12).

4. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) has a butterfly throttle flap (13).

5. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (16) has an electromagnetically operated piston (19).

6. Exhaust gas control system according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the drive (16) has a hydraulically operated piston (19).

7. Exhaust gas control system according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the drive (16) has a pneumatically operated piston (19).

8. Exhaust gas control system according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the control actuator (9) is connected mechanically to the piston (19) of the drive (16).

9. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (16) of the actuation device (6) has an operating cylinder (20), a piston (19) and a connecting rod (21), which is preloaded in a spring-elastic manner in a first, inactive state of the operating cylinder (20), and the operating cylinder (20) is fixed in an articulated manner at an end (22) situated opposite the connecting rod (21).

10. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the control actuator (9) has an actuator cylinder (23) with an actuator piston (24) preloaded in a spring-elastic manner and an actuator rod (25) fixed on the actuator piston (24), the actuator rod (25) being pivotally attached by a free end (26) to a lever arm (27) which interacts with a pivot (28) of the exhaust gas throttle valve (4).

11. Exhaust gas control system according to Claim 10, characterized in that the actuator cylinder (23) has an opening (29) which is connected pneumatically to the pressure compensation volume (10) and, in a reduced-pressure state of the pressure compensation volume (10), the lever arm (27), which is pivotally attached to the actuator rod (25), has a maximum deflection (x_m) and, in a pressurized state of the pressure compensation volume (10), the lever arm (27) has a deflection (x_p) controlled as a function of pressure.

12. Exhaust gas control system according to Claim 11, characterized in that a pressure compensation volume container (30) is arranged at the restrictor opening (11) of the exhaust gas duct (5), being connected to the opening (29) of the actuator cylinder (23) via a pressure line (31).

13. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure compensation volume (10) and the control actuator (9) are arranged in a common container (32).

14. Exhaust gas control system according to one of Claims 9 to 3, characterized in that the connecting rod (21) is designed as a hollow cylinder (33), with the hollow cylinder (33) having the control actuator (9).

15. Exhaust gas control system according to one of Claims 9 to 14, characterized in that the connecting rod (21) is designed as a hollow cylinder (33), with the hollow cylinder (33) having the control actuator (9) and the pressure compensation volume (10).

16. Exhaust gas control system according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) is arranged downstream of an exhaust manifold of an internal combustion engine and upstream of a soot particle filter.

17. Exhaust gas control system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) is arranged downstream of a soot particle filter of an internal combustion engine and upstream of an exhaust muffler.

18. Exhaust gas control method involving an exhaust gas control system, wherein the exhaust gas control method has the following method steps:

- provision of an exhaust gas throttle valve (4) in an exhaust gas duct (5),

- provision of an actuation device (6) for the exhaust gas throttle valve (4), said actuation device having an actuating linkage (7),

- provision of an exhaust gas pressure control device (8) for the pulsating exhaust gas pressure (P₁) occurring in the exhaust gas duct (5) upstream of the exhaust gas throttle valve (4),

characterized in that, provided upstream of the exhaust gas throttle valve (4), there is a restrictor opening (11), from which a pulsating exhaust gas pressure (P₁) is fed to a pressure compensation volume (10), which compensates for pressure peaks in the pulsating exhaust gas pressure (P₁) and from which the compensated exhaust gas pressure (P_m) is fed to a control actuator (9), wherein, in a first end position (14) of a drive (16), an actuating linkage (7) with the control actuator (9) holds the exhaust gas throttle valve (4) stably in an open position (17), and, in a second end position (15) of the drive (16), the actuating linkage (7) with the control actuator (9) holds the exhaust gas throttle valve (4) in a stable position (18) controlled by the applied pressure (P_m) of the pressure compensation volume (10).

19. Exhaust gas control method according to Claim 18, characterized in that, in a closed position (34) of the exhaust gas throttle valve (12), the pressure (P₁) upstream of an exhaust gas throttle flap (4) is fed to the pressure compensation volume (10) via a restrictor opening (11), and the compensated exhaust gas pressure (P_m) is supplied to an actuator (9), which opens the exhaust gas throttle flap (4) in a manner controlled as a function of the compensated exhaust gas pressure (P_m).

20. Exhaust gas control method according to Claim 19, characterized in that the restrictor opening (11) and the pressure compensation volume (10) form a delay element with a filter effect, in which pressure peaks in the pulsating exhaust gas pressure (P₁) are reduced or filtered out, with the filtering behavior being set so that the exhaust gas throttle flap (12) assumes a stable position (18) controlled as a function of pressure.

21. Exhaust gas control method according to one of Claims 18 to 20, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) is held in a first open position (17) for as long as a drive (16) of the actuation device (6) is inactive and maintains a first end position (14).

22. Exhaust gas control method according to Claim 21, characterized in that the setting of the exhaust gas throttle valve (4) is held in a second controlled stable position (18) as soon as the drive (16) of the actuation device (6) is activated and assumes a second end position, in which the control actuator (9) assumes a setting controlled by the pressure (P_m) of the pressure compensation volume (10), and accordingly transfers the exhaust gas throttle valve (4) from a closed position (34) to the pressure-dependent second controlled stable position (18).

23. Exhaust gas control method according to Claim 21 or Claim 22, characterized in that the drive (16) drives a piston (19) in an operating cylinder (20) electromagnetically, hydraulically or pneumatically and moves it from a first end position (14) to a second end position (15).

24. Exhaust gas control method according to one of Claims 18 to 23, characterized in that a lever arm (27), which interacts with a pivot (28) of the exhaust gas throttle valve (4) and is pivotally attached to a free end (26) of an actuator rod (25), is moved as a function of pressure by an actuator piston (24) of an actuator cylinder (23).

25. Exhaust gas control method according to Claim 24, characterized in that the actuator cylinder (23) is connected pneumatically to the pressure compensation volume (10) via an opening (29) and, in a reduced-pressure state of the pressure compensation volume (10), the lever arm (27), which is pivotally attached to the actuator rod (25), assumes a maximum deflection (x_m) and, in a pressurized state of the pressure compensation volume (10), the lever arm (27) has imparted to it by the control actuator (9) a deflection (x_p) controlled as a function of pressure.

26. Exhaust gas control method according to one of Claims 18 to 25, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) is arranged downstream of an exhaust manifold of an internal combustion engine and upstream of a soot particle filter of an engine braking system, and the pressure (P₁) in the exhaust manifold is controlled in such a way by means of the exhaust gas throttle valve (4) that a maximum permissible pressure in the internal combustion engine and a pressure-dependent maximum permissible temperature are not exceeded during an engine braking process with fuel injection switched off.

27. Exhaust gas control method according to one of Claims 18 to 25, characterized in that the exhaust gas throttle valve (4) is arranged downstream of a soot particle filter of an internal combustion engine and upstream of an exhaust muffler of a soot particle filter cleaning system, and the pressure (P₁) in the exhaust gas duct (5) is controlled in such a way by means of the exhaust gas throttle valve (4) that a maximum permissible pressure in the internal combustion engine is not exceeded and that, with fuel injection switched on, a pressure-dependent maximum permissible temperature in the soot particle filter is not exceeded during the cleaning of the soot particle filter.

Revendications

1. Système de réglage des gaz d'échappement, comprenant

- soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) dans un canal de gaz d'échappement (5),

- un moyen de commande (6) de ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4), à une tringlerie de commande (7),

- un moyen régulateur de la pression du gaz d'échappement (8) de la pression de gaz d'échappement (P₁) apparaissant en amont de ladite soupape d'étranglement (4) dans ledit canal de gaz d'échappement (5),

dans lequel ladite tringlerie de commande (7) comprend un système des acteurs de réglage (9), qui interagit avec un volume d'égalisation de pression (10), audit volume d'égalisation de pression (10) étant relié, par voie pneumatique, avec une ouverture d'étranglement (11) en amont de ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4),
caractérisé en ce
que ledit moyen de commande (6) comprend un système d'entraînement (16) ayant deux positions d'extrémité (14, 15), à une première position d'extrémité (14), à laquelle ladite tringlerie de commande (7) et ledit système des acteurs de réglage (9) tiennent ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement en une position d'ouverture (17), et dans lequel ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) se trouve en une position (18) causée par ledit système des acteurs de réglage (9) et la pression des gaz d'échappement (P_m) dudit volume d'égalisation de pression (10), quand ledit système d'entraînement (16) se trouve en une deuxième position d'extrémité (15).

2. Système de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce
que ledit moyen régulateur de pression des gaz d'échappement (8) comprend un moyen limiteur de la pression des gaz d'échappement.

3. Système de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 1 ou la revendication 2,
caractérisé en ce
ladite soupape d'étranglement des gaz d'échappement (4) comprend un papillon de réglage (12).

4. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement des gaz d'échappement (4) comprend un papillon de réglage du type Butterfly (13).

5. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ledit système d'entraînement (16) comprend un piston (19) à opération électromagnétique.

6. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce
que ledit système d'entraînement (16) comprend un piston (19) à opération hydraulique.

7. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce
que ledit système d'entraînement (16) comprend un piston (19) à opération pneumatique.

8. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 5 à 7,
caractérisé en ce
que ledit système des acteurs de réglage (9) se trouve en connexion mécanique avec ledit piston (19) dudit système d'entraînement.

9. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ledit système d'entraînement dudit moyen de commande (6) comprend un cylindre de réglage (20), un piston (19) et une bielle (21) mise en précontrainte élastique en un premier état désactivé dudit cylindre de réglage (20), et dans lequel ledit cylindre de réglage (20) est fixé, de manière articulée, par une extrémité (22) en opposition à ladite bielle (21).

10. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ledit système des acteurs de réglage (9) comprend un cylindre d'actionnement (23) à un piston d'actionnement (24) mis en précontrainte élastique et à une tige d'actionnement (25) fixée audit piston d'actionnement (24), dans lequel ladite tige d'actionnement (25) est articulée, par une extrémité libre (26), à un bras de levier (27) qui coopère avec un axe de rotation (28) de ladite soupape d'étranglement des gaz d'échappement.

11. Système de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 10,
caractérisé en ce
que ledit cylindre d'actionnement (23) comprend une ouverture (29) raccordée, de manière pneumatique, audit volume d'égalisation de pression (10), et dans lequel, en un état à pression réduite dudit volume d'égalisation de pression, ledit bras de levier (27) articulé à ladite tige d'actionnement (25) présente une déviation maximale (x_m), pendant qu'en état sous pression dudit volume d'égalisation de pression (10), ledit bras de levier (27) présente une déviation réglée en fonction du niveau de pression.

12. Système de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 11,
caractérisé en ce
qu'un réservoir (30) de volume d'égalisation de pression est disposé à ladite ouverture d'étranglement (11) dudit canal de gaz d'échappement (5), qui est relié via une conduite de refoulement (31) à ladite ouverture (29) dudit cylindre d'actionnement (23).

13. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ledit volume d'égalisation de pression (10) et ledit système des acteurs de réglage (9) sont disposés dans une boîte commune (32).

14. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 9 à 13,
caractérisé en ce
que ladite bielle (21) est conçue sous forme d'un cylindre creux (33), audit cylindre creux (33) comprenant ledit système des acteurs de réglage (9).

15. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 9 à 14,
caractérisé en ce
que ladite bielle (21) est conçue sous forme d'un cylindre creux (33), audit cylindre creux (33) comprenant ledit système des acteurs de réglage (9) et ledit volume d'égalisation de pression (10).

16. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est disposée en aval d'un collecteur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et en amont d'un filtre de particules de suie.

17. Système de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est disposée en aval d'un filtre de particules de suie d'un moteur à combustion interne et en amont d'un pot d'échappement.

18. Procédé de réglage des gaz d'échappement, utilisant un système de réglage des gaz d'échappement, ce procédé de réglage des gaz d'échappement comprenant les étapes suivantes:

- arrangement d'une soupape d'étranglement des gaz d'échappement (4) dans un canal des gaz d'échappement (5),

- arrangement d'un moyen de commande (6) de ladite soupape d'étranglement des gaz d'échappement (4) à une tringlerie de commande (7),

- arrangement d'un moyen régulateur de la pression des gaz d'échappement (8) de la pression des gaz d'échappement (P₁), qui apparait en pulsations dans ledit canal des gaz d'échappement (5),

caractérisé en ce
qu'on prévoit une ouverture d'étranglement (11) en amont de ladite soupape (11), à partir de laquelle une pression de gaz d'échappement en pulsations (P₁) est alimentée à un volume d'égalisation de pression (10), qui égalise des crêtes de pression de la pression de gaz d'échappement en pulsations (P₁) et à partir duquel la pression de gaz d'échappement (P_m) ainsi égalisée est alimentée à un système des acteurs de réglage (9), dans lequel, à une première position d'extrémité (14) d'un système d'entraînement (16), une tringlerie de commande (7) avec le système des acteurs de réglage (9) tient ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) en position stable dans une position d'ouverture (17) et, en une deuxième position d'extrémité (15) dudit système d'entraînement (16), ladite tringlerie de commande (7) avec ledit système des acteurs de réglage (9) tient ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement en une position stable (18) réglée par la pression appliquée (P_m) dudit volume d'égalisation de pression (10).

19. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 18,
caractérisé en ce
que la pression (P₁) est alimentée via une ouverture d'étranglement (11) audit volume d'égalisation de pression (10) en amont d'un clapet d'étranglement de gaz d'échappement en une position de fermeture (34) dudit clapet d'étranglement de gaz d'échappement, et en ce que la pression de gaz d'échappement ainsi égalisée (P_m) alimente un système des acteurs, qui ouvre, de manière réglée, ledit clapet d'étranglement de gaz d'échappement (4) en fonction de ladite pression de gaz d'échappement (P_m) ainsi égalisée.

20. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 19,
caractérisé en ce
que ladite ouverture d'étranglement (11) et ledit volume d'égalisation de pression (10) constitue un dispositif temporisateur à action de filtre, dans lequel on réduit ou enlève les crêtes de pression de ladite pression de gaz d'échappement en pulsations (P₁), au comportement de filtre étant ajusté d'une telle façon, que le clapet d'étranglement de gaz d'échappement (12) soit porté en une position stable (18) réglée en fonction de la pression.

21. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 18 à 20,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est tenue en une première position d'ouverture (17) pour le temps dans lequel un système d'entraînement (16) dudit moyen de commande (6) est désactivé et retient une première position d'extrémité (14).

22. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 21,
caractérisé en ce
que la position de ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est tenue en une deuxième position réglée stable (18) dès que ledit système d'entraînement (16) dudit moyen de commande (6) est activé, et est porté en une deuxième position d'extrémité, dans laquelle ledit système des acteurs de réglage est porté en une position réglée par la pression (P_m) dudit volume d'égalisation de pression (10), et porte, en correspondance, ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) à partir d'une position de fermeture (34) en ladite deuxième position stable réglée (18) en fonction de la pression en

23. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 21 ou 22,
caractérisé en ce
que ledit système d'entraînement (16) entraîne un piston (19) dans un cylindre (20) de positionnement de manière électromagnétique, hydraulique ou pneumatique, et le déplace d'une première position d'extrémité (14) en une deuxième position d'extrémité (15).

24. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 18 à 23,
caractérisé en ce
qu'un bras de levier (27), qui coopère avec un axe de rotation (28) de ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement et qui est articulé à une extrémité libre (26) d'une tige d'actionnement (25), est ajusté par un piston d'actionnement (24) d'un cylindre d'actionnement (23) en fonction de la pression.

25. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon la revendication 24,
caractérisé en ce
que ledit cylindre d'actionnement (23) est raccordé, de manière pneumatique, via une ouverture (29) audit volume d'égalisation de pression (10), et dans lequel, en un état à pression réduite dudit volume d'égalisation de pression (10), ledit bras de levier articulé à ladite tige d'actionnement (25) est porté en sa déviation maximale (x_m), pendant qu'en un état sous pression dudit volume d'égalisation de pression (10), ledit bras de levier (27) est porté en une déviation (x_p) réglée en fonction de la pression par ledit système d'acteurs de réglage (9).

26. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 18 à 25,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est disposée en aval d'un collecteur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et en amont d'un filtre à particules de suie d'un système de freinage de moteur, et la pression (P₁) dans ledit collecteur de gaz d'échappement est réglé via ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) d'une telle manière, qu'une pression maximale admissible dans ledit moteur à combustion interne et, à injection de carburant arrêtée, une température maximale admissible, qui fait fonction de la pression, ne soient pas dépassé au cas d'une opération de freinage moteur.

27. Procédé de réglage des gaz d'échappement selon une quelconque des revendications 18 à 25,
caractérisé en ce
que ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) est disposé en aval d'un filtre de particules de suie d'un moteur à combustion interne et en amont d'un collecteur de gaz d'échappement d'un système de nettoyage de filtre de particules de suie, et en ce que la pression (P₁) dans ledit canal de gaz d'échappement est réglée via ladite soupape d'étranglement de gaz d'échappement (4) d'une telle manière, qu'une pression maximale admissible dans ledit moteur à combustion interne et, à injection de carburant activée, une température maximale admissible, qui fait fonction de la pression, dans ledit filtre de particules de suie ne soient pas dépassé quand le filtre de particules de suie est nettoyé.

Zeichnung