Abgasrückführsystem und Verfahren zum Betreiben eines Abgasrückführsystems

Abstract

 Es wir ein Abgasrückführsystem mit einer Abgasleitung (26), einer davon abzweigenden Abgasrückführleitung (10) mit einem Abgasrückführventil, das einen Aktuator aufweist, und einer Frischluftleitung, in welche die Abgasrückführleitung (10) mündet, vorgestellt, bei dem in der Abgasleitung (26), in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet, nach der Abzweigung der Abgasrückführleitung (10), und/oder in der Frischluftleitung, in Strömungsrichtung der Frischluft betrachtet, vor der Einmündung der Abgasrückführleitung (10), ein Drosselorgan (24) vorgesehen ist, das mit dem Abgasrückführventil derart wirkverbunden ist, dass es beim Öffnen des Abgasrückführventils ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils mitbewegt, insbesondere bezüglich der Strömung des Abgases und/oder der Frischluft angestellt wird.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasrückführsystems mit einer Abgasleitung, einer davon abzweigenden Abgasrückführleitung mit einem Abgasrückführventil, das einen Aktuator aufweist, und einer Frischluftleitung, in welche die Abgasrückführleitung mündet, offenbart, bei dem ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils der Druck in der Abgasleitung an der Abzweigung der Abgasrückführleitung erhöht und/oder der Druck in der Frischluftleitung an der Einmündung der Abgasrückführleitung abgesenkt wird.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasrückführsystems.

Stand der Technik

[0002] Zur Senkung der Schadstoffemissionen ist es bei Verbrennungsmotoren üblich, Abgas auf die Frischluftseite zurückzuführen und erneut dem Brennraum zuzuführen. Besondere Herausforderungen ergeben sich für die Abgasrückführung im Niederdruck-Bereich.

Darstellung der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems zu schaffen, mit denen auch bei niedrigem Abgasdruck eine zuverlässige Abgasrückführung erfolgen kann.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch das im Anspruch 1 beschriebene Abgasrückführsystem.

[0005] Demzufolge weist dieses eine Abgasleitung, eine davon abzweigende Abgasrückführleitung mit einem

[0006] Abgasrückführventil mit einem Aktuator, und eine Frischluftleitung auf, in welche die Abgasrückführleitung mündet. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, dass in der Abgasleitung, in Strömungsrichtung betrachtet, nach der Abzweigung der Abgasrückführleitung, und/oder in der Frischluftleitung, in Strömungsrichtung der Frischluft betrachtet, vor der Einmündung der Abgasrückführleitung, ein Drosselorgan vorgesehen ist, das mit dem Aktuator des Abgasrückführventils derart wirkverbunden ist, dass es beim Öffnen des Abgasrückführventils ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils mitbewegt, insbesondere bezüglich der Strömung des Abgases und/oder der Frischluft angestellt wird.

[0007] Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich der Abgasdruck und der Durchfluss durch das Abgasrückführventil ab einem bestimmten Öffnungswinkel, bei einem Klappenventil bei etwa 60° bis 70°, nicht mehr nennenswert erhöht. Erfindungsgemäß werden deshalb in der Umgebung der Abgasrückführleitung Maßnahmen getroffen, um den rückgeführten Abgasstrom zu erhöhen.

[0008] In der Abgasleitung, die auch als "heiße Seite" bezeichnet werden kann, wird dies dadurch erreicht, dass nach der Abzweigung der Abgasrückführleitung ein Drosselorgan vorgesehen ist, das im Ausgangszustand keine Drosselung bewirkt. Mit anderen Worten steht es parallel zur Strömungsrichtung und erzeugt kein Druckgefälle. Ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils wird das Drosselorgan, beispielsweise eine Drosselklappe, jedoch bezüglich der Strömung etwas, beispielsweise 10° bis 30°, angestellt, so dass sich der Druck, in Strömungsrichtung betrachtet, des Abgases vor dem Drosselorgan erhöht. Dies führt zu einem (wunschgemäßen) erhöhten Abgasstrom in die Abgasrückführleitung.

[0009] Der entsprechende Effekt kann alternativ oder ergänzend auf der Frischluftseite dadurch erreicht werden, dass in der Frischluftleitung, in Strömungsrichtung der Frischluft betrachtet, vor der Einmündung der Abgasrückführleitung ein Drosselorgan vorgesehen ist, das ab einem bestimmten

[0010] Öffnungswinkel in der gleichen Weise betätigt wird, wie vorangehend für die heiße Seite beschrieben. Auf der Frischluft-, mit anderen Worten der "kalten" Seite bewirkt eine Drosselung der Frischluftströmung vor der Einmündung der Abgasrückführleitung einen Druckabfall in der Frischluftleitung nach der Drosselstelle. Aufgrund des an der Einmündung vorliegenden niedrigeren Drucks kann mehr Abgas seitens der Abgasrückführleitung zuströmen. Auch hierdurch kann somit der gewünschte Effekt eines verstärkten Abgasrückführstromes erreicht werden. Gleichzeitig können diese günstigen Effekte in effizienter Weise erreicht werden, da ein einziger Aktuator, nämlich derjenige des Abgasrückführventils, auch für das/die zusätzlich vorgesehene(n) Drosselorgan(e), insbesondere Klappe(n) eingesetzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass mechanisch ein "Mitnehmen" der Klappe(n) bei Erreichen eines bestimmten Öffnungswinkels eingestellt wird.

[0011] Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

[0012] Besonders einfach lässt sich das erfindungsgemäße Drosselorgan dadurch realisieren, dass dieses eine Klappe ist.

[0013] Bei ersten Versuchen hat sich ein Anstellwinkel, d.h. ein Winkel zur Strömungsrichtung, für eine derartige Klappe bei Betätigung von 10° bis 30° als günstig herausgestellt.

[0014] Für denjenigen Lastpunkt, ab dem ein "Mitnehmen" der Klappe(n) erfolgt, haben sich günstige Ergebnisse bei einem Öffnungswinkel von 60° bis 70° erzielen lassen. Sowohl dieser Winkel als auch der Anstellwinkel der Drosselklappe kann anpassbar ausgeführt sein.

[0015] Nachdem das Abgasrückführventil und das/die Drosselorgan(e) wirkverbunden sind, lässt sich die jeweilige Position besonders einfach dadurch erfassen, dass ein gemeinsamer, insbesondere ein kontaktloser und beispielsweise ein Hall-Sensor vorgesehen sind. Dieser kann beispielsweise an einem Antriebsrad des Drosselorgans, das über ein Getriebe mit dem Aktuator verbunden ist, angeordnet sein.

[0016] Für den Aktuator wird derzeit ein elektrischer oder ein Vakuumaktuator bevorzugt.

[0017] Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt ferner durch das im Anspruch 7 beschriebene Verfahren, mit dem die gleichen Vorteile erzielt werden können. Die bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen denjenigen des erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0018] Nachfolgend werden beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung eines Teils der Abgasrückführleitung mit dem Abgasrückführventil und dessen Aktuator;

Fig. 2

die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit einem Abschnitt der Abgasleitung und einem darin vorgesehenen Drosselorgan; und

Fig. 3

die Anordnung von Fig. 1 mit einem Abschnitt der Frischluftleitung und einem darin angeordneten Drosselorgan.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

[0019] In Fig. 1 ist anhand des sich ergebenden Blickes "in" die Abgasrückführleitung 10 das Abgasrückführventil in Form einer einseitig (gemäß Fig. 1 links) gelagerten Klappe 12 zu erkennen. Das AGR-Ventil 12 wird durch einen Aktuator 14 betätigt dessen Drehbewegung über ein Getriebe 16 zu einer (nicht zu erkennenden) Welle weitergeleitet wird, an der das AGR-Ventil 12 angebracht ist.

[0020] Aus Fig. 2 geht hervor, dass, bei der gezeigten Ausführungsform, die Welle 18, an der das AGR-Ventil angebracht ist, über einen Hebel (vgl. Fig. 3) und ein Verbindungsstangen-System 20 mit einer weiteren Welle 22 verbunden ist, an der (gemäß Fig. 2 mittig) ein Drosselorgan in Form einer Klappe 24 angebracht ist. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist die Drosselklappe 24 in der Abgasleitung 26, in Strömungsrichtung gesehen, nach der Abzweigung der Abgasrückführleitung 10 vorgesehen. Mit anderen Worten, gemäß der Darstellung von Fig. 2, strömt das Abgas dem Betrachter entgegen. Wenn nunmehr, bei bestimmten Betriebspunkten, die Klappe 24, von der in Fig. 2 gezeigten, parallel zur Strömung befindlichen Stellung ausgehend, etwas angestellt, mit anderen Worten verdreht wird, erhöht sich der Druck "vor" dem Drosselorgan, das Abgas wird gewissermaßen aufgestaut, und mehr Abgas zweigt in die Abgasrückführleitung 10 ab.

[0021] Die Betätigung der Drosselklappe 24 ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils wird bei der gezeigten Ausführungsform dadurch erreicht, dass an einer Hülse 28, die mit der Welle 22 verbunden ist, auf der von dem Betrachter abgewandten Seite ein Einschnitt ähnlich dem zu erkennenden Einschnitt 30 vorgesehen ist. Deshalb muss sich ein an der Verbindungsstange angelenkter Hebel 32 zunächst etwas verdrehen, wobei dieser Verdrehweg beispielsweise einem Öffnungswinkel des Abgasrückführventils von 60° bis 70° entspricht, bevor die Drosselklappe "mitgenommen" wird und die oben beschriebene Anstellung erfolgt. Eine Rückstellfeder 34 sorgt beim Schließen des Abgasrückführventils dafür, dass sich auch die Drosselklappe 24 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückbewegt.

[0022] Diese Betätigung ist bei der Ausführungsform von Fig. 3 im Wesentlichen identisch. Jedoch handelt es sich hierbei um eine Drosselklappe 36 auf der Frischluft-, d.h. der "kalten" Seite. Ferner ist die Drosselklappe 36 in diesem Fall, in Strömungsrichtung der Frischluft gesehen, "vor" der Abgasrückführleitung 10 vorgesehen. Mit anderen Worten strömt die Frischluft gemäß der Darstellung von Fig. 3 von dem Betrachter weg und in die Zeichnung hinein. Wenn die Drosselklappe 36 nunmehr ab einem bestimmten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils bezüglich der Strömung ein wenig angestellt wird, sinkt der Druck der Frischluft "nach der Drosselstelle", und es kann (wunschgemäß) mehr Abgas durch die Abgasrückführleitung 10 zugeführt werden.

Ansprüche

1. Abgasrückführsystem mit einer Abgasleitung (26), einer davon abzweigenden Abgasrückführleitung (10) mit einem Abgasrückführventil (12), das mit einen Aktuator (14) aufweist, und einer Frischluftleitung (38), in welche die Abgasrückführleitung (10) mündet, bei dem in der Abgasleitung (26), in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet, nach der Abzweigung der Abgasrückführleitung (10), und/oder in der Frischluftleitung, in Strömungsrichtung der Frischluft betrachtet, vor der Einmündung der Abgasrückführleitung (10), ein Drosselorgan (24, 36) vorgesehen ist, das mit dem Abgasrückführventil (12) derart wirkverbunden ist, dass es beim Öffnen des Abgasrückführventils (12) ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils (12) mitbewegt, insbesondere bezüglich der Strömung des Abgases und/oder der Frischluft angestellt wird.

2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan eine Klappe (24, 36) ist.

3. Abgasrückführsystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (24, 36) bei der Betätigung um 10° bis 30° zur Strömungsrichtung angestellt wird.

4. Abgasrückführsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mitbewegung des Drosselorgans (24, 36) ab einem Öffnungswinkel von 60° bis 70° erfolgt.

5. Abgasrückführsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführventil (12) und das Drosselorgan (24, 36) mit einem einzigen gemeinsamen Positionssensor, insbesondere einem kontaktlosen, beispielsweise einem Hall-Sensor versehen sind.

6. Abgasrückführsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) ein elektrischer Aktuator oder ein Vakuumaktuator ist.

7. Verfahren zum Betreiben eines Abgasrückführsystems mit einer Abgasleitung, einer davon abzweigenden Abgasrückführleitung mit einem Abgasrückführventil, das einen Aktuator aufweist, und einer Frischluftleitung, in welche die Abgasrückführleitung mündet, bei dem ab einem definierten Öffnungswinkel des Abgasrückführventils der Druck in der Abgasleitung an der Abzweigung der Abgasrückführleitung erhöht und/oder der Druck in der Frischluftleitung an der Einmündung der Abgasrückführleitung abgesenkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhung und/oder -erniedrigung ab einem Öffnungswinkel von 60° bis 70° erfolgt.

Zeichnung