DE10115594A1

DE10115594A1 - Abgasrückführsystem

Info

Publication number: DE10115594A1
Application number: DE10115594A
Authority: DE
Inventors: Yukio Kawasaki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2001-10-11
Also published as: JP2001280200A; US20010047798A1; US6543427B2

Abstract

Ein Abgasrückführ(EGR)-System in einem Motorsystem enthält eine Einlaßleitung, eine Abgasleitung (13), eine EGR-Leitung (17), eine Verbindungsleitung (22) und ein Abgassteuerventil (23). Die Abgasleitung ist mit einem Katalysator (14) und einem Schalldämpfer (15) versehen. Die EGR-Leitung ist mit einem Wärmetauscher (18) und einem EGR-Ventil (19) versehen. Die Verbindungsleitung verbindet die Abgasleitung und die EGR-Leitung fluidmäßig. Das Abgassteuerventil ist an einem Zusammenführbereich (21) angebracht, der zwischen der Abgasleitung und der Verbindungsleitung definiert ist. Entsprechend dem Öffnungsgrad des Abgassteuerventils wird die Abgasströmung einstellbar gesteuert, indem eine Strömung in die EGR-Leitung rückgeführt wird oder die Strömung durch die Abgaslewitung, einen Abgaskatalysator und einen Schalldämpfer erfolgt und eventuell zur Atmosphäre austritt. Entsprechend einem Öffnungsgrad des EGR-Ventils wird das in die EGR-Leitung rückgeführte Abgas einstellbar gesteuert, indem die Strömung entweder in die Einlaßleitung rückgeführt wird oder die Strömung, nachdem sie an einem Motorkühlmittel des Wärmetauschers abgekühlt wurde, in die Verbindungsleitung strömt.

Description

Die Erfindung bezieht sich insgesamt auf ein Abgasrückführsystem (EGR) in einem Automobilmotor und ähnlichem. Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Abgasrückführsystem zum Reinigen schädlicher im Abgas eines Motors enthaltener Produkte und zum wirksamen Absorbieren von in dem Abgas ent haltener Wärmeenergie, um den Warmlauf des Motors durch Nutzung der Wärmeenergie zu unterstützen.

Seit Jahren wurden an Motoren, die als Antriebsquelle für ein Automobil dienen, vielfältige Entwicklungsarbeiten durchgeführt.

Umweltbelange haben zu der Erkenntnis beigetragen, daß eine Reinigung des Motorabgases und eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Motors wichtig sind.

Eine "Motor Fan additional volume, All about New Model Pajero" (Seiten 23 und 24, Oktober 23, 1999, Sanei-shobo Publishing Co. Ltd.) betitelte Veröffentli chung beschreibt ein bekanntes System zum Reinigen schädlicher, in dem Ab gas enthaltener Bestandteile. Bei diesem System wird von dem Motor abgege benes Abgas über eine EGR-Leitung zur Einlaßseite zurückgeführt. Zusätzlich wird die Menge rückgeführten Abgases entsprechend dem Öffnungsgrad eines EGR-Ventils gesteuert, so daß das EGR-System in der Lage ist, schädliche, in dem Abgas enthaltene Produkte zu reinigen.

Die EGR-Leitung ist mit einem wassergekühlten Wärmetauscher versehen, der häufig als EGR-Kühler bezeichnet wird. Der EGR-Kühler ist in der Lage, das rückgeführte Abgas von 300° Zentigrad auf 180° Zentigrad abzukühlen. Durch Absenkung der Temperatur des zur Einlaßseite rückgeführten Abgases kann die Menge rückgeführten Abgases vergrößert werden. Daher besitzt dieses be kannte EGR-System einen verbesserten Ladewirkungsgrad zur Füllung der Motoreinheit mit Frischluft, wodurch die Entstehung von NOx (Stickstoffoxid) vermindert wird und die Emission von PM (Partikelmaterial) einschließlich Schwarzrauch minimiert wird.

Wie vorstehend erläutert, bewirkt die Verbesserung des Wirkungsgrades des Motorverhaltens einen umweltfreundlichen Effekt, einschließlich verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit.

Verbesserungen hinsichtlich des Wirkungsgrades des Motorverhaltens können jedoch Nachteile verursachen. Beispielsweise kann der Motor eine längere Warmlaufzeitdauer erfordern und die Heizeigenschaften des Motors können sich verschlechtern. Diese Nachteile können den Fahrkomfort und die Stabilität des Automobils beeinflussen.

Es besteht daher ein Bedarf für ein System, das in der Lage ist, die Reinigung des Abgases zu verbessern während gleichzeitig der Warmlauf des Motors ver bessert wird und der Wirkungsgrad der Motoreigenschaften verbessert wird.

Wünschenswert ist, ein System zu schaffen, das den Motorwarmlauf unter Ver wendung der in dem Abgas enthaltenen Heizenergie unterstützt.

Weiter ist es wünschenswert, schädliche, in dem Abgas enthaltene Bestandteile zu reinigen.

Erfindungsgemäß enthält ein Abgasrückführ(EGR)-System in einem Motorsy stem eine Einlaßleitung, eine Auslaßleitung und eine EGR-Leitung, der von ei nem ersten Abgangsbereich des Abgasdurchlasses abgeht. Die Abgasströ mung durch die Abgasleitung wird über die EGR-Leitung in die Einlaßleitung rückgeführt. Die EGR-Leitung ist weiter mit einem Wärmetauscher und einem EGR-Ventil versehen. In der EGR-Leitung ist stromabwärts des Wärmetau schers ein zweiter Abgangsbereich definiert und in der Abgasleitung ist strom abwärts des ersten Abgangsbereiches ein Zusammenführbereich definiert. Eine Verbindungsleitung verbindet den zweiten Abgangsbereich und den Zusam menführbereich fluidmäßig. Ein Abgassteuerventil ist an dem ersten Abgangs bereich oder dem Zusammenführbereich in der Abgasleitung angebracht, wobei die in den Verbindungsbereich rückgeführte Abgasmenge von dem Abgassteu erventil einstellbar gesteuert wird.

Wenn das an dem ersten Abgangsbereich oder dem Zusammenführbereich angebrachte Abgassteuerventil in eine voll geschlossene Position (volles Ab schneiden der Luftströmung aus der Abgasleitung in einen Schalldämpfer über einen Katalysator) gebracht wird, wird das Abgas über den ersten Abgangsbe reich, den Wärmetauscher der Abgasleitung, die Verbindungsleitung und der Zusammenführbereich in die Abgasleitung rückgeführt. Wenn das Abgassteu erventil in seine voll geöffnete Stellung (volle fluid mäßige Verbindung der Luft strömung aus der Abgasleitung zu dem Schalldämpfer) gebracht wird, wird die fluidmäßig verbundene Luftströmung aus der Abgasleitung zu der Verbin dungsleitung unterbrochen, weshalb die vorgenannte Abgasrückführung durch die Verbindungsleitung nicht auftritt. Basierend auf dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils kann das Abgas jedoch über den ersten Abgangsbereich und den Wärmetauscher der EGR-Leitung in die Einlaßleitung rückgeführt werden. Zu sätzlich kann das Abgassteuerventil in eine Zwischenposition zwischen der ge öffneten und geschlossenen Position ebenfalls gebracht werden.

Das unter hoher Temperatur stehende Abgas, das durch die Abgasleitung strömt, wird fluidmäßig in die EGR-Leitung abgeleitet, wodurch die im Abgas enthaltene Wärmeenergie das Motorkühlmittel durch Wärmetausch im Wärme tauscher erwärmt. Dieser Mechanismus kann die Kühlmitteltemperatur wirksam anheben und den Warmlauf des Motors verbessern.

Genauer wird die Menge an rückgeführtem Abgas entsprechend der Tempera tur des Motorkühlmittels gesteuert bzw. geregelt. Wenn die Motorkühlmitteltem peratur kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird das Abgassteuerventil in seine voll geschlossene Position gebracht, woraufhin die in die Verbindungs leitung strömende Abgasmenge maximal ist. Wenn die Motorkühlmitteltempe ratur gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wird das Abgassteuer ventil in seine voll geöffnete Position gebracht, woraufhin die in der Verbin dungsleitung strömende Abgasmenge minimal ist.

Wenn die Kühlmitteltemperatur kleiner als der vorbestimmte Wert ist und kein ausreichender Motorwarmlauf erreicht ist, wird das mit hoher Temperatur durch die Abgasleitung strömende Abgas fluidmäßig in die EGR-Leitung geleitet, wo durch die Abgaswärmeenergie das Motorkühlmittel über den Wärmetausch am Wärmetauscher aufheizen kann. Die Kühlmitteltemperatur kann auf diese Wei se wirksam angehoben werden, um den Motorwarmlauf zu verbessern.

Zusätzlich wird die Menge an rückgeführtem Abgas entsprechend der Motor drehzahl und der Motorlast gesteuert. Wenn die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast klein ist, wird das Abgassteuerventil voll geschlossen, woraufhin die in die Verbindungsleitung strömende Abgasmenge maximal ist. Entspre chend einer Zunahme der Motordrehzahl und der Motorlast wird das Abgas steuerventil nacheinander in eine Zwischenposition und die voll geöffnete Posi tion gebracht, woraufhin die in die Verbindungsleitung strömende Abgasmenge vermindert wird.

Selbst wenn kein genügender Motorwarmlauf erreicht wird, kann das erfin dungsgemäße EGR-System die in die Verbindungsleitung rückgeführte Abgas menge vermindern und die durch die Abgasleitung zu dem Schalldämpfer ge richtete Abgasmenge vergrößern, basierend auf der Zunahme der Motordreh zahl und der Motorlast. Das erfindungsgemäße Abgassystem verschlechtert auf diese Weise die Abgaseigenschaften bzw. das Abgasverhalten nicht.

Weiter wird die Menge an rückgeführtem Abgas entsprechend der Katalysator temperatur gesteuert. Wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist, wird das Ab gassteuerventil voll geöffnet, woraufhin das Abgas in einer minimalen Menge in die Verbindungsleitung strömt. Bei einer Zunahme der Katalysatortemperatur wird das Abgassteuerventil nacheinander in die Zwischenposition und die voll geöffnete Position gebracht, woraufhin die in die Verbindungsleitung strömende Abgasmenge zunimmt.

Selbst wenn kein genügender Motorwarmlauf erreicht wird, kann das erfin dungsgemäße EGR-System die in die Verbindungsleitung rückgeführte Abgas menge entsprechend der niedrigen Katalysatortemperatur vermindern. Daher kann dieser Mechanismus die aus der Abgasleitung zu dem Katalysator und dem Schalldämpfer gerichtete Abgasmenge wirksam vergrößern, wodurch das Aufheizen des Katalysators wirksam verbessert ist.

Zusätzlich kann ein weiteres Abgassteuerventil in der EGR-Leitung zwischen dem Wärmetauscher und dem EGR-Ventil angebracht werden. Das weitere Abgassteuerventil wird geschlossen, wenn das Abgassteuerventil in seiner voll geschlossenen Stellung oder der Zwischenstellung ist. Daher strömt kein Abgas mit hoher Temperatur in das EGR-Ventil. Somit verhindert das weitere Abgas steuerventil wirksam, daß das Abgas mit hoher Temperatur zu dem EGR-Ventil strömt, wodurch eine thermische Schädigung des EGR-Ventils minimiert ist.

Im Hinblick auf das Abgas, das von der Motoreinheit abgegeben wird und auf die Einlaßseite über das Motorkühlmittel entsprechend der Motordrehzahl, der Motorlast und der Katalysatortemperatur rückgeführt wird, kann das EGR- System die Motoraufheizung verbessern und gleichzeitig das Abgas reinigen, wobei ein gutes Abgasverhalten beibehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen bei spielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert, wobei gleiche Bezugszei chen die gleichen Elemente bezeichnen. In den Figuren stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Abgas rückführ(EGR)-System entsprechend einer Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Abgassystems gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Ventilöffnungssteuerkennfeld für das in dem System gemäß Fig. 1 verwendete EGR-Ventil;

Fig. 4 ein weiteres Ventilöffnungssteuerkennfeld für das in Fig. 1 dargestellte EGR-Ventil;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem EGR- System entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem EGR- System entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 enthält das Abgasrückführsystem (EGR) entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Motor einheit 11, die mit einem Abgassammler 12, einem Abgasdurchlaß bzw. einer Abgasleitung 13, einer Einlaßleitung (nicht dargestellt) und einem Einlaß sammler (nicht dargestellt) versehen ist. Die Abgasleitung 13 ist mit einem Ab gaskatalysator 14 und einem Schalldämpfer 15 versehen. Der Abgasschall dämpfer 15 ist geeignet, in dem Abgas enthaltenes CO (Kohlenmonoxid) und HC (Kohlenwasserstoff) wirksam zu reinigen.

In der Abgasleitung 13 ist stromoberhalb des Abgaskatalysators 14 ein erster Abgangsbereich 16 definiert. Eine EGR-Leitung 17 ist in Fluidverbindung mit dem ersten Abgangsbereich 16 und der Einlaß- bzw. Ansaugleitung. Die EGR- Leitung 17 ist mit einem Wärmetauscher 18 und einem EGR-Ventil 19 verse hen. Motorkühlmittel kann in den Wärmetauscher 18 eingeleitet werden. Wenn aus dem Abgassammler 12 kommendes Abgas über die EGR-Leitung 17 in den Wärmetauscher 18 eingeleitet wird, wird entsprechend das Abgas mit hoher Temperatur durch das auf relativ niedriger Temperatur befindliche Motorkühl mittel des Wärmetauschers 18 abgekühlt, so daß die Temperatur des Motor kühlmittels angehoben wird.

In die EGR-Leitung 17 ist stromabwärts des Wärmetauschers 18 ein zweiter Abgangsbereich 20 zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem EGR-Ventil 19 definiert. In der Abgasleitung 13 ist stromabwärts des ersten Abgangsbereiches 16 und stromoberhalb des Katalysators 14 ein erster Zusammenführbereich 21 definiert. Eine Verbindungsleitung 22 verbindet den zweiten Abgangsbereich 20 fluidmäßig mit dem ersten Zusammenführbereich 21. An dem ersten Zusam menführbereich 21 ist ein Abgassteuerventil 23 angebracht. Entsprechend dem Öffnungsgrad des Abgassteuerventils 23 wird die Menge des aus dem Abgas sammler 12 abgegebenen Abgases bezüglich der folgenden beiden prinzipiel len Gasströmungen einstellbar gesteuert.

Das Abgas strömt direkt durch die Abgasleitung 13 in den Schalldämpfer 15. Währenddessen wird das Abgas über den Wärmetauscher 18 und die Verbin dungsleitung 22 auch in die Abgasleitung 13 rückgeführt, so daß es von dem Motorkühlmittel des Wärmetauschers 18 abgekühlt wird. Das Motorsystem ent sprechend dieser ersten Ausführungsform der Erfindung enthält auch eine zen trale Prozessoreinheit (CPU). Verschiedene Steuersignale zur Steuerung des Abgassteuerventils 23 werden in die CPU eingegeben, einschließlich Steuersi gnalen, die die Motordrehzahl, die Motorlast, die Einspritzmenge, eine Kataly satortemperatur, eine Sauerstoffdichte im Abgas und ähnliches anzeigen.

Das oben beschriebene EGR-System arbeitet in folgender Weise: Die CPU ar beitet derart, daß sie das Öffnen und Schließen des Abgassteuerventils 23 ein stellbar steuert. Entsprechend dem Flußdiagramm der Fig. 2 wird zunächst ein Zündschalter in die AN-Position bei einem anfänglichen Startschritt S1 ge bracht. In einem zweiten Schritt S2 wird das Abgassteuerventil 23 in eine an fängliche Position (dargestellt durch die doppelt gestrichelte Linie in Fig. 1) ge bracht, so daß das Abgas nicht aus der Verbindungsleitung 22 in die Abgaslei tung 23 strömt. In einem dritten Schritt S3 erfaßt die CPU die Temperatur des Motorkühlmittels mittels eines Kühlmitteltemperatursensors, der betriebsmäßig mit der CPU verbunden ist. Der Kühlmitteltemperatursensor gibt, basierend auf der Wassertemperaturinformation, ein Signal ab. Auf das Ausgangssignal des Kühlmitteltemperatursensors hin, wenn die Temperatur gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert TO ist, beurteilt die CPU, daß die Motoreinheit genü gend aufgewärmt ist, so daß das EGR-System zum vierten Schritt S4 fort schreitet. In dem vierten Schritt S4 wird das Abgassteuerventil 23 in die voll ge öffnete Position B (dargestellt durch die doppelt gestrichelte Linie in Fig. 1) ge bracht. Die offene Position B des Ventils 23 ist derart positioniert, daß die Ab gasleitung 13 fluidmäßig voll mit dem Schalldämpfer 15 verbunden ist, um eine Gasströmung aus der Abgasleitung 13 in den Schalldämpfer 15 zu bewirken. Nachdem das Abgassteuerventil 23 in die offene Position B gebracht ist, kehrt das EGR-System zum dritten Schritt S3 zurück.

Wenn dagegen auf das Ausgangssignal des Kühlmitteltemperatursensors hin bestimmt wird, daß die Kühlmitteltemperatur kleiner als der vorbestimmte Wert TO ist, entscheidet die CPU, daß die Motoreinheit ungenügend aufgewärmt ist, und dann schreitet das EGR-System zum fünften Schritt S5 weiter. In dem fünften Schritt S5 wird das Abgassteuerventil 23 in die folgenden drei Positio nen gebracht: eine voll geschlossene Position A, die voll geöffnete Position B oder eine Zwischenposition C. Das Abgassteuerventil 23 wird in jedwelche die ser drei Positionen, basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast ent sprechend dem Steuerkennfeld der Fig. 3 gebracht. Das Abgassteuerventil 23 wird im vierten Schritt S4, wie mit der doppelt gestrichelten Linie in Fig. 1 dar gestellt, in die voll geöffnete Position B gebracht. Das Abgassteuerventil 23 wird in einem sechsten Schritt S6, wie mit einer durchgezogenen Linie in Fig. 1 dar gestellt, in die voll geschlossene Position A gebracht, wobei die Luftströmung aus der Abgasleitung 13 in den Schalldämpfer 15 voll unterbrochen wird. Das Abgassteuerventil 23 wird in einem siebten Schritt S7 in die Zwischenposition C zwischen der voll geschlossenen Position A und der voll geöffneten Position B gebracht. Die geeigneteste Position der Zwischenposition G wird, abhängig von den verschiedenen Ausgangssignalen aus der CPU, einstellbar variiert. Nach Durchführung der Schritte S4, S6 und S7 kehrt das EGR-System zu dem dritten Schritt S3 zurück.

Im folgenden wird die Abgasströmung in jedem Schritt S4, S6 und S7 genauer erläutert, wobei im vierten Schritt S4 das Abgassteuerventil 23 in die voll geöff nete Position B gebracht wird. Prinzipiell wird das gesamte Abgas mit hoher Temperatur aus der Motoreinheit 11 und unter Umständen durch die direkte Strömung in die Abgasleitung 13, den Abgaskatalysator 14 und den Schall dämpfer 15 zur Atmosphäre abgegeben. Entsprechend dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 19 strömt das Abgas jedoch über den ersten Abgangsbereich 16 teilweise in die EGR-Leitung 17, so daß das Abgas in dem Wärmetauscher 18 abgekühlt wird und in den Einlaßsammler rückgeführt wird.

Beim sechsten Schritt S6 wird ein stromabwärtiger Bereich der Abgasleitung 13 mittels des Abgassteuerventils 23 geschlossen, das an dem ersten Zusam menführbereich 21 angebracht ist und sich in voll geschlossener Position A be findet. Das gesamte, von der Motoreinheit 11 abgegebene Abgas mit hoher Temperatur strömt auf diese Weise durch die Abgasleitung 13 in die EGR- Leitung 17 über den ersten Abgangsbereich 16. Das Abgas mit hoher Tempe ratur ist in der Lage, das Kühlmittel mit niedriger Temperatur des Wärmetau schers 18 wirksam aufzuheizen, wenn noch keine ausreichende Motoraufwär mung erreicht ist. Entsprechend dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 19 wird das auf hoher Temperatur befindliche Abgas einstellbar in zwei verschiedene Strömungen gesteuert, in den Einlaßsammler rückgeführt oder eventuell zur Atmosphäre über die Verbindungsleitung 22, den Abgaskatalysator 14 und dem Schalldämpfer 15 abgegeben.

Im siebten Schritt S7 wird das Abgassteuerventil 23 in die Zwischenposition C gebracht. Das gesamte, von der Motoreinheit 11 abgegebene Abgas wird zu nächst in die folgenden beiden verschiedenen Strömungen unterteilt, die Strö mung in die EGR-Leitung 17 und den Wärmetauscher 18 über die Abgasleitung 13 und den ersten Abgangsbereich 16, oder eventuell in die Atmosphäre abge geben über direkte Strömung in die Abgasleitung 13, den Abgaskatalysator 14 und den Schalldämpfer 15.

Die vorgenannten Strömungen werden entsprechend dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 19 bestimmt. Basierend auf dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 19 wird die in die EGR-Leitung 17 eingeleitet Abgasströmung einstellbar in die folgenden beiden Strömungen aufgeteilt, in den Einlaßsammler rückgeführt oder eventuell in die Atmosphäre über die Verbindungsleitung 22, den Abgas katalysator 14 und den Schalldämpfer 15 abgegeben, was der gleiche Weg ist, wie beim sechsten Schritt S6 erläutert.

Der Wärmetauscher 18 wird für die folgenden beiden Zwecke verwendet. Der Wärmetauscher 18 dient wirksam dazu, bei der Motoraufheizung zu unterstüt zen, indem das Motorkühlmittel aufgeheizt wird, wenn kein genügender Motor warmlauf erreicht ist. Zusätzlich, unabhängig von dem Motorwarmlaufzustand, dient der Wärmetauscher 18 wirksam dazu, das in den Einlaßsammler rückge führte Abgas zu kühlen, basierend auf dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 19.

Erfindungsgemäß wird, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger ist als der vor bestimmte Wert TO und keine ausreichende Motoraufwärmung erreicht ist, das mit hoher Temperatur durch die Abgasleitung 13 strömende Abgas fluidmäßig in die EGR-Leitung 17 geleitet, wobei die Abgaswärmeenergie das Motorkühl mittel des Wärmetauschers 18 aufheizt. Dieser Mechanismus kann die Kühl mitteltemperatur wirksam anheben und die Motoraufheizung verbessern.

Der Wärmetausch mittels des Wärmetauschers 18 hat weiter die folgenden Vorteile. Das gekühlte Abgas minimiert wirksam thermische Schäden an dem EGR-Ventil 19 und den Einlaßkomponenten, von denen die meisten derzeit aus Kunststoffmaterialien gefertigt sind. Daher wird der mit der Füllung der in der Motoreinheit 11 vorgesehenen Motorbrennkammer (nicht dargestellt) mit Gas und Frischluft verbundene Ladewirkungsgrad wirksam verbessert. Es sei darauf hingewiesen, daß das EGR-Ventil 19 an sich bekannt ist und deshalb keine detaillierte Erläuterung erfolgt.

Bezugnehmend auf den fünften Schritt S5 in Fig. 2 und das Steuerkennfeld gemäß Fig. 3 wird die Position des Abgassteuerventils 23 in Position A, B oder C, basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast, wie in Fig. 3 dargestellt, festgelegt. Wenn die Motordrehzahl niedrig ist und die Last klein ist, wird das Abgassteuerventil 23 in die voll geschlossene Position A gebracht und das in die EGR-Leitung 17 (mit anderen Worten in die Verbindungsleitung 22) strö mende Abgas ist maximal. Die hohe Temperatur des in die EGR-Leitung 17 strömenden Abgases wird auf das Motorkühlmittel übertragen, wodurch die Motoraufwärmung durch Verwendung der übertragenen Temperatur wirksam verbessert wird. Bei Zunahme der Motordrehzahl oder der Motorlast wird das Abgassteuerventil 23 der Reihe nach in die Zwischenposition C und die voll ge öffnete Position B gebracht. Entsprechend mit der der Reihe nach eingestellten Position des Abgassteuerventils 23 nimmt die in die EGR-Leitung 17 strömende Abgasmenge ab. Mit anderen Worten nimmt die Abgasmenge, die direkt durch die Abgasleitung 13 in den Schalldämpfer 15 strömt, zu. Daher beeinflußt die ser Mechanismus das Abgasverhalten des Motorsystems nicht. Weiter verbes sert der Mechanismus die Motoraufheizung und das Fahrverhalten, den Fahr komfort und die Stabilität des mit dem Motorsystem versehenen Automobils.

Selbst wenn keine genügende Motoraufheizung erreicht wird, kann das erfin dungsgemäße EGR-System die in die Verbindungsleitung 22 rückgeführte Ab gasmenge vermindern und die durch die Abgasleitung 13 zu dem Schalldämp fer 15 gerichtete Abgasmenge vergrößern, basierend auf einer Zunahme der Motordrehzahl und der Motorlast, wobei das erfindungsgemäße EGR-System das Abgasverhalten nicht verschlechtert.

Bezugnehmend wiederum auf den fünften Schritt S5 der Fig. 2, aber in Verbin dung mit einem unterschiedlichen Steuerkennfeld, wie in Fig. 4 gezeigt, wird die Position des Abgassteuerventils 23 in jedwelcher Position A, B oder C relativ zur Motordrehzahl und einer Katalysatortemperatur, gemäß Fig. 4 festgelegt. Zur Verbesserung der Wirksamkeit eines Katalysatorsverhaltens ist eine mittle re Katalysatoraufheizung notwendig. Wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist, wird das Abgassteuerventil 23 in seine voll geöffnete Position B gebracht und die Abgasmenge, die in die EGR-Leitung 17 (mit anderen Worten in die Verbindungsleitung 22) strömt, ist minimal. Die hohe Temperatur des zu dem Katalysator 14 gerichteten Abgases wird auf den Katalysator 14 übertragen, wobei die Katalysatoraufheizung wirksam verbessert ist. Basierend auf einer Zunahme der Katalysatortemperatur wird das Abgassteuerventil 23 nacheinan der in die Zwischenposition C und die voll geschlossene Position A gebracht. Entsprechend der nacheinander eingestellten Position des Abgassteuerventils 23 nimmt die in die EGR-Leitung 17 strömende Abgasmenge zu. Mit anderen Worten wird die in den Wärmetauscher 18 strömende Abgasmenge erhöht. Die ser Mechanismus verbessert die Motoraufheizung entsprechend einer Zunah me der Menge aufgeheizten Kühlmittels. Weiter verbessert dieser Mechanis mus die Motoraufheizung, wobei darauf Wert gelegt ist, daß sie unter Betrach tung mehr der Katalysatoraufheizung als der Motoraufheizung hoch ist. Weiter wird die Katalysatortemperatur direkt von einem Katalysatortemperatursensor (nicht dargestellt) gemessen oder kann aus der Motorwassertemperatur be stimmt werden.

Selbst wenn keine ausreichende Motorerwärmung erreicht wird, ist das erfin dungsgemäß EGR-System in der Lage, die in die Verbindungsleitung 23 rück geführt Abgasmenge zu vermindern, entsprechend der niederen Katalysator temperatur. Daher erhöht dieser Mechanismus wirksam die Abgasmenge, die aus der, Abgasleitung 13 zu dem Katalysator 14 und dem Schalldämpfer 15 ge richtet wird, wodurch die Katalysatoraufheizung wirksam verbessert wird. Des halb verschlechtert das erfindungsgemäße EGR-System nicht das Abgasver halten.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das Abgassteuerventil 23 nicht an dem ersten Zu sammenführungsbereich 21 angebracht, sondern an dem ersten Abgangsbe reich 16.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein weiteres Abgassteuerventil 30 in der EGR-Leitung 17 zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem EGR-Ventil 19 angebracht. Das weitere Abgassteuerventil 30 wird betätigt, wenn das Abgassteuerventil 23 in seiner voll geschlossenen Position A oder der Zwischenposition C ist. Das wei tere Abgassteuerventil 30 arbeitet wirksam, um zu verhindern, daß das Abgas mit hoher Temperatur das EGR-Ventil 19 erreicht. Daher minimiert das weitere Abgassteuerventil 30 wirksam eine thermische Beschädigung des EGR-Sy stems 19.

Die Prinzipien, bevorzugten Ausführungsformen und Betriebsweisen der vorlie genden Erfindung wurden in der vorangegangenen Beschreibung erläutert. Die Erfindung, die geschützt werden soll, ist nicht auf die speziellen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen nur als zur Erläuterung dienen und nicht beschränkend betrachtet wer den. Modifikationen und Abänderungen können durch Dritte gemacht werden, Äquivalente können verwendet werden, ohne den Gedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Entsprechend ist ausdrücklich beabsichtigt, daß alle solchen Abänderungen, Veränderungen und Äquivalente, die innerhalb den Ge danken und den Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung fallen, dadurch eingeschlossen sind.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Japanischen Anmeldung Nr. 2000- 094620, die am 30. März 2000 eingereicht wurde, und beansprucht deren Prio rität, wobei deren gesamter Inhalt unter Bezugnahme in die vorliegende Anmel dung aufgenommen ist.

Bezugszeichenliste

11

Motoreinheit

12

Abgassammler

13

Abgasleitung

14

Abgaskatalysator

15

Schalldämpfer

16

erster Abgangsbereich

17

EGR-Leitung

18

Wärmetauscher

19

EGR-Ventil

20

zweiter Abgangsbereich

21

erster Zusammenführbereich

22

Verbindungsleitung

23

Abgassteuerventil

30

weiteres EGR-Ventil

Claims

1. Abgasrückführsystem in einem Motorsystem, enthaltend:
eine Einlaßleitung und eine Abgasleitung (13) einer Motoreinheit;
eine EGR-Leitung (17), die Abgas aus der Abgasleitung zu der Einlaßleitung rückführt;
einen Wärmetauscher (18), der in der EGR-Leitung für einen Wärmetausch mit einem Motorkühlmittel angebracht ist;
ein EGR-Ventil (19), das in die EGR-Leitung stromabwärts des Wärmetau schers angebracht ist;
einen ersten Abgangsbereich (16) in der Abgasleitung zum Lenken von Abgas in der Abgasleitung in die EGR-Leitung;
einen zweiten Abgangsbereich (20) in der EGR-Leitung stromabwärts des Wärmetauschers;
einen Zusammenführbereich (21), der in der Abgasleitung stromabwärts des ersten Abgangsbereiches definiert ist;
einer Verbindungsleitung (22), die den zweiten Abgangsbereich und den Zu sammenführungsbereich fluidmäßig verbindet; und
ein Abgassteuerventil (23), das an dem ersten Abgangsbereich oder dem Zu sammenführungsbereich in der Abgasleitung angebracht ist, um eine Menge des Abgases, die in die Verbindungsleitung rückgeführt wird, zu steuern.

2. Abgasrückführsystem in einem Motorsystem nach Anspruch 1, enthal tend ein zusätzliches Abgassteuerventil (30), das zwischen dem Wärmetau scher (18) und dem EGR-Ventil (19) in der EGR-Leitung (17) angebracht ist.

3. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wo bei ein Öffnungsgrad des Abgasrückführventils (23) zwischen einer voll ge schlossenen Position, einer voll geöffneten Position und einer Zwischenposition zwischen der voll geschlossenen Position und der voll geöffneten Position ab hängig von einer Zunahme einer Temperatur des Motorkühlmittels verändert wird, um die in die Verbindungsleitung (22) strömende Abgasmenge zu vermin dern.

4. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wo bei ein Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) zwischen einer voll geschlos senen Position, einer voll geöffneten Position und einer Zwischenposition zwi schen der voll geschlossenen Position und der voll geöffneten Position abhän gig von einer Zunahme einer Motordrehzahl und einer Motorlast verändert wird, um die in die Verbindungsleitung (22) strömende Abgasmenge zu vermindern.

5. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wo bei ein Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) zwischen einer voll geschlos senen Position, einer voll geöffneten Position und einer Zwischenposition zwi schen der voll geschlossenen Position und der voll geöffneten Position weg von einer Zunahme einer Katalysatortemperatur verändert wird, um die in die Ver bindungsleitung (22) strömende Abgasmenge zu erhöhen.

6. Abgasrückführsystem in einem Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsgrad des Abgasrückführventils (23) auf die voll geschlossene Position eingestellt wird, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels niedriger als ein vor bestimmter Wert ist, so daß die in die Verbindungsleitung (22) strömende Ab gasmenge maximal ist, und der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils auf die voll geöffnete Position eingestellt wird, wenn die Temperatur des Motorkühlmit tels gleich oder höher als der vorbestimmte Wert ist, so daß die in die Verbin dungsleitung strömende Abgasmenge minimal ist.

7. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 4, wobei der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) auf die voll geschlossene Position eingestellt wird, wenn die Motordrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert und die Motorlast kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, so daß die in die Verbin dungsleitung (22) strömende Abgasmenge maximal ist, und das Abgassteuer ventil in die voll geschlossene Position eingestellt wird, wenn die Motordrehzahl gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist und die Motorlast gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, so daß die in die Verbindungsleitung strö mende Abgasmenge minimal ist.

8. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 5, wobei der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) auf die maximal geöffnete Position eingestellt wird, wenn die Katalysatortemperatur kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, so daß die in die Verbindungsleitung (22) strömende Abgasmenge mi nimal ist, und der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils auf die voll geschlos sene Position eingestellt wird, wenn die Katalysatortemperatur gleich oder grö ßer als der vorbestimmte Wert ist, so daß die in die Verbindungsleitung strö mende Abgasmenge maximal ist.

9. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wo bei ein Öffnungsgrad des Abgassteuerventils zwischen einer voll geöffneten Position, einer voll geschlossenen Position und einer Zwischenposition abhän gig von wenigstens einem aus dem Temperatur des Motorkühlmittels, Motor drehzahl, Motorlast und Temperatur eines Katalysators oder, abhängig von jedwelcher Kombination der Temperatur des Motorkühlmittels, der Motordreh zahl, der Motorlast und der Temperatur eines Katalysators verändert wird, um die in die Verbindungsleitung (22) strömende Abgasmenge zu steuern.

10. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 4, wobei der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) zwischen der voll geschlossenen Position, der Zwischenposition und der voll geöffneten Position unabhängig von einer Temperatur des Motorkühlmittels in Abhängigkeit von der Zunahme der Motordrehzahl und der Motorlast verändert wird, um die in die Verbindungslei tung (22) strömende Abgasmenge zu vermindern.

11. Abgasrückführsystem in dem Motorsystem nach Anspruch 5, wobei der Öffnungsgrad des Abgassteuerventils (23) von der voll geöffneten Position, der Zwischenposition und der voll geschlossenen Position unabhängig von einer Temperatur eines Motorkühlmittels in Abhängigkeit von der Zunahme der Kata lysatortemperatur verändert wird, um die in die Verbindungsleitung (22) strö mende Abgasmenge zu erhöhen.

12. Abgasrückführsystem in einem Motorsystem, enthaltend eine Abgasleitung (13), die von einem Abgassammler (12) eines Motors aus geht;
einen Schalldämpfer (15), der in der Abgasleitung angeordnet ist;
eine EGR-Leitung (17), die mit der Abgasleitung an einer Steile stromoberhalb des Schalldämpfers in Verbindung ist, um das Abgas aus der Abgasleitung zu einem Wärmetauscher (18) zu leiten, der in der Abgasleitung angebracht ist;
eine Verbindungsleitung (22), die fluidmäßig mit der EGR-Leitung an einer Stelle stromabwärts des Wärmetauschers verbunden ist und fluidmäßig mit der Abgasleitung an einer Stelle stromabwärts der Stelle verbunden ist, an der die EGR-Leitung mit der Abgasleitung in Verbindung ist;
und ein Abgassteuerventil (23), das zwischen dem Schalldämpfer und der Stelle angeordnet ist, an der die EGR-Leitung mit der Abgasleitung in Verbin dung ist.