DE102006055226A1 - Exhaust gas control device for low-pressure area of exhaust gas system of turbo-charged internal combustion engine, has exhaust gas reconducting valve controlling exhaust gas mass flow through reconducting channel, and designed as slider - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgassteuereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Niederdruckbereich eines Abgassystems einer turboaufgeladenen Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgaskanal und einem Abgasrückführkanal, welcher von dem Abgaskanal abzweigt, wobei eine Abgasklappe einen Abgasgegendruck im Abgaskanal steuert und ein Abgasrückführventil einen Abgasmassenstrom durch den Abgasrückführkanal steuert und die Abgasklappe und das Abgasrückführventil über eine Stellvorrichtung mechanisch gekoppelt abhängig voneinander betätigbar sind.The The invention relates to an exhaust gas control device for an internal combustion engine in a low-pressure region of an exhaust system of a turbocharged Internal combustion engine with an exhaust passage and an exhaust gas recirculation passage, which branches off from the exhaust passage, wherein an exhaust valve, an exhaust back pressure in the exhaust duct and an exhaust gas recirculation valve controls an exhaust gas mass flow through the exhaust gas recirculation channel controls and the exhaust flap and the exhaust gas recirculation valve via a control device mechanically coupled dependent operable from each other are.
Derartige Niederdruckabgasrückführungen sind bekannt. Dabei bedeutet Niederdruckbereich, dass sich die Abzweigung zur Abgasrückführung im Abgasstrang hinter der Turbine eines Abgasturboladers befindet. Bei Dieselfahrzeugen wird eine derartige Abgasrückführleitung bevorzugt hinter dem Dieselpartikelfilter abgezweigt. Dies bedeutet, dass in diesem Bereich des Abgasstranges russfreies Abgas vorliegt. Andererseits wird das Druckgefälle bei Rückführung vor den Verdichter des Turboladers sehr gering, so dass eine deutliche Einschränkung der möglichen Abgasrückführmengen gegeben wäre. Aus diesem Grund wird eine Abgasklappe hinter der Abzweigung der Abgasrückführleitung angeordnet, um den Staudruck und somit die möglichen Abgasrückführraten zu erhöhen. Eine Regelung der Abgasrückführmenge ist somit sowohl von der Abgasklappe als auch vom Abgasrückführventil abhängig.such Low pressure exhaust gas recirculation are known. Low pressure range means that the branch for exhaust gas recirculation in the exhaust system located behind the turbine of an exhaust gas turbocharger. For diesel vehicles becomes such an exhaust gas recirculation line preferably branched off behind the diesel particulate filter. This means, that in this area of the exhaust gas train soot-free exhaust gas is present. On the other hand, the pressure gradient when returning the compressor of the turbocharger very low, so that a significant Limitation of potential Exhaust gas recirculation amounts would be given. Out For this reason, an exhaust flap behind the diversion of the exhaust gas recirculation line arranged to the back pressure and thus the possible exhaust gas recirculation rates to increase. A regulation of the exhaust gas recirculation quantity is thus both of the exhaust flap and the exhaust gas recirculation valve dependent.
Entsprechend
wird in der
Eine derartige Ausführung weist jedoch den Nachteil auf, dass insbesondere in Phasen hoher Abgastemperaturen, also beispielsweise bei Regeneration eines Dieselpartikelfilters, die im Hauptstrom angeordnete Abgasrückführklappe einer sehr hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Dies kann beispielsweise zu einem Verzug der Einzelbauteile zueinander führen, so dass ein vollständiger Verschluss der Abgasrückführleitung nur noch sehr schwer realisierbar ist. Im Übrigen sind die aufzuwendenden Betätigungskräfte durch die Stellung des Abgasrückführventils im Hauptabgasstrom sehr hoch.A such embodiment However, has the disadvantage that, especially in phases high Exhaust gas temperatures, so for example when regenerating a diesel particulate filter, arranged in the main flow exhaust gas recirculation flap of a very high thermal Exposure is exposed. For example, this can lead to a delay the individual components lead to each other, so that a complete Closure of the exhaust gas recirculation line only very difficult to realize. Incidentally, the expendable Actuators by the position of the exhaust gas recirculation valve very high in the main exhaust stream.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Abgassteuereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Niederdruckbereich eines Abgassystems einer turboaufgeladenen Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche auch bei hohen auftretenden Abgastemperaturen zuverlässig die gewünschten Abgasströme steuert, wobei gleichzeitig die aufzubringende Stellkraft der Stellvorrichtung reduziert werden soll. Hierbei ist eine möglichst kompakte Bauform anzustreben.It is therefore an object of the invention, an exhaust gas control device for an internal combustion engine in a low-pressure region of an exhaust system of a turbocharged To provide internal combustion engine, which also reliable at high occurring exhaust gas temperatures the desired exhaust gas streams controls, while reducing the applied force of the actuator shall be. Here is one possible to aim for a compact design.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Abgasrückführventil als Schieber ausgeführt ist, der mit einer Welle, auf der die Abgasklappe angeordnet ist, gekoppelt ist. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit einer derartigen Abgassteuereinrichtung deutlich erhöht, da ein derartiger Schieber unempfindlich gegen thermische Belastungen ist, so dass auch nach hoher thermischer Belastung eine genaue Abgasmengensteuerung gewährleistet ist. Zusätzlich werden die benötigten Stellkräfte der Stellvorrichtung deutlich reduziert.These Task is solved by that the exhaust gas recirculation valve designed as a slide is that with a shaft on which the exhaust valve is arranged is coupled. As a result, the reliability of such an exhaust gas control device clearly increased, because such a slide insensitive to thermal loads is, so that even after high thermal load accurate exhaust gas flow control guaranteed is. additionally become the needed restoring forces the adjusting device significantly reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schieber drehfest mit der Welle, auf der die Abgasklappe angeordnet ist, verbunden, wodurch zusätzliche Kopplungsglieder entfallen und der Aufbau sowie die Montage deutlich vereinfacht werden. So ist es beispielsweise möglich, den Schieber formschlüssig am zur Stellvorrichtung abgewandten Ende der Abgasklappenwelle anzuordnen.In a preferred embodiment the slide is non-rotatable with the shaft on which the exhaust flap is arranged, connected, which eliminates additional coupling members and the structure and assembly are significantly simplified. So is for example, it is possible the slide form-fitting to arrange at the end facing away from the actuator end of the exhaust valve shaft.
In einer bevorzugten Ausführungsform zweigt der Abgasrückführkanal im Wesentlichen senkrecht vom Abgaskanal ab. Hierdurch wird erreicht, dass im Fall einer geöffneten Abgasklappe nur eine geringe Drosselwirkung vorliegt, da der als Abgasrückführventil dienende Schieber nicht im Abgasstrom als Strömungshindernis angeordnet ist. Des Weiteren wird hierdurch die thermische Belastung des Schiebers deutlich verringert, so dass insbesondere bei unkontrollierter Regeneration des Dieselpartikelfilters eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Abgasrückführventils ausgeschlossen ist, da dieses außerhalb des Hauptabgasstroms angeordnet ist und somit thermisch von diesem entkoppelt ist.In a preferred embodiment branches the exhaust gas recirculation channel essentially perpendicular to the exhaust duct. This will achieve that in the case of an open Exhaust flap only a small throttle effect is present as the Exhaust gas recirculation valve serving slide is not arranged in the exhaust stream as a flow obstacle. Furthermore, this is the thermal load of the slider significantly reduced, so that especially in uncontrolled regeneration of the diesel particulate filter impaired functioning the exhaust gas recirculation valve is excluded, since this outside the main exhaust gas stream is arranged and thus thermally decoupled from this.
In einer besonders kompakten Ausführungsform ist der Abgaskanal in einem Gehäuse ausgebildet, welches eine erste senkrecht zum Abgaskanal verlaufende Durchtrittsbohrung für die Welle und einen zweiten in Strömungsrichtung des Abgases vor der ersten Durchtrittsbohrung angeordneten einseitigen Durchtritt aufweist, der als erster Abschnitt des Abgasrückführkanals dient, wobei das Ende dieses ersten Abschnitts durch den Schieber verschließbar ist.In a particularly compact embodiment of the exhaust passage is formed in a housing having a first perpendicular to the exhaust passage extending through hole for the shaft and egg NEN second arranged in the flow direction of the exhaust gas upstream of the first passage bore unilateral passage, which serves as a first portion of the exhaust gas recirculation passage, wherein the end of this first portion is closed by the slide.
In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist ein Schiebergehäuse mit dem ersten Gehäuse verbunden und dient als Deckelelement für einen an einer Außenseite des Gehäuses gelegenen Raum, der in Höhe des Durchtritts und der in Strömungsrichtung hinter dem Durchtritt angeordneten Durchtrittsbohrung angeordnet ist, wobei im Schiebergehäuse ein mit dem Schieber gekoppeltes Ende der Welle und der Schieber angeordnet sind und an dem Schiebergehäuse ein zweiter Abschnitt des Abgasrückführkanals ausgeformt ist, der sich an der zum ersten Abschnitt entgegengesetzten Seite des Schiebers an den ersten Abschnitt des Abgasrückführkanals anschließt. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten Bauteile weiter reduziert und es wird eine Möglichkeit geschaffen, ein solches System inline in einen bestehenden Abgasstrang zu integrieren.In a related to this Execution is a slider housing connected to the first housing and serves as a lid member for one on an outside of the housing located room that is in height the passage and the flow direction arranged behind the passage arranged through hole is, wherein in the slide housing a arranged with the slider end of the shaft and the slider arranged are and on the slider housing a second portion of the exhaust gas recirculation passage is formed, which is opposite to the first section Side of the slider to the first section of the exhaust gas recirculation channel followed. As a result, the number of required components is further reduced and it creates an opportunity to integrate such a system inline into an existing exhaust system.
Um Leckagen oder Druckverluste zu verhindern, ist zwischen dem Schieber und dem zweiten Abschnitt des Abgasrückführkanals ein Dichtelement angeordnet.Around To prevent leakage or pressure loss is between the slide and the second portion of the exhaust gas recirculation passage a sealing element arranged.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist das Dichtelement über eine Feder gegen eine außerhalb des Abgasrückführkanals angeordnete Oberfläche des Schiebers belastet, so dass auch bei thermischer Verschiebung oder Ausdehnung einer der Bauteile die Dichtigkeit zur Verhinderung von Leckagen sichergestellt ist. Des Weiteren kann in einer solchen Ausführung insbesondere wegen der auftretenden thermischen Belastung mit sehr weiten Toleranzen gefertigt werden, so dass Herstellkosten gesenkt werden können.In a related to this embodiment is the sealing element over a spring against an outside the exhaust gas recirculation channel arranged surface loaded by the slider, so that even with thermal displacement or expansion of one of the components the tightness to prevent is ensured by leaks. Furthermore, in such a execution especially because of the occurring thermal load with very wide Tolerances are manufactured, so that manufacturing costs are reduced can.
In einer weiterführenden Ausführungsform weist der Schieber eine Durchgangsöffnung zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge auf, wodurch die Form der Öffnung an den folgenden Abgaskanal angepasst werden kann.In a continuing Embodiment has the slider a passage opening for controlling the amount of recirculated exhaust gas on, reducing the shape of the opening can be adapted to the following exhaust duct.
Vorzugsweise ist diese Durchgangsöffnung konturiert ausgebildet, so dass die Möglichkeit besteht, die Abgasrückführkennlinie über die Schieberkontur optimal an die Erfordernisse der jeweiligen Brennkraftmaschine anzupassen, also beispielsweise bei nur geringer gewünschten Abgasrückführmenge einen definierten kleinen Spalt freizugeben, wodurch insbesondere bei kleinen Drehwinkeln des Schiebers keine zu große Volumenstromänderung folgt.Preferably this passage opening is contoured trained, so the opportunity exists, the exhaust gas recirculation characteristic over the Slider contour optimally to the requirements of the respective internal combustion engine adapt, so for example, only a small desired EGR amount to release a defined small gap, which in particular at small angles of rotation of the slide no large volume flow change follows.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, im Abgaskanal ein Abgasleitelement anzuordnen, welches in Strömungsrichtung des Abgases zumindest teilweise vor der Abgasklappe angeordnet ist und das Abgas zumindest teilweise um die Abgasklappe im geöffneten Zustand herumleitet. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz der Abgasklappe im Fall der Schockregeneration des Dieselpartikelfilters. Die Abgasklappe wird somit auch in normalen Regenerationsphasen ebenso wie die zugehörige Antriebswelle vor zu hoher thermischer Belastung zuverlässig geschützt.Of Furthermore, it is advantageous in the exhaust passage an exhaust gas guide to arrange, which in the flow direction the exhaust gas is at least partially disposed in front of the exhaust valve and the exhaust gas at least partially around the exhaust flap in the open Condition is diverting. This provides additional protection of the exhaust flap in the case of shock regeneration of the diesel particulate filter. The exhaust flap is thus also in normal regeneration phases as well as the associated drive shaft reliably protected against excessive thermal stress.
Derartige Abgassteuereinrichtungen weisen eine hohe Zuverlässigkeit bezüglich der Steuerung der gewünschten Abgasmengen auf, wobei eine hohe Lebensdauer erreicht wird. Zusätzlich sind die benötigten Stellkräfte durch dieses nahezu druckaus geglichene System im Vergleich zu bekannten Ausführungen sehr gering. Im Übrigen wird hierdurch eine sehr kompakt aufgebaute gekoppelte Abgassteuereinrichtung mit einer geringen Bauteileanzahl geschaffen.such Exhaust gas control devices have a high reliability with respect to Control the desired Exhaust gas amounts, with a long service life is achieved. In addition are The necessities restoring forces by this almost pressure compensated system compared to known ones versions very low. Furthermore This makes it a very compact design coupled exhaust control device created with a low number of components.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.One embodiment is shown in the drawings and will be described below.
Die
erfindungsgemäße Abgassteuervorrichtung
gemäß
Ein
erstes Ende
Ein
zur Stellvorrichtung
Im
Raum
Der
Schieber
Der
Abgasrückführkanal
Gegen
ein Ende
Um
diesen Schieberbereich abzudichten, weist das Dichtelement
In
der vorliegenden Zeichnung ist der Schieber
In
gestrichelter Darstellung ist zusätzlich die Öffnung des dahinter liegenden
zweiten Abschnitts
Des
Weiteren ist in der
In
Je
nach gewünschter
Rückführmenge
wird nun die Stellvorrichtung
Folgt
nun eine unkontrollierte Regeneration des Dieselpartikelfilters
in Form einer Schockregeneration, so wird das Ausfallrisiko beziehungsweise
die Belastung des Abgasrückführventils
als auch der Abgasklappe
Es
sollte selbstverständlich
sein, dass sowohl die Lager
Des
Weiteren sollte deutlich sein, dass die Kopplung des Schiebers
Eine derartige Vorrichtung arbeitet auch bei hoher thermischer Belastung sehr zuverlässig und weist eine hohe Lebensdauer auf, wobei die Fertigung und der Zusammenbau zur Minimierung des Aufwandes möglich einfach gehalten sind. Es können weitestgehend beliebige Abgasrückführkennlinien erzeugt werden und thermische Belastungen der funktionsrelevanten Bauteile verringert beziehungsweise ausgeglichen werden.A Such device works even at high thermal stress very reliable and has a long life, the production and the Assembly to minimize the effort possible are kept simple. It can largely any exhaust gas recirculation characteristics be generated and thermal loads of functionally relevant Components are reduced or compensated.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110601 Effective date: 20110531 |