DE102010008012A1 - Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Wandlungsmechanismus (8) ist zwischen einem von einem Stellantrieb (7) angetriebenen Abgasrückführungssteuerventil (5) und einem Ansaugluftventil (6) zur Erzeugung eines Unterdrucks vorgesehen, so dass das Ansaugluftventil (6) ebenfalls von dem Stellantrieb (7) angetrieben wird. Der Wandlungsmechanismus (8) weist eine Steuerscheibe (11), die zusammen mit dem Abgasrückführungssteuerventil (5) gedreht wird, und einen Arm (12), der zusammen mit dem Ansaugluftventil (6) gedreht wird, auf. Eine in der Steuerscheibe (11) ausgebildete Kurvennut (17) wirkt mit einem Mitnehmerstift (18) des Arms (12) zusammen. Das Ansaugluftventil (6) wird in der maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wenn das Abgasrückführungssteuerventil (5) in einem ersten Winkelbereich (0–Z Grad) gedreht wird, während das Ansaugluftventil (6) von einer geöffneten Ventilstellung zu einer maximal geschlossenen Ventilstellung gedreht wird, wenn das Abgasrückführungssteuerventil (5) in einem zweiten Winkelbereich (Z–90 Grad) gedreht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung zur Rückführung eines Teils von Abgasen, die von einem Motor (einem Verbrennungsmotor zur Erzeugung von Antriebsleistung durch das Verbrennen von Kraftstoff) in einen Abschnitt eines Ansaugluftkanals mit geringen Unterdruck (zum Beispiel einer stromaufwärtigen Seite eines Drosselventils, an dem ein geringer Unterdruck erzeugt wird) ausgestoßen werden.
  • Ein Stand der Technik zu der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 13 und 14 erklärt. Die in den 13 und 14 verwendeten Bezugszeichen entsprechen denen, die für die Erklärung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Eine Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 ist als Stand der Technik zur Verhinderung einer Erzeugung von in dem Abgas eines Motors 2 enthaltenen Stickoxiden (NOx) bekannt. Die Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 wird unter Bezug auf 13 erklärt.
  • Die Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 wird allgemein als Abgasrückführungsvorrichtung gezeichnet, bei der ein Teil des Abgases als Abgasrückführungsgas in einen Ansaugkanal auf einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventils 26 (d. h. einem Abschnitt mit hohem Unterdruck) zurückgeführt wird. Das Abgasrückführungsgas wird der Ansaugluft als unbrennbares Gas beigemischt, um eine Temperaturerhöhung in Brennkammern des Motors zu verhindern und so die Erzeugung von NOx effektiv zu verhindern.
  • Gemäß der Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 ist in einem Hochdruck-Abgasrückführungskanal 32 zur Rückführung des Abgasrückführungsgases zur Ansaugluftseite ein Hochdruck-Abgasrückführungssteuerventil 33 vorgesehen, um den Öffnungsgrad des Hochdruck-Abgasrückführungskanals 32 zu steuern. Der Öffnungsgrad des Hochdruck-Abgasrückführungssteuerventils 33 wird durch die ECU (Motorsteuergerät) gesteuert, um so eine Menge an Abgasrückführungsgas zu erhalten (Menge an pro Zeiteinheit zurückgeführtem Abgas), die einem Betriebszustand des Motors 2 (zum Beispiel der Motordrehzahl, der Motorlast oder ähnlichem) entspricht.
  • Die weitere Verringerung der Erzeugung von NOx ist eine fortwährende Anforderung an den Motor 2.
  • In jüngerer Zeit wurde, wie in der veröffentlichten japanischen Patentschrift JP 2008-150955 offenbart ist, vorgeschlagen, zusätzlich zu der Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 zu dem Zweck einer weiteren Verringerung der Erzeugung von NOx eine Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 vorzusehen. Die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 wird mit Bezug auf 14 erklärt.
  • Die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 führt einen Teil des Abgases von einem Niederdruck-Abschnitt eines Abgaskanals 22 (einem Abschnitt, an dem der Abgasdruck niedrig ist, wie zum Beispiel auf einer stromabwärtigen Seite eines DPF (Dieselpartikelfilter) 29) zu einem Abschnitt eines Ansaugluftkanals 3 mit geringen Unterdruck (einem Abschnitt, an dem der Unterdruck der Ansaugluft gering ist, wie zum Beispiel auf einer stromaufwärtigen Seite eines Drosselventils 26) zurück. Gemäß der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 wird eine geringere Menge an Abgasrückführungsgas zu dem Motor 2 zurückgeführt.
  • Genauer gesagt, wird in der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug, welches einen Turbolader aufweist, ein Teil des Abgases auf einer stromabwärtigen Seite des Abgaskanals 22 (d. h., auf einer stromabwärts einer Abgasturbine 28 gelegenen Seite) zu einer stromaufwärts von dem Ansaugluftkanal 3 gelegenen Seite (d. h., an einer stromaufwärts eines Kompressors 24 gelegenen Seite) zurückgeführt. Mit anderen Worten, das Abgas in dem Niederdruckabschnitt des Abgaskanals 22 wird zu dem Abschnitt des Ansaugluftkanals 3 mit geringem Unterdruck zurückgeführt. Infolgedessen ist es möglich, dass eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas zu dem Motor 2 zurückgeführt wird.
  • In manchen Betriebszuständen des Motors, zum Beispiel in einem Betriebszustand des Motors bei einer hohen Last, ist eine geringe Dichte des Abgasrückführungsgases erforderlich. Es ist jedoch nicht möglich, solch eine niedrige Dichte des Abgasrückführungsgases mit der Hochdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 31 zu erreichen. Andererseits kann die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 die geringe Dichte des Abgasrückführungsgases realisieren, so dass die Erzeugung von NOx in einem größeren Bereich der Betriebszustände des Motors verhindert werden kann.
  • Gemäß der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 ist ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 in einem Niederdruck-Abgasrückführungskanal 4 zur Rückführung des Abgasrückführungsgases zur Ansaugluftseite vorgesehen, um den Öffnungsgrad des Niederdruck-Abgasrückführungskanals 4 zu steuern. Auf dieselbe Weise wie bei dem Hochdruck-Abgasrückführungssteuerventil 33 wird der Öffnungsgrad des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils 5 durch die ECU gesteuert, um so eine Menge an Abgasrückführungsgas zu erhalten, die dem Betriebszustand des Motors 2 (wie zum Beispiel der Motordrehzahl, der Motorlast oder ähnlichem) entspricht.
  • Wie oben erklärt ist, führt die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 das Abgas in dem Niederdruckabschnitt des Abgaskanals 22 zu dem Abschnitt des Ansaugluftkanals 3 mit geringem Unterdruck zurück.
  • Die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 kann daher einerseits eine kleine Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückzuführen. Andererseits ist es für die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 schwierig, eine große Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückzuführen. Die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 kann mit anderen Worten die Vorgabe einer Rückführung einer großen Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 selbst dann nicht erfüllen, wenn ein Motorbetriebszustand dies verlangt.
  • Gemäß einem Stand der Technik wird bezüglich des oben beschriebenen Problems weiterhin vorgeschlagen, an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals 3, an dem das Abgasrückführungsgas durch die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 zur Ansaugluftseite zurückgeführt wird, ein Ansaugluftventil 6 (ein Unterdruck erzeugendes Ventil) vorzusehen. In einem Motorbetriebszustand, bei dem die Rückführung einer großen Menge an Abgasrückführungsgas zu den Motor 2 erforderlich ist, wird das Ansaugluftventil 6 in eine Schließrichtung des Ventils betätigt, um so einen Unterdruck zu erzeugen. Insbesondere wird bei einem Betriebszustand des Motors, der die Rückführung einer großen Menge an Abgasrückführungsgas durch die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 erforderlich macht, der Unterdruck von dem Ansaugluftventil 6 erzeugt, um eine große Menge an Abgasrückführungsgas zu den Motor 2 zurückzuführen.
  • Wie bereits oben ausgeführt wurde, wird der Öffnungsgrad des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils 5 durch die ECU in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der Motorlast oder ähnlichem gesteuert.
  • Andererseits wird das Ansaugluftventil 6 durch die ECU nur dann zur Drehung in eine Schließrichtung des Ventils betätigt, wenn die Rückführung einer großen Menge an Abgasrückführungsgas erforderlich ist.
  • Wie oben beschrieben, werden das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6 jeweils in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors gesteuert. Insbesondere werden das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6 von einander unabhängig betätigt.
  • Es ist daher notwendig, nicht nur einen Stellantrieb J1 zum Antreiben des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils 5, sondern auch einen weiteren Stellantrieb J2 zum Antreiben des Ansaugluftventils 6 vorzusehen, was eine Erhöhung der Kosten, der Größe und des Gewichts der Abgasrückführungsvorrichtung zur Folge hat. Es besteht daher ein Bedarf, das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6 durch einen Stellantrieb anzutreiben (wie zum Beispiel in den veröffentlichten japanischen Patentschriften JP 2007-132305 oder 2007-092664 offenbart ist).
  • Wenn das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6 einfach von einem Stellantrieb angetrieben werden, werden beide Ventile 5 und 6 gemeinsam gedreht. Es ist nicht möglich, die für die jeweiligen Ventile erforderlichen Betätigungscharakteristiken zu erhalten.
  • Dementsprechend werden gemäß dem Stand der Technik der Stellantrieb J1 für das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil 5 und der Stellantrieb J2 für das Ansaugluftventil 6 separat vorgesehen, obwohl zwei dieser Stellantriebe zu einer Erhöhung der Kosten, der Größe und des Gewichts der Abgasrückführungsvorrichtung führen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung bereit zu stellen, bei der es mit einem Stellantrieb nicht nur möglich ist, sowohl ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil als auch ein Ansaugluftventil unabhängig zu betätigen, sondern auch die beiden für das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil und das Ansaugluftventil erforderlichen charakteristischen Betätigungseigenschaften der Ventile zu erfüllen.
  • Erfindungsgemäß weist eine Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung für einen Motor einen Niederdruck-Abgasrückführungskanal zur Rückführung eines Teils eines Abgases des Motors als Abgasrückführungsgas in einen Abschnitt eines Ansaugluftkanals des Motors mit geringem Unterdruck auf. In dem Niederdruck-Abgasrückführungskanal ist ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil zur Steuerung der Menge an Abgasrückführungsgas durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils vorgesehen. Ein Ansaugluftventil ist in dem Ansaugluftkanal stromaufwärts von einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Niederdruck-Abgasrückführungskanal und dem Ansaugluftkanal zur Steuerung der Menge an Ansaugluft durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Ansaugluftventils vorgesehen. Ein Stellantrieb ist zum Antreiben des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils vorgesehen. Weiterhin ist eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen, die einen Wandlungsmechanismus zur Umwandlung einer Abtriebscharakteristik des Stellantriebs aufweist, so dass die Verbindungsvorrichtung das Ansaugluftventil durch einen von dem Wandlungsmechanismus umgewandelten Abtrieb antreibt.
  • Gemäß der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung wird nicht nur das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil durch den Stellantrieb, sondern auch das Ansaugluftventil über die Verbindungsvorrichtung durch denselben Stellantrieb betätigt, wobei die Abtriebscharakteristik des Stellantriebs durch den Wandlungsmechanismus umgewandelt wird.
  • Infolgedessen ist es mit einem Stellantrieb möglich,
    • (a) das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil zu drehen, während das Ansaugluftventil an seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird, so dass eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor zurückgeführt wird, und
    • (b) das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil und das Ansaugluftventil zur selben Zeit zu drehen, so dass eine größere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor zurückgeführt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es mit anderen Worten möglich, mit einem Stellantrieb sowohl das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil als auch das Ansaugluftventil zu steuern und die erforderlichen charakteristischen Eigenschaften sowohl des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils als auch des Ansaugluftventils zu erfüllen.
  • Dementsprechend wird es möglich, eine Zunahme der Kosten der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung zu verhindern und eine Abgasrückführungsvorrichtung mit geringer Größe und geringem Gewicht zu realisieren.
  • Die oben beschriebenen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der erfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen:
  • 1A eine schematische Querschnittansicht, in der ein Antriebsmechanismus für ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil und ein Ansaugluftventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu sehen ist;
  • 1B eine schematische Ansicht, in der ein Großteil des Antriebsmechanismus aus 1A, wie in der 1A von unten gesehen, zu sehen ist, wobei zwei Ventile in ihrer jeweiligen Ausgangsposition sind;
  • 1C eine schematische Ansicht, in der Drehstellungen der jeweiligen Ventile zu sehen sind;
  • 2A bis 2C schematische Ansichten, welche denen aus den 1A bis 1C ähnlich sind, in denen das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil um einen vorgegebenen Winkel gedreht ist, wohingegen das Ansaugluftventil in seiner Ausgangsposition (einer maximal geöffneten Ventilstellung) gehalten wird;
  • 3A bis 3C schematische Ansichten, welche denen aus den 1A bis 1C ähnlich sind, in denen das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil zu einer maximal geöffneten Ventilstellung weitergedreht ist und das Ansaugluftventil zusammen mit der Drehung des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils zu seiner maximal geschlossenen Ventilstellung gedreht ist;
  • 4 ein Diagramm, in dem Öffnungsgrade des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerungsventils und des Ansaugluftventils bezüglich des Drehwinkels des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils zu sehen sind;
  • 5A bis 5C beispielhafte Ansichten, in denen die jeweilige Stellungen des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils und des Ansaugluftventils in den Betriebszuständen der „Steuerung bei geringer Dichte” und „Steuerung bei hoher Dichte” zu sehen sind, wohingegen die 5A bis 5C den jeweiligen Ventilstellungen entsprechen, die in den 1C bis 3C zu sehen sind;
  • 6 eine schematische Ansicht, in der eine allgemeine Struktur eines Ansaug- und Abgassystems eines Motors zu sehen ist;
  • 7 ein Diagramm, in dem ein Abgasrückführungsvorgang gemäß Programmen zur Steuerung von Hochdruck- und/oder Niederdruck-Abgasrückführungsbetrieb gezeigt ist;
  • 8A bis 8D schematische Ansichten, in denen jeweils Stellungen des Abgasrückführungssteuerventils und des Ansaugluftventils in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt sind;
  • 9 ein Diagramm, in dem eine Menge an Abgasrückführungsgas in Abhängigkeit eines Drehwinkels des Ansaugluftventils gezeigt ist;
  • 10A eine schematische Querschnittansicht, in der ein Antriebsmechanismus zu sehen ist, der dem in 1A entspricht;
  • 10B eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in 10A eingekreisten Abschnitts;
  • 10C eine vergrößerte Querschnittsansicht, in der ein gleitender Endabschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu sehen ist;
  • 11 eine schematische Querschnittsansicht, in der ein Antriebsmechanismus für ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil und ein Ansaugluftventil gemäß einer vierten Ausführungsform zu sehen ist;
  • 12 eine schematische Querschnittsansicht, in der ein Antriebsmechanismus für ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil und ein Ansaugluftventil gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zu sehen ist;
  • 13 eine schematische Ansicht, in der eine allgemeine Struktur eines Ansaug- und Abgassystems für einen Motor gemäß dem Stand der Technik zu sehen ist; und
  • 14 eine schematische Ansicht, in der eine allgemeine Struktur für ein Ansaug- und Abgassystem für einen Motor gemäß einem anderen Stand der Technik zu sehen ist.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 7 erklärt. In verschiedenen Ausführungsformen werden für identische oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Wie in 6 zu sehen ist, besteht eine Niederdruck (N-D)-Abgasrückführungsvorrichtung 1 aus einem Niederdruck (N-D)-Abgasrückführungskanal 4 zur Rückführung eines Teils eines Abgases eines Motors 2 als Abgasrückführungsgas zu einer Luftansaugseite (einem Abschnitt eines Ansaugluftkanals 3 mit geringem Unterdruck), einem Niederdruck (N-D)- Abgasrückführungssteuerventil 5 zur Einstellung eines Öffnungsgrads des Niederdruck(N-D)-Abgasrückführungskanals 4, um so die Durchflussmenge des Abgasrückführungsgases (EGR Menge) zu steuern, und einem Ansaugluftventil 6 zur Steuerung eines Öffnungsgrades des Ansaugluftkanals 3 an einem stromaufwärts eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Ansaugluftkanal 3 und dem Niederdruck-Abgasrückführungskanal 4 gelegenen Abschnitt.
  • Wie in den 1A bis 3A gezeigt ist, weist die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 einen elektrischen Stellantrieb 7 (als Beispiel eines Stellantriebs) zum Antreiben des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5, einen Wandlungsmechanismus 8 (eine Wandlungsvorrichtung) zur Umwandlung einer Abtriebscharakteristik des Stellantriebs 7 und eine Verbindungsvorrichtung 9 zum Antreiben des Ansaugluftventils 6 durch einen von dem Wandlungsmechanismus 8 umgewandelten Abtrieb auf.
  • Die Verbindungsvorrichtung 9 besteht aus einer Steuerscheibe 11, welche in einem Stück gemeinsam mit dem N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 drehbar ist, einem Arm 12, welcher in einem Stück gemeinsam mit dem Ansaugluftventil 6 drehbar is, und einem Verriegelungsmechanismus 16. Der Verrieglungsmechanismus 16 weist einen Verriegelungsstift 14, der in eine Öffnung 13 eingreift (eingeführt ist), wenn das Ansaugluftventil 6 zur maximalen Öffnung des Ansaugluftkanals 3 in seiner maximal geöffneten Stellung gehalten wird, und einen Hebel 15 auf, um den Verriegelungsstift 14 zum Arm 12 hin vorzuspannen.
  • Der Wandlungsmechanismus 8 besteht aus einer in der Steuerscheibe 11 ausgebildeten, von deren Drehzentrum beabstandeten Kurvennut 17 und aus einem auf dem Arm 12 vorgesehenen Mitnehmerstift 18, der so von dem Drehzentrum des Arms 12 beabstandet ist, dass der Mitnehmerstift 18 eine Kurvenbahn beschreibt.
  • Ein Nockenprofil der Kurvennut 17 ist in der folgenden Form ausgebildet. In einem ersten Winkelbereich (d. h. in einem Bereich zwischen Null und Z Grad) des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5, in dem das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 von seiner Ausgangstellung (einer Ventilstellung, in welcher der N-D Abgasrückführungskanal 4 maximal geschlossen ist, wie in den 1A bis 1C gezeigt ist) zu einer Zwischenstellung (einem Drehwinkel Z, wie in 4 und den 2A bis 2C gezeigt ist) bewegt (gedreht) wird, wird das Ansaugluftventil 6 in seiner Ausgangsstellung, d. h. in einer Ventilstellung, in welcher der Ansaugluftkanal 3 maximal geöffnet ist, gehalten.
  • In einem zweiten Winkelbereich (einem Bereich zwischen Z und 90 Grad), in dem das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 von seiner Zwischenstellung (der Z-Gradstellung) zu seiner maximal geöffneten Ventilstellung weitergedreht wird (wie in den 3A bis 3C gezeigt ist), wird das Ansaugluftventil 6 entsprechend der Drehung des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 von seiner für den Ansaugluftkanal 3 maximal geöffneten Ventilstellung zu seiner maximal geschlossenen Ventilstellung gedreht.
  • In der Steuerscheibe 11 ist eine Hebelanhebungsnocke 19 so ausgebildet, dass der Hebel 15 angehoben wird, wenn das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 in dem zweiten Winkelbereich (dem Bereich zwischen Z und 90 Grad) ist, um so den verriegelten Zustand des Verriegelungsstifts 14 freizugeben. Insbesondere wird der Verriegelungsstift 14 außer Eingriff mit der Öffnung 13 gebracht.
  • Im Folgenden wird die erste Ausführungsform im Detail näher erläutert. Ein Luftansaugsystem sowie ein Abgassystem des Motors 2 wird unter Bezug auf die 6 und 7 erläutert.
  • Der Motor 2 ist ein Dieselmotor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Ansaugluftkanal 3 zur Versorgung jeweiliger Zylinder mit Ansaugluft und einen Abgaskanal 22 zum Ausstoßen des in den Zylindern erzeugten Abgases in die Umgebungsluft aufweist.
  • Der Ansaugluftkanal 3 besteht aus Kanälen, welche durch ein Ansaugrohr, einen Ansaugkrümmer und Einlassöffnungen gebildet werden. Das Ansaugrohr ist ein Durchgangselement, welches einen Teil des Ansaugluftkanals 3 zwischen einem Lufteinlassabschnitt und dem Krümmer ausbildet. In dem Ansaugrohr ist ein Luftfilter 23 vorgesehen, um Staub aus der Luft zu entfernen, mit welcher der Motor 2 versorgt wird. Zusätzlich ist ein Ansaugluftsensor (Luftmengenmesser) zur Messung der Ansaugluftmenge, ein Kompressor 24 (ein Ansaugluft-Flügelrad) eines Turboladers, ein Ladeluftkühler 25 zur erzwungenen Abkühlung der Ansaugluft (deren Temperatur durch die Kompression der Ansaugluft erhöht wird) und ein Drosselventil 26 zur Einstellung der Ansaugluftmenge, mit der die Zylinder versorgt werden sollen und dergleichen mehr in dem Ansaugrohr vorgesehen.
  • Der Ansaugkrümmer ist eine Luftverteilungseinrichtung zur Verteilung der Luft, mit der die jeweiligen Zylinder aus dem Ansaugrohr versorgt werden sollen. Ein Druckausgleichbehälter 27 ist in dem Ansaugkrümmer vorgesehen, um Stöße und/oder Störungen der Ansaugluft zu verhindern, welche ansonsten den Ansaugluftsensor negativ beeinflussen würden. Die Einlassöffnungen sind in einem Zylinderkopf des Motors 2 vorgesehen, um die jeweiligen Zylinder mit der von dem Krümmer verteilten Ansaugluft zu versorgen.
  • Der Abgaskanal 22 besteht aus Kanälen, welche durch Auslassöffnungen, einen Auspuffkrümmer und einem Auspuffrohr ausgebildet werden. Die Auslassöffnungen sind ebenfalls in dem Zylinderkopf des Motors 2 ausgebildet, um das in den Zylindern erzeugte Abgas zu dem Auspuffkrümmer auszustoßen. Der Auspuffkrümmer ist ein Gassammelelement, um das von den jeweiligen Ausstoßöffnungen ausgestoßene Abgas zu sammeln. Weiterhin ist eine Abgasturbine 28 (ein Abgas-Flügelrad) des Turboladers an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Abgasausstoßabschnitt des Abgaskrümmers und dem Auspuffrohr vorgesehen. Das Auspuffrohr ist ein Durchgangselement um das Abgas, welches durch die Abgasturbine 28 hindurch geströmt ist, in die Umgebungsluft ausgestoßen. In dem Auspuffrohr ist ein DPF (Dieselrußpartikelfilter) 29 vorgesehen, um in dem Abgas enthaltene Partikel einzufangen. Zusätzlich sind in dem Auspuffrohr Abgastemperatursensoren 30 zur Erfassung der Temperatur des Abgases auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des DPF 29, ein Druckunterschiedssensor (nicht dargestellt) zur Erfassung eines Druckunterschieds zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des DPF 29 und ähnliches vorgesehen.
  • In dem Zylinderkopf sind Einlassöffnungen und Auslassöffnungen ausgebildet, in denen Einlassventile und Auslassventile vorgesehen sind, so dass jedes der Einlassventile jede der Auslassenden der Einlassöffnungen (jeder Grenzbereich zwischen der Einlassöffnung und einer Innenseite des Zylinders) öffnet und verschließt und entsprechend jedes der Auslassventile jede der Einlassenden der Auslassöffnungen (jeder Grenzbereich zwischen der Auslassöffnung und einer Innenseite des Zylinders) öffnet und verschließt.
  • Jeder Zylinder des Motors 2 führt wiederholt einen Ansaughub, einen Verdichtungshub, einen Arbeitshub und einen Ausstoßhub aus. Das Einlassventil wird am Beginn des Ansaughubs geöffnet (wenn ein Zylindervolumen entsprechend einer Abwärtsbewegung eines Kolbens vergrößert wird) und am Ende des Ansaughubs geschlossen (wenn eine Zunahme des Zylindervolumens als Folge der Beendigung der Abwärtsbewegung des Kolbens beendet wird). Infolge des oben beschriebenen Luftansaugvorgangs des Motors 2 wird in dem Ansaugluftkanal 3 eine Strömung der Ansaugluft erzeugt, wobei die Ansaugluft von dem Lufteinlassabschnitt in die Zylinder des Motors 2 strömt.
  • Das Auslassventil wird ähnlich der oben beschriebenen Weise am Beginn des Ausstoßhubs geöffnet (wenn ein Zylindervolumen entsprechend einer Aufwärtsbewegung eines Kolbens verkleinert wird) und am Ende des Ausstoßhubs geschlossen (wenn eine Abnahme des Zylindervolumens als Folge der Beendigung der Aufwärtsbewegung des Kolbens beendet wird). Daher wird durch den oben beschriebenen Luftausstoßvorgang des Motors 2 in dem Abgaskanal 22 eine Abgasströmung erzeugt, wobei das Abgas von dem Zylinder zu einem Gasausstoßabschnitt des Auspuffrohrs strömt.
  • Das Ansaugluft- und Abgassystem des Motors 2 weist, wie in 6 gezeigt ist, zusätzlich zu der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, eine Hochdruck (H-D)-Abgasrückführungsvorrichtung 31 auf.
  • Die H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 ist eine Abgasrückführungsvorrichtung die einen H-D-Abgasrückführungskanal 32 aufweist, welcher an seinem einen Ende mit einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskanals und an seinem anderen Ende an eine stromabwärtige Seite des Ansaugluftkanals 3 verbunden ist, so dass ein Teils des Abgases als Abgasrückführungsgas auf die stromabwärtige Seite des Ansaugluftkanals 3 zurückgeführt wird. In der H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 ist der Abgasdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Abgaskanals 22 höher als auf dessen stromabwärtiger Seite, wohingegen der Unterdruck auf der stromabwärtigen Seite des Ansaugluftkanals 3 größer ist als auf dessen stromaufwärtigen Seite, so dass eine größere Menge an Abgasrückführungsgas in die Zylinder des Motors 2 zurückgeführt werden kann. In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist der H-D Abgasrückführungskanal 32 einerseits mit dem Abgaskrümmer des Abgaskanals 22 und andererseits mit einem Druckausgleichsbehälter 27 des Ansaugluftkanals 3 verbunden.
  • In dem H-D-Abgasrückführungskanal 32 ist ein Hochdruck (H-D)-Abgasrückführungssteuerventil 33 zur Einstellung eines Öffnungsgrades des H-D-Abgasrückführungskanals 32 vorgesehen, um so die Strömungsmenge an Abgasrückführungsgas zu kontrollieren. Eine Hochdruck (H-D)-Abgasrückführungskühlvorrichtung 34 ist ebenso in dem H-D-Abgasrückführungskanal 32 vorgesehen, um das Abgasrückführungsgas, welches zur Luftansaugseite zurückgeführt wird, abzukühlen. Ein Umgehungskanal 35 ist an dem H-D-Abgasrückführungskanal 32 auf eine solche Weise vorgesehen, dass das zur Luftansaugseite zurückzuführende Abgasrückführungsgas die H-D-Abgasrückführungskühlvorrichtung 34 umgehen kann. Weiterhin ist ein Schaltventil 36 in dem H-D-Abgasrückführungskanal 32 vorgesehen, um einen Überfluss an Abgasrückführungsgas umzuleiten, so dass Abgasrückführungsgas entweder durch die H-D-Abgasrückführungskühlvorrichtung 34 oder durch den Umgehungskanal 35 strömen kann.
  • Das oben beschriebene H-D-Abgasrückführungssteuerventil 33, die H-D-Abgasrückführungskühlvorrichtung 34, der Umgehungskanal 35 und das Schaltventil 36 können im Voraus als Hochdruck-Abgasrückführungsmodul montiert werden, welches dann im Fahrzeug montiert werden kann. Die vorliegende Erfindung sollte es jedoch nicht auf ein solches Hochdruck-Abgasrückführungsmodul beschränkt werden.
  • Wie bereits oben beschrieben, ist die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 eine Abgasrückführungsvorrichtung welche einen N-D-Abgasrückführungskanal 4 aufweist, der an seinem einen Ende mit einer stromabwärtigen Seite des Abgaskanals 22 und an seiner anderen Seite mit einer stromaufwärtigen Seite des Ansaugluftkanals 3 verbunden ist, so dass ein weiterer Teil des Abgases ebenso als Abgasrückführungsgas zur stromaufwärtigen Seite des Ansaugluftkanals 3 zurückgeführt wird.
  • In der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 ist der Abgasdruck auf der stromabwärtigen Seite des Abgaskanals 22 niedriger als auf dessen stromaufwärtigen Seite, wohingegen der Unterdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Ansaugluftkanals 3 geringer ist als auf dessen stromabwärtigen Seite, so dass entsprechend eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas in die Zylinder des Motors 2 zurückgeführt werden kann. In der in 6 gezeigten Ausführungsform, ist der N-D-Abgasrückführungskanal 4 einerseits mit seinem einen Ende auf der stromabwärtigen Seite des DPF 29 mit dem Abgasrohr verbunden und andererseits mit seinem anderen Ende auf der stromaufwärtigen Seite des Kompressors 24 für den Turbolader mit dem Ansaugrohr verbunden.
  • Wie oben erklärt wurde, ist das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 in dem N-D-Abgasrückführungskanal 4 zur Einstellung eines Öffnungsgrads des N-D-Abgasrückführungskanals 4 vorgesehen, um so die Menge an Abgasrückführungsgas zu steuern. Weiterhin ist eine N-D-Abgasrückführungskühlungsvorrichtung 37 in dem N-D-Abgasrückführungskanal 4 vorgesehen, um das zur Rückführung zur Ansaugluftseite vorgesehene Abgasrückführungsgas abzukühlen.
  • Das Ansaugluftventil 6 (d. h. ein Unterdruck erzeugendes Ventil) ist in dem Ansaugrohr stromaufwärts des Verbindungsabschnitts zwischen dem N-D-Abgasrückführungskanal 4 und dem Ansaugrohr vorgesehen, damit an dem Verbindungsabschnitt des N-D Abgasrückführungskanals 4 ein Unterdruck erzeugt wird. Das Ansaugluftventil 6 ist so ausgelegt, dass ein Abschnitt des Ansaugluftkanals 3 (zum Beispiel etwa zehn Prozent des Ansaugluftkanals) selbst in dem Fall, dass das Ansaugluftventil 6 zu seiner maximal geschlossenen Ventilstellung bewegt ist, noch geöffnet werden kann (wie durch die gestrichelte Linie (Y) in 4 angedeutet ist).
  • Das oben angeführte N-D Abgasrückführungssteuerventil 5, die N-D-Abgasrückführungskühlvorrichtung 37 und das Ansaugluftventil 6 können im Voraus als Niederdruckabgasrückführungsmodul montiert werden, welches anschließend im Fahrzeug montiert wird. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf ein solches Niederdruckabgasrückführungsmodul beschränkt sein.
  • Sowohl die H-D Abgasrückführungskühlvorrichtung 34 als auch die L-D Abgasrückführungskühlvorrichtung 37 ist eine Gaskühlvorrichtung eines Wasserkühlungstyps, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser des Motors 2 und dem Hochtemperatur-Abgasrückführungsgas durchgeführt wird, um so das Hochtemperatur-Abgasrückführungsgas abzukühlen. Daher weist jede dieser Kühlvorrichtungen 34 und 37 einen Wärmetauscher zur Durchführung des Wärmeaustauschs zwischen dem des Motorkühlwassers und dem Abgasrückführungsgas auf.
  • Die Öffnungsrade des H-D-Abgasrückführungssteuerventils 33 und des Schaltventils 36 für die H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 sowie die Öffnungsgrade des L-D Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 für die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 werden von einer (nicht dargestellten) elektronischen Steuereinheit (ECU) gesteuert.
  • Die ECU ist eine elektronische Motorsteuervorrichtung, welche einen gut bekannten Mikrocomputer aufweist, der aus einer CPU zur Durchführung von Steuerungs- und Berechnungsprozessen, einer Speichervorrichtung (wie zum Beispiel einer ROM, RAM und so weiter) zum Speichern von verschiedenen Arten von Steuerprogrammen und Daten, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und ähnlichem besteht.
  • Die ECU führt auf der Grundlage der in der Speichervorrichtung gespeicherten Steuerprogramme und verschiedenen Sensorsignalen (wie zum Beispiel Betätigungssignalen von Bedienvorgängen des Fahrers, von verschiedenen Arten von Erfassungssensoren erfassten Signalen und anderem) eine Betriebssteuerung (einschließlich einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzung) des Motors 2 durch. Ein Abgasrückführungssteuerprogramm zur Durchführung von Betriebssteuerungen der H-D-Abgasrückführungsvorrichtungen 31 und der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 ist ebenfalls in der Speichervorrichtung der ECU gespeichert.
  • Das Abgasrückführungssteuerprogramm weist ein Kühlvorrichtungsschaltprogramm auf, nach dem das Schaltventil 36 basierend auf einem Aufwärmzustand des Motors 2 (zum Beispiel der Temperatur des Kühlwassers des Motors) betätigt wird. Das Abgasrückführungssteuerprogramm weist weiterhin ein Steuerprogramm für die Menge an Abgasrückführungsgas auf, nach dem die Öffnungsgrade des H-D-Abgasrückführungssteuerventils 33, des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 sowie der Öffnungsgrad des Ansaugluftventils 6 basierend auf einer Motordrehzahl und einer Motorlast (d. h. einem Motordrehmoment) gesteuert werden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb der Abgasrückführungsvorrichtung unter Bezug auf 7 erklärt. Gemäß dem Steuerprogramm für die Menge an Abgasrückführungsgas wird der Betrieb der Abgasrückführung wie folgt gesteuert:
    • (1) Für den Fall, dass ein Motorbetriebszustand in einem Bereich unterhalb einer gestrichelten Linie „α” in 7 liegt (insbesondere wenn das Motordrehmoment bezüglich der Motordrehzahl geringer ist als die gestrichelte Linie „α”), wird ein Betrieb der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 beendet, so dass der Betrieb der Abgasrückführung nur durch den Öffnungsgrad des H-D Abgasrückführungssteuerventils 33 der H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 durchgeführt wird. Genauer gesagt wird der N-D-Abgasrückführungskanal 4 von dem N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 geschlossen und der Öffnungsgrad des H-D-Abgasrückführungssteuerventils 33 in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment gesteuert.
    • (2) Für den Fall, dass der Motorbetriebszustand in einem Bereich zwischen der gestrichelten Linie „α” und einer gestrichelten Linie „β” in 7 liegt, wird der Betrieb der Abgasrückführung sowohl durch die Steuerung des Öffnungsgrads des H-D Abgasrückführungssteuerventils 33 der H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 als auch des Öffnungsgrads des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 durchgeführt. Genauer gesagt wird der Öffnungsgrad des H-D Abgasrückführungssteuerventils 33 der H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment gesteuert, wobei sowohl der Öffnungsgrad des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 als auch der Öffnungsgrad des Ansaugluftventils 6 der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment gesteuert werden.
    • (3) Für den Fall, dass der Motorbetriebszustand in einem Bereich oberhalb der gestrichelten Linie „β” in 7 liegt, wird der Betrieb der H-D-Abgasrückführungsvorrichtung 31 beendet, so dass der Betrieb der Abgasrückführung nur durch den Öffnungsgrad des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 durchgeführt wird. Genauer gesagt wird der H-D-Abgasrückführungskanal 32 von dem H-D-Abgasrückführungssteuerventil 33 geschlossen und der Öffnungsgrad des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 sowie des Ansaugluftventils 6 in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment gesteuert.
  • Da die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung das Abgas von einem Bereich des Abgaskanals mit geringem Druck zu dem Bereich des Ansaugluftkanals mit geringem Unterdruck zurückführt, ist eine Rückführung einer geringeren Menge an Abgasrückführungsgas durch die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung vorzuziehen. Mit anderen Worten ist es selbst dann verhältnismäßig schwierig für die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung (aus dem Stand der Technik), eine größere Menge an Abgasrückführungsgas zurückzuführen, wenn ein Motorbetriebszustand vorliegt, in dem die Rückführung einer größeren Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor durch die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung erforderlich ist.
  • Daher ist gemäß der Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ein Ansaugluftventil 6 in dem Ansaugluftkanal 3 vorgesehen, um so einen Unterdruck an einem Abschnitt zu erzeugen, zu dem das Abgasrückführungsgas zurückgeführt wird. Anschließend wird in dem Motorbetriebszustand, in dem die Rückführung einer größeren Menge an Abgasrückführungsgas durch die Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung notwendig ist, das Ansaugluftventil so angetrieben, dass es in eine Schließrichtung (einer Richtung zur Erzeugung eines größeren Unterdrucks) gedreht wird. Infolgedessen kann Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung 1 die größere Menge an zurückzuführendem Abgas zu steuern.
  • Die folgenden beiden Bedingungen sind für das Ansaugluftventil 6 notwendig:
    • (1) In einem Betriebszustand mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte, in dem über die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 eine geringere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückgeführt wird, wird das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten, um keinen Unterdruck zu erzeugen, während das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 zur Einstellung seiner Öffnungsstellung gedreht wird.
    • (2) In einem Betriebszustand mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte, in dem über die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 eine größere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückgeführt wird, wird das Ansaugluftventil 6 einhergehend mit einer Zunahme des Öffnungsgrads des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 in eine Schließrichtung des Ansaugluftkanals 3 gedreht, um den Unterdruck zu erhöhen.
  • Wie oben beschrieben, werden das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugventil 6 jeweils in Abhängigkeit von unabhängigen Motorbetriebszuständen gesteuert.
  • Gemäß der Vorrichtung nach dem Stand der Technik (wie in 14 gezeigt) ist es daher notwendig, jeweils den Stellantrieb J1 zum Antreiben des N-D- Abgasrückführungssteuerventils 5 und den Stellantrieb J2 zum Antreiben des Ansaugluftventils 6 vorzusehen, wodurch sich die Kosten, die Größe und das Gewicht erhöhen würden.
  • Im Folgenden wird die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, welche die oben beschriebenen Nachteile überwindet, unter Bezug auf die 1 bis 5 erklärt, wobei „oben” und „unten” in den 1A bis 3A nur zum Zweck der Erläuterung der Erfindung angezeigt sind.
  • In 4 zeigt eine durchgezogene Linie (X) den Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel des N-D Abgasrückführungssteuerungsventils 5 und dem Öffnungsgrad (Q) des Abgasrückführungskanals 4, wohingegen die gestrichelte Linie (Y) in 4 einen Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 und dem Öffnungsgrad (Q) des Ansaugluftkanals 3 zeigt.
  • Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 weist diese weiterhin einen elektrischen Stellantrieb 7 zum Antreiben des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 und die Verbindungsvorrichtung 9 zum Antreiben des Ansaugluftventils 6 durch Umwandlung der Abtriebscharakteristik des elektrischen Stellantriebs 7 durch den Wandlungsmechanismus 8 auf.
  • Das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 steuert die Menge an Abgasrückführungsgas durch Veränderung seines Drehwinkels (seines Öffnungsgrads) in dem N-D Abgasrückführungskanal 4, während das Ansaugventil 6 seinen Drehwinkel (seinen Öffnungsgrad) entsprechend in dem Ansaugluftkanal 3 verändert. Eine Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils, an welcher das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 befestigt ist, und eine Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils, an welcher das Ansaugluftventil 6 befestigt ist, sind in einer Richtung von oben nach unten, wie in den 1A bis 3A gezeigt ist, parallel zu einander angeordnet. Die Lagerwellen 41 und 42 werden von Lagerelementen (nicht dargestellt) in einem Gehäuse H, welches einen Teil des N-D-Abgasrückführungskanals 4 darstellt, drehbar gelagert. Wie oben beschrieben sind die Drehachsen des N-D- Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 parallel zueinander angeordnet.
  • Der elektrische Stellantrieb 7 besteht aus einem bekannten Elektromotor, welcher bei einer Zufuhr von elektrischer Leistung eine Antriebsleistung in Form einer Drehbewegung erzeugt. Der elektrische Stellantrieb 7 ist an einer Oberseite des Gehäuses H vorgesehen und treibt die Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils sowie über die Verbindungsvorrichtung 9 die Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils in einer Drehbewegung an. In der ersten Ausführungsform wird ein Gleichstrommotor als Elektromotor verwendet, so dass eine Steuerung des Drehwinkels möglich ist.
  • Der elektrische Stellantrieb 7 kann nur aus dem Elektromotor bestehen (insbesondere kann die Lagewelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils direkt von dem Elektromotor angetrieben werden) oder aus dem Elektromotor und einem zwischen dem Elektromotor und der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils vorgesehenen Drehzahlreduzierungsmechanismus bestehen (wie zum Beispiel einem mechanischen Untersetzungsgetriebe, so dass die Drehzahl des Motors reduziert und somit in Folge der Drehzahlreduzierung ein erhöhtes Drehmoment auf die Lagewelle 41 des Abgasrückführungsventils übertragen wird).
  • Die Verbindungsvorrichtung 9 ist an einer unteren Seite des Gehäuses H angeordnet, um das Ansaugluftventil 6 durch die Umwandlung der Abtriebscharakteristik des elektrischen Stellantriebs 7 über den Wandlungsmechanismus 8 anzutreiben. Die Verbindungsvorrichtung 9 besteht aus der Steuerscheibe 11, welche zusammen mit dem N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 gedreht wird (d. h. von der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils angetrieben wird), und dem Arm 12 zum Antreiben des Ansaugluftventils 6.
  • Die Steuerscheibe 11 ist an einem unteren Ende der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils befestigt, so dass die Steuerscheibe 11 zusammen mit dem N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 gedreht wird. Die Steuerscheibe 11 ist plattenförmig ausgebildet und aus einem Material mit einer hohen Abriebsfestigkeit (zum Beispiel Nylonharz) hergestellt. Die Steuerscheibe 11 ist im rechten Winkel zu der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils an dieser befestigt.
  • Der Arm 12 ist an einem unteren Ende der Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils befestigt, so dass der Arm 12 zusammen mit dem Ansaugluftventil 6 gedreht wird. Der Arm 12 ist als bandförmige Platte ausgebildet und aus einem Material mit einer hohen Abriebfestigkeit hergestellt (zum Beispiel Nylonharz). Der Arm 12 ist auf eine solche Weise im rechten Winkel an der Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils befestigt, dass sich ein drehbares Ende des Arms 12 in einem vorgegebenen Abstand in einer von oben nach unten verlaufenden Richtung mit der Steuerscheibe 11 überdeckt, wie in den 1A bis 3A gezeigt ist.
  • Die Verbindungsvorrichtung 9 weist weiterhin den Verriegelungsmechanismus 16 auf, mit dem das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung verriegelt (gehalten) ist.
  • Der Verriegelungsmechanismus 16 besteht aus einer in dem Arm 12 ausgebildeten Öffnung 13, wobei der Verriegelungsstift 14 in Abhängigkeit von einem Drehstellung des Arms 12 in die Öffnung 13 eingreift (eingeführt ist), und dem Hebel 15, um den Verriegelungsstift 14 zum Arm 12 hin vorzuspannen, der die Öffnung 13 aufweist.
  • Die in dem Arm 12 vorgesehene Öffnung 13 ist die Öffnung, in welche der Verriegelungsstift 14 zur Verriegelung des Ansaugluftventils 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung eingreifen soll. Insbesondere greift der Verriegelungsstift 14 dann in die Öffnung 13 ein (ist eingeführt), wenn der Arm 12 in eine Öffnungsrichtung des Ventils gedreht wird (im Uhrzeigersinn in den 1B bis 3B), um das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung zu verriegeln.
  • Der Hebel 15 ist aus einer elastisch verformbaren Blattfeder hergestellt, wobei seine Längsrichtung mit einer die Drehzentren der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungsventils und der Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils verbindenden Linie übereinstimmt. Genauer gesagt erstreckt sich der Hebel 15 in einer Richtung von der Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils zu der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungsventils.
  • Der zum Eingreifen in die in dem Arm 12 ausgebildete Öffnung 13 vorgesehene Stift 14 ist in einem Mittelabschnitt des Hebels 15 ausgebildet. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Verriegelungsstift 14 auf eine solche Weise ausgebildet, dass ein Teil des Federmaterials des Hebels 15 nach unten hervorsteht. Weiterhin ist an einem vorderen Ende des Hebels 15 (an der Seite, die näher an der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungsventils gelegen ist) ein gleitender Endabschnitt 43 ausgebildet, wobei der gleitende Endabschnitt 43 ebenfalls nach unten in Richtung auf eine obere Fläche der Steuerscheibe 11 hervorsteht, so dass er mit der oberen Fläche in Kontakt steht und auf dieser gleitet.
  • Das andere Ende (ein rechtes Ende, welches näher an der Lagerwelle 42 des Luftansaugventils ist) des Hebels 15 ist an dem Gehäuse H befestigt, so dass die Vorspannkraft an dem Hebel 15 so erzeugt wird, dass sowohl der Verriegelungsstift 14 als auch der gleitende Endabschnitt 43 nach unten vorgespannt werden (in Richtung auf die Öffnung 13 bzw. in Richtung auf die obere Fläche der Steuerscheibe 11).
  • Der Hebel 15 ist so ausgelegt, dass die Vorspannkraft auch dann noch geringfügig auf den Verriegelungsstift 14 einwirkt, nachdem der Verriegelungsstift 14 in die Öffnung 13 eingreift (eingeführt ist) (in dem Zustand, in dem das Ansaugluftventil in seiner maximal geöffneten Ventilstellung verriegelt ist). Infolgedessen kann ein instabiler Zustand des Verriegelungsmechanismus 16 verhindert werden. Zusätzlich kann selbst für den Fall, dass ungewöhnlich hohe Druckpulse in dem N-D Abgasrückführungskanal 3 erzeugt werden, ein Vibrieren des Ansaugluftventils 6 verhindert werden, da das Ansaugluftventil 6 fest in seinem verriegelten Zustand verriegelt ist.
  • Der Wandlungsmechanismus 8 zur Umwandlung der Abtriebscharakteristik des Stellantriebs 7 besteht aus der in der Steuerscheibe 11 von deren Drehzentrum beabstandet ausgebildeten Kurvennut 17 und dem in dem Arm 12 von dessen Drehzentrum beabstandet vorgesehenen Mitnehmerstift 18, wobei der Mitnehmerstift 18 die Antriebskraft von der Kurvennut 17 in Abhängigkeit von der Drehstellung der Steuerschreiber 11 erhält.
  • Der Mitnehmerstift 18 besteht aus einer Welle 44, welche an einem drehenden Ende des Arms 12 befestigt ist und sich nach unten erstreckt, und einer Laufrolle 45, welche drehbar an der Welle 44 befestigt ist. Die Laufrolle 45 ist eines von mehreren Beispielen zur Neutralisierung von unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten. Die Welle 44 kann einstückig mit dem Arm 12 ausgebildet sein (oder getrennt ausgebildet, aber mit diesem verbunden sein).
  • Ein Außenumfang der Laufrolle 45 kann fassförmig ausgebildet sein, so dass ein Mittelabschnitt davon ausgewölbt ist und beide Seitenabschnitte sich verjüngen. Infolgedessen kann die fassförmige Laufrolle 45 selbst für den Fall, dass die Steuerscheibe 11 im Verhältnis zu dem Arm 12 geringfügig schräg gestellt ist, eine solche Schrägstellung neutralisieren, so dass die Laufrolle 45 dauerhaft mit der Kurvennut 17 in Kontakt steht.
  • Ein Nockenprofil der Kurvennut 17 zum Aufbringen der Antriebskraft auf den Mitnehmerstift 18 wird durch zwei Nut-Teile ausgebildet.
  • Ein erster Teil der Nut ist bogenförmig ausgebildet, wobei der Bogen ein Drehzentrum aufweist, welches mit dem Drehzentrum der Steuerscheibe 11 zusammenfällt. Während die Steuerscheibe 11 in dem ersten Winkelbereich (0 bis Z Grad) des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 gedreht wird, in welchem sich der Mitnehmerstift 18 entlang dem ersten Abschnitt der Nut 17 bewegt, insbesondere wenn das N-D Abgasrückführungssteuerventil von seiner Ausgangsventilstellung (d. h., wenn der Drehwinkel null Grad beträgt, wie in den 1B, 1C oder 5A zu sehen ist) zu der zwischenliegenden Ventilstellung gedreht wird (d. h., wenn der Drehwinkel Z Grad beträgt, wie in den 2B, 2C oder 5B zu sehen ist), wird das Ansaugluftventil 6 an seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten (wie in den 5A oder 5B zu sehen ist).
  • Ein zweiter Teil der Nut ist entweder bogenförmig oder geradlinig auf eine solche Weise ausgebildet, dass sich der Abstand zwischen der Nut und dem Drehzentrum der Steuerscheibe 11 allmählich vergrößert, wenn die Steuerscheibe 11 von der Zwischenstellung (der Z-Gradstellung) des Ventils weitergedreht wird. Insbesondere in dem zweiten Winkelbereich (von Z bis 90 Grad) des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5, bei dem das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 von der Zwischenstellung des Ventils (2D, 2C oder 5D) zu der maximal geöffneten Ventilstellung (3B, 3C oder 5C) gedreht wird, wird der Arm 12 zusammen mit der Drehung des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 gedreht, so dass das Ansaugluftventil in Schließrichtung des Ventils für den Ansaugluftkanal 3 von seiner Ausgangsstellung (5A oder 5B) zu seiner maximal geschlossenen Ventilstellung (5C) gedreht wird.
  • Auf der oberen Fläche der Steuerscheibe 11 ist eine Hebel-Anhebungsnocke 19 vorgesehen, so dass ein vorderes Ende des Hebels 15 innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der Steuerscheibe 11 angehoben wird (d. h., dem zweiten Winkelbereich von Z bis 90 Grad des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5). Infolgedessen wird der Verriegelungsstift 14 aus seinem Eingriff mit der Öffnung 13 herausgenommen. Der an dem vorderen Ende des Hebels 15 ausgebildete gleitende Endabschnitt 43 sowie die auf der Steuerscheibe 11 ausgebildete Hebel-Anhebungsnocke 19 bilden einen Entriegelungsmechanismus.
  • [Betriebsweise eines Modus mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte]
  • Ein Betriebsmodus mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte, in dem eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas über die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu dem Motor 2 zurückgeführt wird, ist erforderlich, wenn sich der Betriebszustand des Motors in einem Zustand einer hohen Belastung des Motors 2 befindet (zum Beispiel, wenn der Motorbetriebszustand in einem Bereich oberhalb der gestrichelten Linie „β” in 7 liegt). In dem Betriebsmodus mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte wird die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 von der ECU auf die folgende Weise betrieben:
    • (1) Zunächst bestimmt die ECU, ob das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird. Die ECU bestimmt mit anderen Worten, ob sich die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 in dem „Betriebsmodus mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte” oder in dem „Betriebsmodus mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte” befindet.
    • (2) Wenn die ECU feststellt, dass das Ansaugluftventil 6 nicht in der maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird (insbesondere wenn sich die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in dem „Betriebszustand mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte” befindet), betätigt die ECU den elektrischen Stellantrieb 7, um das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 so zu drehen, dass sein Drehwinkel (d. h. der Öffnungsgrad des Abgasrückführungskanals 4) kleiner wird als Z-Grad. Dann wird das Ansaugluftventil 6, wie in den 2A bis 2C (oder 5B) dargestellt ist, zu seiner maximal geöffneten Ventilstellung gedreht und von dem Verriegelungsmechanismus 16 in der maximal geöffneten Ventilstellung verriegelt. Infolgedessen wird der Betriebsmodus der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu dem „Betriebszustand mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte” geändert.
    • (3) In dem Zustand, bei dem das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung verriegelt ist (d. h. in dem Zustand, bei dem der Betriebsmodus der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu dem „Betriebsmodus mit einer geringen Abgasrückführungsgasdichte” geändert wird) wird der Arm 12 selbst dann nicht von dem Nockenprofil der Kurvennut 17 bewegt, wenn die Steuerscheibe 11 in dem ersten Winkelbereich von Null bis Z Grad des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 gedreht wird. Dies bedeutet, dass es möglich ist, die Menge an Abgasrückführungsgas durch Drehung des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 durch den elektrischen Stellantrieb 7 zu steuern. Insbesondere steuert die ECU, wie in 5B gezeigt ist, die Drehung des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5, wobei das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird. Entsprechend kann eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas durch die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in den Motor 2 zurückgeführt werden.
  • [Betriebsweise des Modus mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte]
  • Der Betriebsmodus mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte, bei dem eine größere Menge an Abgasrückführungsgas von der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in den Motor 2 zurückgeführt wird, ist erforderlich, wenn sich der Betriebszustand des Motors in einem Zustand einer mittleren Belastung des Motors 2 befindet (zum Beispiel wenn der Motorbetriebszustand in einem Bereich zwischen der gestrichelten Linie „α” und „β” in 7 liegt). In dem Betriebsmodus einer hohen Abgasrückführungsgasdichte wird die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 auf die folgende Weise von der ECU betrieben:
    • (1) Zunächst bestimmt die ECU, ob das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird. Die ECU bestimmt mit anderen Worten, ob sich die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 in dem „Betriebszustand mit einer niedrigen Abgasrückführungsgasdichte” oder in dem „Betriebszustand mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte” befindet.
    • (2) Wenn die ECU feststellt, dass das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird (insbesondere ob sich die N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in dem „Betriebszustand mit einer niedrigen Abgasrückführungsgasdichte” befindet), betätigt die ECU den elektrischen Stellantrieb 7, um das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 so zu drehen, dass sein Drehwinkel (d. h. der Öffnungsgrad des Abgasrückführungskanals 4) größer wird als Z-Grad. Dann wird das Ansaugluftventil 6, wie in den 3A bis 3C (oder 5C) dargestellt ist, von dem Verriegelungsmechanismus 16 aus seinem verriegelten Zustand freigegeben und die Antriebskraft von der Kurvennut 17 auf den Arm 12 übertragen. Infolgedessen wird der Betriebsmodus der Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu dem „Betriebszustand mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte” geändert.
    • (3) In dem Zustand, bei dem das Ansaugluftventil 6 aus seinem verriegelten Zustand freigegeben wird (d. h. in dem Zustand, bei dem der Betriebsmodus der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu den Betriebsmodus mit einer hohen Abgasrückführungsgasdichte” geändert wird), wird der Arm 12 von dem Nockenprofil der Kurvennut 17 bewegt, wenn die Steuerscheibe 11 in dem zweiten Winkelbereich von Z bis 90 Grad des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 gedreht wird.
  • Dies bedeutet, dass es für die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 möglich wird, nicht nur die Menge an Abgasrückführungsgas durch Drehen des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5, sondern auch die Erzeugung von Unterdruck durch Drehung des Ansaugluftventils 6 (in einer Schließrichtung des Ventils) zu steuern, wobei beide Ventile von dem elektrischen Stellantrieb 7 betätigt werden. Insbesondere steuert die ECU, wie in 5C gezeigt ist, die Drehung des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 zur selben Zeit. Entsprechend kann eine größere Menge an Abgasrückführungsgas von der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 in den Motor 2 zurückgeführt werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist es möglich, mit einem einzigen elektrischen Stellantrieb 7
    • (a) das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 zu drehen, während das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird, so dass eine kleinere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückgeführt wird, und
    • (b) das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6 zur selben Zeit zu drehen, so dass eine größere Menge an Abgasrückführungsgas in den Motor 2 zurückgeführt wird.
  • Es ist mit anderen Worten möglich, mit einem einzigen elektrischen Stellantrieb 7 sowohl das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 als auch das Ansaugluftventil 6 zu steuern und sowohl die für das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 als auch die für das Ansaugluftventil 6 erforderlichen charakteristischen Eigenschaften zu erfüllen.
  • Es ist entsprechend möglich, eine mögliche Erhöhung der Kosten der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu verhindern und ebenfalls eine Abgasrückführungsvorrichtung mit einer geringen Größe und einem geringem Gewicht zu realisieren.
  • Gemäß der N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 sind die Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils und die Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils parallel zu einander angeordnet, wobei die Steuerscheibe 11 und der Arm 12 jeweils an der Lagerwelle 41 des Abgasrückführungssteuerventils und der Lagerwelle 42 des Ansaugluftventils im rechten Winkel befestigt sind.
  • Infolgedessen kann der Aufbau der Verbindungsvorrichtung 9, welche den Wandlungsmechanismus 8 aufweist, einfacher gestaltet werden, weshalb der Zusammenbau und/oder die Inspektion zur Aufrechterhaltung der zuverlässigen Funktionsweise der Verbindungsvorrichtung 9 einfacher ist.
  • Darüber hinaus ist gemäß der obigen N-D-Abgasrückführungsvorrichtung 1 die Laufrolle 45 drehbar an dem Mitnehmerstift 18 zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Steuerscheibe 11 auf den Arm 12 angeordnet, wobei der Außenumfang der Laufrolle 45 fassförmig ausgebildet ist.
  • Infolgedessen kann die fassförmige Laufrolle 45 selbst für den Fall, dass die Steuerscheibe 11 geringfügig gegenüber dem Arm 12 schräggestellt ist, eine solche Schrägstellung neutralisieren, so dass die Laufrolle 45 dauerhaft in Kontakt mit der Kurvennut 17 steht, um die Erzeugung eines Klapperns zu unterdrücken.
  • Die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist einen Verriegelungsmechanismus 16 auf, durch den das Ansaugluftventil 6 in seiner maximal geöffneten Ventilstellung verriegelt wird.
  • Infolgedessen kann ein Vibrieren des Ansaugluftventils 6 selbst dann verhindert werden, wenn eine ungewöhnlich hohe Druckschwingung in dem Ansaugluftkanal 3 erzeugt wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die 8A bis 8D und 9 erklärt. In den Zeichnungen werden für dieselben oder ähnliche Bauteile und/oder Abschnitte der ersten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Die zweite Ausführungsform bezieht sich auf eine Veränderung des von dem ECU durchgeführten Steuerprogramms. Genauer gesagt bezieht sich die zweite Ausführungsform auf das Steuerprogramm für den Betriebsmodus mit einem hohen Abgasrückführungsgasdruck, in dem eine größere Menge an Abgasrückführungsgas von der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 zu dem Motor 2 zurückgeführt wird.
  • Gemäß dem Steuerprogramm für Hochdruck- und/oder Niederdruck-Abgasrückführungsgasmengen wird die Menge an Abgasrückführungsgas sowohl in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Ansaugluftventils 6 bezüglich seiner maximal geöffneten Ventilstellung (in Schließrichtung des Ventils) als auch des Öffnungsgrads des N-D Abgasrückführungssteuerventils 5 bezüglich seiner maximal geschlossenen Ventilstellung (in Öffnungsrichtung des Ventils) gesteuert.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel unter Bezug auf die 8A bis 8D erklärt.
  • Wenn das Ansaugluftventil 6 von der maximal geöffneten Ventilstellung zu der geschlossenen Ventilstellung gedreht wird, gibt es zwei Drehrichtungen:
    • (1) eine erste Richtung: eine stromaufwärtige Seite 6A des Ansaugluftventils 6 wird in eine Richtung bewegt, in der sie sich dem N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 annähert, wie in den 8A oder 8C gezeigt ist, wobei sich das Ansaugluftventil 6 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht; und
    • (2) eine zweite Richtung: die stromaufwärtige Seite 6A des Ansaugluftventils 6 wird in eine Richtung bewegt, in der sie sich von dem N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 entfernt, wie in den 8B oder 8D gezeigt ist, wobei sich das Ansaugluftventil 6 im Uhrzeigersinn dreht.
  • Auf eine ähnliche Weise gibt es zwei Drehrichtungen, wenn sich das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 von der geschlossenen Ventilstellung zu der geöffneten Ventilstellung dreht:
    • (1) eine erste Richtung: eine Seite 5A des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 (welche näher an dem Ansaugluftventil 6 ist) wird in eine Richtung bewegt, in der sie sich von den Ansaugluftventil 6 entfernt, wie in den 8A oder 8B zu sehen ist, wobei sich das N-D Abgasrückführungssteuerventil 5 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht; und
    • (2) eine zweite Richtung: die Seite 5A des N-D-Abgasrückführungssteuerventils 5 wird in eine Richtung bewegt, in der sie sich dem Ansaugluftventil 6 annähert, wie in den 8C oder 8D gezeigt ist, wobei sich das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 im Uhrzeigersinn dreht.
  • Dem entsprechend gibt es vier Kombinationen (wie unten aufgeführt) der Drehrichtungen für das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 und das Ansaugluftventil 6, wie in den 8A bis 8D dargestellt ist:
    Eine erste Kombination (im Folgendem auch als Modell A bezeichnet) ist in 8A dargestellt, in welcher das Ansaugluftventil 6 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird (die stromaufwärtige Seite 6a nähert sich dem N-D Abgasrückführungssteuerventil 5), während das N-D-Abgasrückführungssteuerventil 5 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird (die Seite 5a entfernt sich von dem Ansaugluftventil 6).
  • Eine zweite Kombination (im Folgenden auch als Modell B bezeichnet) ist in 8B dargestellt, in welcher das Ansaugluftventil 6 im Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die stromaufwärtige Seite 6a von dem Abgasrückführungssteuerventil 5 entfernt), während das Abgasrückführungssteuerventil 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die Seite 5a von dem Ansaugluftventil 6 entfernt).
  • Eine dritte Kombination (im Folgenden auch als Modell C bezeichnet) ist in 8C dargestellt, in welcher das Ansaugluftventil 6 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die stromaufwärtige Seite 6a dem Abgasrückführungssteuerventil 5 annähert), während das Abgasrückführungssteuerventil 5 im Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die Seite 5a dem Ansaugluftventil 6 annähert).
  • Eine vierte Kombination (im Folgenden auch als Modell D bezeichnet) ist in 8D dargestellt, in welcher das Ansaugluftventil 6 im Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die stromaufwärtige Seite 6a von dem Abgasrückführungssteuerventil 5 entfernt), während das Abgasrückführungssteuerventil 5 ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht wird (wobei sich die Seite 5a den Ansaugluftventil 6 annähert).
  • In den folgenden Fällen ist die Menge an Abgasrückführungsgas der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 unterschiedlich:
    • (1) wenn die stromaufwärtige Seite 6a in eine Richtung bewegt wird, in der sie sich dem Abgasrückführungssteuerventil 5 annähert (d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn in den 8A und 8C), und
    • (2) wenn die stromaufwärtige Seite 6a in eine Richtung bewegt wird, in der sie sich von den Abgasrückführungssteuerventil 5 entfernt (d. h. im Uhrzeigersinn in 8B und 8D).
  • Auf eine ähnliche Weise ist die Menge an Abgasrückführungsgas der N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 in den folgenden Fällen unterschiedlich:
    • (3) wenn die Seite 5a des Abgasrückführungssteuerventils 5 in eine Richtung bewegt wird, in der sie sich von dem Ansaugluftventil 6 entfernt (d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn in 8A und 8B), und
    • (4) wenn die Seite 5a des Abgasrückführungssteuerventils 5 in eine Richtung bewegt wird, in der sie dem Ansaugluftventil 6 näher gebracht wird (d. h. in im Uhrzeigersinn gesetzter Richtung: 8C und 8D).
  • Wie oben beschrieben und in 9 gezeigt ist, ist die Menge an Abgasrückführungsgas selbst dann unterschiedlich, wenn die Öffnungsgrade des Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 in diesen Fällen dieselben sind, wenn die Bewegungsrichtungen des Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 wie in den oben beschriebenen Modellen A bis D unterschiedlich sind. Die Bezugszeichen A bis D in 9 entsprechen jeweils den oben beschriebenen Modellen A bis D.
  • Die ECU steuert daher die Tätigkeit des Abgasrückführungssteuerventils 5 und des Ansaugluftventils 6 unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Aspekts, so dass unerwünschte Situationen, in denen die Menge an Abgasrückführungsgas in Abhängigkeit von Unterschieden in der Bewegungsrichtung der Ventile verändert wird, vermieden werden.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Modell C (8C) auf die N-D Abgasrückführungsvorrichtung 1 angewendet, so dass eine größtmögliche Menge an Abgasrückführungsgas mit demselben Öffnungsgrad des Ansaugluftventils 6 erhalten werden kann. Infolgedessen kann eine Abnahme der Menge an Ansaugluft und somit eine mögliche Verringerung der Motorleistung vermieden werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform unter Bezug auf die 10A bis 10C erklärt.
  • 10A entspricht der 1A und ein in 10A eingekreister Abschnitt ist in 10B in einem vergrößerten Maßstab dargestellt. Wie bereits oben ausgeführt wurde, ist der gleitende Endabschnitt 43 gemäß der ersten Ausführungsform einstückig mit dem Hebel 15 ausgebildet. Genauer gesagt ist der gleitende Endabschnitt 43 an dem vorderen Ende des Hebels 15 als eine abwärts in Richtung der Steuerscheibe 11 hervorstehende, halbkugelförmige Erhebung ausgebildet.
  • Wie in 10C dargestellt ist, wird gemäß der dritten Ausführungsform eine Kugel 46 als gleitender Endabschnitt 43 verwendet. Genauer gesagt ist eine nach oben gerichtete halbkugelförmige Erhebung 47 an dem vorderen Ende des Hebels 15 ausgebildet (in einer der Steuerscheibe 11 entgegengesetzten Richtung), wobei die Kugel 46 im Inneren der Erhebung 47 drehbar so angeordnet ist, dass die Kugel 46 den gleitenden Endabschnitt 43 darstellt.
  • Infolgedessen kann ein Reibungswiderstand zwischen der Steuerscheibe 11 und dem gleitenden Endabschnitt 43 verringert werden, um somit eine Abnutzung der Steuerscheibe 11 zu vermeiden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf 11 erläutert.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Verriegelungsstift 14 einstückig mit dem Hebel 15 ausgebildet. Genauer gesagt ist der Verriegelungsstift 14 an einem zwischenliegenden Abschnitt des Hebels 15 in einer in etwa kugelförmigen Gestalt so ausgebildet, dass ein Teil des Materials des Hebels 15 nach unten hervorsteht (auf der der Steuerscheibe zugewandten Seite).
  • Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Verriegelungsstift 14 als separates Element ausgeführt und an dem Hebel 15 befestigt.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf 12 erläutert.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Verriegelungsstift 14 einstückig mit dem Hebel 15 ausgebildet oder an diesem befestigt, so dass sich der Verriegelungsstift 14 nur nach unten erstreckt.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform ist an dem sich nach unten erstreckenden Verriegelungsstift 14 eine sich nach oben erstreckende Führungswelle 48 vorgesehen. In dem Gehäuse H ist eine Führungsöffnung 49 so vorgesehen, dass die Führungswelle 48 verschiebbar in die Führungsöffnung 49 eingeführt wird.
  • Als Folge davon, dass die Führungswelle 48 verschiebbar in der Führungsöffnung 49 in dem Gehäuse A eingeführt wird, kann eine seitliche Bewegung des Verrieglungsstifts 14 verhindert werden, so dass das Ansaugluftventil 6 sicher in seiner verriegelten Stellung (der maximal geöffneten Ventilstellung) gehalten werden kann.
  • Dementsprechend kann ein Vibrieren des Ansaugluftventils 6 selbst dann verhindert werden, wenn eine ungewöhnlich hohe Druckschwingung in dem Abgasrückführungskanal 3 erzeugt wird.
  • In den obigen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf die Ansaug- und Abgassysteme eines Motors 2 angewendet, der einen Turbolader aufweist. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Motortypen, insbesondere auf ein Ansaug- und Abgassystem eines Motors, welcher anstelle eines Turboladers einen Kompressor aufweist, oder auf das Ansaug- und Abgassystem eines Motors, welcher keinen Turbolader oder keinen Kompressor aufweist, angewendet werden.
  • Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewendet wird, welcher einen Kompressor aufweist, ist ein Abschnitt des Ansaugluftkanals mit einem geringem Unterdruck ein stromaufwärts des Kompressors gelegener Abschnitt des Ansaugluftkanals. Wenn die vorliegende Erfindung andererseits auf einen Motor angewendet wird, welcher keinen Kompressor aufweist, ist der Abschnitt des Ansaugluftkanals mit einem geringem Unterdruck ein stromaufwärts eines Drosselventils gelegener Abschnitt des Ansaugluftkanals.
  • In den obigen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf das Ansaug- und Abgassystem eines Dieselmotors angewendet. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Motortypen als auf Dieselmotoren angewendet werden (zum Beispiel auf einen Benzinmotor).
  • In den obigen Ausführungsformen wird die Laufrolle 45 als ein Beispiel zur Neutralisierung von unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten verwendet. Es kann jedoch ein Kugellager verwendet werden, von dem ein Außenring eine Schrägstellung der Steuerscheibe 11 neutralisieren kann (einer relativen Schrägstellung zwischen der Steuerscheibe 11 und dem Arm 12).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2008-150955 [0007]
    • - JP 2007-132305 [0018]
    • - JP 2007-092664 [0018]

Claims (8)

  1. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung für einen Motor, die aufweist: einen Niederdruck-Abgasrückführungskanal (4) zur Rückführung eines Teils eines Abgases des Motors (2) als Abgasrückführungsgas zu einem Abschnitt eines Ansaugluftkanals (3) des Motors (2) mit geringem Unterdruck; ein Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5), das in dem Niederdruck-Abgasrückführungskanal (4) zur Steuerung der Menge an Abgasrückführungsgas durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils (5) vorgesehen ist; ein Ansaugluftventil (6), das in dem Ansaugluftkanal (3) mit geringem Unterdruck stromaufwärts von einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Niederdruck-Abgasrückführungskanal (4) und dem Ansaugluftkanal (3) mit geringem Unterdruck zur Steuerung der Menge an Ansaugluft durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Ansaugluftventils (6) vorgesehen ist; einen Stellantrieb (7) zum Antreiben des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils (5); und eine Verbindungsvorrichtung (9) mit einem Wandlungsmechanismus (8) zur Umwandlung einer Abtriebscharakteristik des Stellantriebs (7), wobei die Verbindungsvorrichtung (9) das Ansaugluftventil (6) durch einen von dem Wandlungsmechanismus (8) umgewandelten Abtrieb antreibt.
  2. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) die Menge an Abgasrückführungsgas durch Verändern seines Drehwinkels steuert, das Ansaugluftventil (6) den auf einer stromabwärtingen Seite des Ansaugluftventils (6) erzeugten Unterdruck durch Verändern seines Drehwinkels steuert, und Ventillagerwellen (41, 42) für das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) und das Ansaugluftventil (6) parallel zueinander angeordnet sind.
  3. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verbindungsvorrichtung (9) eine Steuerscheibe (11), die sich zusammen mit dem Abgasrückführungssteuerventil (5) dreht, und einen Arm (12), der sich zusammen mit dem Ansaugluftventil (6) dreht, aufweist, wobei die Steuerscheibe (11) und der Arm (12) über den Wandlungsmechanismus (8) miteinander in Wirkverbindung stehen und die Steuerscheibe (11) und der Arm (12) an jeweiligen Ventillagerwellen (41, 42) für die Steuerscheibe (11) und für den Arm (12) im rechten Winkel angebracht sind.
  4. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Wandlungsmechanismus (8) eine in der Steuerscheibe (11) von deren Drehzentrum beabstandet ausgebildete Kurvennut (17) und einen in dem Arm (12) von dessen Drehzentrum beabstandet vorgesehenen Mitnehmerstift (18) aufweist, der, um eine Antriebskraft von der Kurvennut (17) zu erhalten, in die Kurvennut (17) wirksam eingreift, und der Arm (12) und das Ansaugluftventil (6) von der Antriebskraft, die der Mitnehmerstift (18) erhält, gedreht werden.
  5. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Mitnehmerstift (18) ein drehbares Element (45) zur Neutralisierung von Unterschieden an Drehgeschwindigkeiten aufweist, das durch den Arm (12) drehbar gelagert wird, und das drehbare Element (45) aus einer Laufrolle (45) mit einem fassförmig ausgebildeten Außenumfang, dessen Mittelabschnitt ausgewölbt ist und dessen beiden Seitenteile davon sich verjüngen, oder aus einem Kugellager mit einem Außenring, der eine relative Schrägstellung zwischen dem Arm (12) und der Steuerscheibe (11) neutralisiert, besteht.
  6. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbindungsvorrichtung (9) einen Verriegelungsmechanismus (16) aufweist, um das Ansaugluftventil (6) an seiner maximal geöffneten Ventilstellung zu verriegeln, und der Verriegelungsmechanismus (16) eine in der Verbindungsvorrichtung (9) vorgesehene Entriegelungsvorrichtung aufweist, um das Ansaugluftventil (6) aus seinem verriegelten Zustand freizugeben, wenn das Ansaugluftventil (6) von der maximal geöffneten Ventilstellung in eine Schließrichtung des Ventils gedreht wird.
  7. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ansaugluftventil (6) von der maximal geöffneten Ventilstellung in eine Schließrichtung des Ventils gedreht wird, das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) von einer maximal geschlossenen Ventilstellung in eine Öffnungsrichtung des Ventils gedreht wird und die Menge an Abgasrückführungsgas sowohl in Abhängigkeit von einem Öffnungsgrad des Ansaugluftventils (6) bezüglich seiner maximal geöffneten Ventilstellung als auch in Abhängigkeit von einem Öffnungsgrad des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils (5) bezüglich seiner maximal geschlossenen Ventilstellung gesteuert wird.
  8. Niederdruck-Abgasrückführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsvorrichtung (9) eine mit dem Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) zusammen drehende Steuerscheibe (11), einen mit dem Ansaugluftventil (6) zusammen drehenden Arm (12) und einen Verriegelungsmechanismus (16) aufweist; der Verriegelungsmechanismus (16) einen Verriegelungsstift (14), der in eine in dem Arm (12) ausgebildete Öffnung (13) eingreift, wenn das Ansaugluftventil (6) in seiner maximal geöffneten Ventilstellung ist, und einen Hebel (15), um den Verriegelungsstift (14) zum Arm (12) hin vorzuspannen, aufweist; der Wandlungsmechanismus (8) eine in der Steuerscheibe (11) ausgebildete, von deren Drehzentrum beabstandete Kurvennut (17) und einen in dem Arm (12) vorgesehenen, von dessen Drehzentrum beabstandeten und in die Kurvennut (17) eingreifenden Mitnehmerstift (18) aufweist, um eine Antriebskraft von der Kurvennut (17) zu erhalten; ein Nockenprofil der Kurvennut (17) in einer solchen Form ausgebildet ist, dass das Ansaugluftventil (6) in einem ersten Winkelbereich des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils (5), in dem das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) von seiner maximal geschlossenen Ventilstellung zu einer vorgegebenen Ventilöffnungsstellung (Z) gedreht wird, in seiner maximal geöffneten Ventilstellung gehalten wird, während das Ansaugluftventil (6) in einem zweiten Winkelbereich des Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventils (5), in dem das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) von der vorgegebenen Ventilöffnungsstellung (Z) zu seiner maximal geöffneten Ventilstellung gedreht wird, von der maximal geöffneten Ventilstellung zu einer den Ansaugluftkanal (3) schließenden Stellung gedreht wird, und in der Steuerscheibe (11) eine Hebelanhebungsnocke (19) ausgebildet ist, um den Hebel (15) so zu drücken, dass der Verriegelungsstift (14) nur dann außer Eingriff mit der Öffnung (13) gebracht wird, wenn sich das Niederdruck-Abgasrückführungssteuerventil (5) in dem zweiten Winkelbereich befindet.
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