DE102016112403B4 - Control device for an internal combustion engine and method for operating such - Google Patents
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Abstract
Regelvorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine mit:- einem Abgaskanal (18),- einem Abgasrückführkanal (22), über welchen Abgas aus dem Abgaskanal (18) in einen Ansaugkanal rückführbar ist,- einem Gehäuse (14), in dem der Abgaskanal (18) und der Abgasrückführkanal (22) ausgebildet sind,- einem Abgasrückführkühler (26), welcher in dem Abgasrückführkanal (22) angeordnet ist und der das rückgeführte Abgas kühlt,- einer als Drehachse (36) dienenden Welle (34), die im Gehäuse (14) bezüglich des rückgeführten Abgases stromaufwärts einer Abzweigung des Abgasrückführkanals (22) vom Abgaskanal (18) angeordnet ist,- einem Regelkörper (48), der an der Welle (34) befestigt ist, über die der Regelkörper (48) im Abgaskanal (18) zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper (48) an einem Ventilsitz (52) anliegt und den Abgasrückführkanal (22) verschließt und einer zweiten Endstellung in welcher der Regelkörper (48) maximal ausgelenkt ist und den Abgasrückführkanal (22) freigibt, bewegbar ist, wobei zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung eine Zwischenstellung durch den Regelkörper (48) einnehmbar ist, in welcher die Welle (34) drehmomentfrei ist, und wobei der Abgasrückführkühler (26) in einer Schwerkraftrichtung (G) oberhalb des Regelkörpers (48) angeordnet ist.Control device (10) for an internal combustion engine with: - an exhaust gas duct (18), - an exhaust gas recirculation duct (22), via which exhaust gas can be returned from the exhaust gas duct (18) into an intake duct, - a housing (14) in which the exhaust gas duct ( 18) and the exhaust gas recirculation channel (22) are formed, - an exhaust gas recirculation cooler (26), which is arranged in the exhaust gas recirculation channel (22) and which cools the recirculated exhaust gas, - a shaft (34) serving as a rotation axis (36), which is located in the housing (14) is arranged upstream of a branch of the exhaust gas recirculation channel (22) from the exhaust gas channel (18) with respect to the recirculated exhaust gas, - a regulating body (48) which is attached to the shaft (34), via which the regulating body (48) in the exhaust gas channel ( 18) between a first end position in which the control body (48) rests against a valve seat (52) and closes the exhaust gas recirculation channel (22) and a second end position in which the control body (48) is maximally deflected and releases the exhaust gas recirculation channel (22),is movable, wherein between the first end position and the second end position an intermediate position can be assumed by the control body (48), in which the shaft (34) is torque-free, and the exhaust gas recirculation cooler (26) in a direction of gravity (G) above the control body ( 48) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen. Eine solche Regelvorrichtung umfasst einen Abgaskanal, einen Abgasrückführkanal, über welchen Abgas aus dem Abgaskanal in einen Ansaugkanal rückführbar ist. Der Abgaskanal und der Abgasrückführkanal sind in einem Gehäuse der Regelvorrichtung ausgebildet. Die Regelvorrichtung weist zusätzlich eine als Drehachse dienende Welle auf, die im Gehäuse bezüglich des rückgeführten Abgases stromaufwärts einer Abzweigung des Abgasrückführkanals vom Abgaskanal angeordnet ist. An der Welle ist ein Regelkörper befestigt, welcher durch Drehung der Welle den Abgasrückführkanal öffnet oder schließt.The present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a method for operating such. Such a control device comprises an exhaust gas channel, an exhaust gas recirculation channel, via which exhaust gas can be returned from the exhaust gas channel into an intake channel. The exhaust gas channel and the exhaust gas recirculation channel are formed in a housing of the control device. The regulating device additionally has a shaft serving as an axis of rotation, which is arranged in the housing with respect to the recirculated exhaust gas upstream of a branch of the exhaust gas recirculation channel from the exhaust gas channel. A regulating body is attached to the shaft, which opens or closes the exhaust gas recirculation duct by rotating the shaft.
Zur Reduzierung von Schadstoffen wird das Abgas der Verbrennungskraftmaschine durch Öffnen eines Regelkörpers über einen Abgasrückführkanal zurück zur Verbrennungskraftmaschine geleitet. Durch die erneute Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine wird die NOx Konzentration des rückgeführten Abgases reduziert, so dass der gesamte Schadstoffausstoß verringert wird.To reduce pollutants, the exhaust gas from the internal combustion engine is routed back to the internal combustion engine via an exhaust gas recirculation duct by opening a control body. As a result of the renewed combustion in the internal combustion engine, the NOx concentration of the recirculated exhaust gas is reduced, so that the overall pollutant emissions are reduced.
Aus dem Stand der Technik sind Abgasrückführ-Systeme bekannt, bei welchen zur Schadstoffreduktion durch Öffnen einer Klappe Abgas rückgeführt wird. Das rückgeführte Abgas wird zumindest nach der Warmlaufphase durch einen Abgasrückführkühler geführt, bevor es zusammen mit frischer Luft erneut verbrannt wird.Exhaust gas recirculation systems are known from the prior art in which exhaust gas is recirculated by opening a flap in order to reduce pollutants. The recirculated exhaust gas is passed through an exhaust gas recirculation cooler, at least after the warm-up phase, before it is burned again together with fresh air.
Aus der
Des Weiteren ist aus der
Beim Stand der Technik bestehen folgende Probleme. Während der Warmlaufphase, in welcher die Temperatur des Abgases und des Kühlers geringer ist als während des Betriebs, lagern sich Verunreinigungen, wie Ruß, Öl und/oder Partikel etc. aus dem rückgeführten Abgas und eventuell aus dem blow-by Gas im Bereich des Abgasrückführkühlers ab. Nach der Warmlaufphase werden diese Verunreinigungen gewöhnlich aufgrund der höheren Temperatur des Kühlers und des rückgeführten Abgases zumindest teilweise weggebrannt. Wird die Verbrennungskraftmaschine jedoch ständig nur kurz eingesetzt, so dass sie nicht die Betriebstemperatur erreicht, werden die Verunreinigungen nicht weggebrannt. Dies führt zu einer Versottung der Regelvorrichtung. Die Versottung führt zu kleineren Querschnitten im Abgasrückführkanal und damit höheren Strömungsgeschwindigkeiten. Dadurch wird die Verweildauer des rückgeführten Abgases im Kühler verringert, was zu einer Minderleistung des Kühlers führt. Auch kann die Versottung einen Ausfall der Regelkörpers zur Folge haben. Die Lebensdauer der Regelvorrichtung wird somit insgesamt vermindert.The prior art has the following problems. During the warm-up phase, in which the temperature of the exhaust gas and the cooler is lower than during operation, impurities such as soot, oil and / or particles etc. from the recirculated exhaust gas and possibly from the blow-by gas accumulate in the area of the exhaust gas recirculation cooler from. After the warm-up phase, these contaminants are usually at least partially burned off due to the higher temperature of the cooler and the recirculated exhaust gas. However, if the internal combustion engine is only used for a short time, so that it does not reach operating temperature, the impurities are not burned away. This leads to sooting of the control device. The sooting leads to smaller cross-sections in the exhaust gas recirculation duct and thus higher flow velocities. This reduces the dwell time of the recirculated exhaust gas in the cooler, which leads to a reduced performance of the cooler. Sooting can also result in failure of the regulating body. The service life of the control device is thus reduced overall.
Nach einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine kann sich zudem Kondenswasser auf der Klappe bilden. Bei niedrigen Temperaturen und längerer Standzeit der Verbrennungskraftmaschine kann das Kondenswasser mit den Verunreinigungen im Bereich des Ventilsitzes gefrieren, so dass ein Öffnen der Klappe zu Beginn der Warmlaufphase nicht möglich ist. Die Klappe ist damit erst zu öffnen, wenn das Abgas das Eis am Regelkörper aufgetaut hat. Eine Reduktion des Schadstoffausstoßes ist damit nicht direkt nach dem Kaltstart möglich.After the internal combustion engine has been switched off, condensation water can also form on the flap. At low temperatures and a long idle time of the internal combustion engine, the condensation water with the impurities can freeze in the area of the valve seat, so that it is not possible to open the flap at the beginning of the warm-up phase. The flap must only be opened when the exhaust gas has thawed the ice on the control body. A reduction in pollutant emissions is therefore not possible immediately after a cold start.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Regelvorrichtung zu schaffen, welche eine längere Lebensdauer aufweist, bei welcher eine Schadstoffreduktion direkt nach dem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine möglich ist und welche über die Lebensdauer eine hohe Kühlleistung aufweist.The object of the present invention is thus to create a control device which has a longer service life, in which a reduction in pollutants is possible directly after the internal combustion engine has been cold started, and which has a high cooling capacity over its service life.
Diese Aufgabe wird durch eine Regelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Betreiben einer solchen Regelvorrichtung nach Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a control device with the features of claim 1 and a method for operating such a control device according to claim 13.
Bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist durch den Regelkörper zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung eine Zwischenstellung einnehmbar, in welcher die Welle drehmomentfrei ist. Ein Abgasrückführkühler ist in dem Abgasrückführkanal angeordnet und kühlt das rückgeführte Abgas, wobei der Abgasrückführkühler in einer Schwerkraftrichtung oberhalb des Regelkörpers angeordnet ist. Als „drehmomentfrei“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Zustand verstanden, bei welchem sich alle vorhandenen nicht vom Elektromotor aufgebrachten Drehmomente um die Drehachse des Regelkörpers aufheben, so dass der Regelkörper keine Drehbewegung ausführt und in dieser Position verharrt. Diese Position definiert die Zwischenstellung des Regelkörpers. Gemäß der Erfindung ist die „Schwerkraftrichtung“ die Richtung, in welche die Schwerkraft der Erde auf jeden Körper wirkt.In the control device according to the invention, an intermediate position in which the shaft is torque-free can be assumed by the control body between the first end position and the second end position. An exhaust gas recirculation cooler is arranged in the exhaust gas recirculation duct and cools the recirculated exhaust gas, the exhaust gas recirculation cooler being arranged in a direction of gravity above the control body. “Torque-free” in the context of the present invention is understood to mean a state in which none of the existing ones are different Cancel the torque applied by the electric motor about the axis of rotation of the control body, so that the control body does not perform any rotational movement and remains in this position. This position defines the intermediate position of the control body. According to the invention, the "direction of gravity" is the direction in which the earth's gravity acts on every body.
Bei einer Anordnung, bei welcher der Abgasrückführkühler in Schwerkraftrichtung oberhalb des Regelkörpers positioniert ist, ist der Abgasrückführkühler somit in Schwerkraftrichtung weiter von der Erde entfernt als der Regelkörper. Dadurch kann das vom Abgasrückführkühler abgegebene Kondensat in den Abgaskanal abgegeben werden. Mit dem Kondensat können gleichzeitig Verunreinigungen ausgeschwemmt werden. Diese Verunreinigungen können sich somit auch bei kurzem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nicht festsetzen, so dass es nicht zu einer Versottung der Regelvorrichtung kommt, wodurch die Lebendauer der Regelvorrichtung verlängert wird und die Regelvorrichtung über die Lebensdauer eine hohe Kühlleistung aufweist.In an arrangement in which the exhaust gas recirculation cooler is positioned above the control body in the direction of gravity, the exhaust gas recirculation cooler is thus further away from the earth in the direction of gravity than the control body. This allows the condensate released by the exhaust gas recirculation cooler to be released into the exhaust gas duct. With the condensate, impurities can be washed out at the same time. These impurities can therefore not get stuck even when the internal combustion engine is operated for a short time, so that the control device does not become sooty, whereby the service life of the control device is extended and the control device has a high cooling capacity over its service life.
Die Zwischenstellung des Regelkörpers, in welcher bei ausgeschaltetem Elektromotor Drehmomentengleichgewicht herrscht, definiert gleichzeitig auch eine Ruhestellung des Regelkörpers, welche dieser nach Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine einnimmt. In der Zwischenstellung öffnet der Regelkörper leicht den Abgasrückführkanal, so dass das während des Stillstandes der Verbrennungskraftmaschine gebildete Kondensat in den Abgaskanal abfließen kann. Dadurch kommt es zu keinem Festfrieren des Regelkörpers, so dass eine Schadstoffreduktion bereits zu Beginn des Kaltstarts auch bei niedrigen Außentemperaturen möglich ist.The intermediate position of the control body, in which torque equilibrium prevails when the electric motor is switched off, at the same time also defines a rest position of the control body, which the latter assumes after the internal combustion engine has been switched off. In the intermediate position, the control body slightly opens the exhaust gas recirculation channel so that the condensate formed when the internal combustion engine is at a standstill can flow into the exhaust gas channel. As a result, the control unit does not freeze solid, so that a reduction in pollutants is possible at the beginning of the cold start even at low outside temperatures.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Regelvorrichtung nimmt der Regelkörper nach Einschalten der Verbrennungskraftmaschine eine erste Endstellung ein, in der der Regelkörper den Abgasrückführkanal verschließt. In einem nächsten Schritt wird der Abgasrückführkanal während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durch Verfahren des Regelkörpers geregelt. Nach Abschalten der Verbrennungskraftmaschine nimmt der Regelkörper eine Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen ein. Dadurch kann das Kondensat zusammen mit den Verunreinigungen nach Betrieb in den Abgaskanal abgeführt werden. Auch wird durch das Einnehmen der Zwischenstellung nach Abschalten der Verbrennungskraftmaschine ein Festfrieren des Regelkörpers vermieden.In the method according to the invention for operating a regulating device, after the internal combustion engine has been switched on, the regulating body assumes a first end position in which the regulating body closes the exhaust gas recirculation duct. In a next step, the exhaust gas recirculation duct is regulated by moving the regulating element during operation of the internal combustion engine. After the internal combustion engine has been switched off, the control body assumes an intermediate position between the two end positions. As a result, the condensate can be discharged into the exhaust gas duct together with the impurities after operation. By assuming the intermediate position after the internal combustion engine has been switched off, freezing of the control element is also avoided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Regelkörper in einem Fehlerfall eines den Regelkörper verstellenden Aktors in die Zwischenstellung verfahren. Dadurch wird die zur Verbrennungskraftmaschine rückgeführte Abgasmenge derart reduziert, dass ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine trotz Fehlerfall weiterhin gewährleistet bleibt. Zudem kann das Kondensat mit den Verunreinigungen weiterhin in den Abgaskanal abgeführt werden, so dass einer Versottung der Regelvorrichtung auch im Fehlerfall vorgebeugt wird.In a preferred embodiment of the method, the control body is moved into the intermediate position in the event of a fault in an actuator adjusting the control body. As a result, the amount of exhaust gas recirculated to the internal combustion engine is reduced in such a way that operation of the internal combustion engine continues to be guaranteed despite a fault. In addition, the condensate with the impurities can continue to be discharged into the exhaust gas duct, so that sooting of the control device is prevented even in the event of a fault.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung belastet wenigstens eine Feder den Regelkörper in Richtung der Zwischenstellung. Ein durch die Feder aufgebrachtes Drehmoment ist dabei derart bemessen, dass sich das Drehmoment bei ausgeschaltetem Elektromotor mit vorhandenen Drehmomenten in der Zwischenstellung aufhebt, so dass der Regelkörper in der Zwischenstellung keine Drehbewegung vollzieht. Dafür ist eine Feder eine einfache und wirtschaftliche Maßnahme, um den Regelkörper nach dem Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine und daher ohne elektrischen Strom in die Zwischenstellung zu bringen und zu halten.In a preferred embodiment of the control device according to the invention, at least one spring loads the control body in the direction of the intermediate position. A torque applied by the spring is dimensioned such that when the electric motor is switched off, the torque is canceled out in the intermediate position with the torque present, so that the control body does not perform any rotary movement in the intermediate position. For this, a spring is a simple and economical measure to bring the control body into the intermediate position and to hold it after the internal combustion engine has been switched off and therefore without electrical current.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung wirken zwei Federn in entgegengesetzter Drehrichtung, wobei die Summe der Federkräfte und der Gewichtskraft des Regelkörpers in der Zwischenstellung Null ist. Die Drehmomente der beiden Federn, welche auf die Welle wirken, sind ebenfalls entgegengesetzt ausgerichtet. In der Zwischenstellung heben sich bei ausgeschaltetem Elektromotor alle Drehmomente auf, so dass der Regelkörper in der Zwischenstellung gehalten wird. Im Gegensatz zu einer einzigen Feder kann der Regelkörper durch zwei Feder stabiler und schwingungsresistenter in der Zwischenstellung gehalten werden.In a further preferred embodiment of the control device according to the invention, two springs act in opposite directions of rotation, the sum of the spring forces and the weight of the control body being zero in the intermediate position. The torques of the two springs, which act on the shaft, are also oriented in opposite directions. In the intermediate position, when the electric motor is switched off, all torques cancel each other out, so that the control element is held in the intermediate position. In contrast to a single spring, the regulating body can be held in the intermediate position in a more stable and vibration-resistant manner by two springs.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Welle durch wenigstens einen Elektromotor angetrieben. Mit einem Elektromotor ist der Regelkörper stufenlos einstellbar, so dass eine Regelung des zurück geführten Abgases verbessert ist.In a preferred embodiment of the invention, the shaft is driven by at least one electric motor. The regulating element is continuously adjustable with an electric motor, so that regulation of the recirculated exhaust gas is improved.
Vorzugsweise ist der Elektromotor in beide Drehrichtungen der Welle verfahrbar. Der Elektromotor kann somit den Regelkörper aus der Zwischenstellung, welche zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung angeordnet ist und welche die Ruheposition des Regelkörpers definiert, in beide Endstellungen verfahren. Dadurch wird lediglich ein einziger Elektromotor benötigt, wodurch Gewicht, Bauraum und Kosten reduziert werden können.The electric motor can preferably be moved in both directions of rotation of the shaft. The electric motor can thus move the control element from the intermediate position, which is arranged between the first end position and the second end position and which defines the rest position of the control element, into both end positions. As a result, only a single electric motor is required, which means that weight, installation space and costs can be reduced.
Der Abgasrückführkanal zwischen Abgasrückführkühler und Regelkörper ist vorzugsweise in Richtung des Regelkörpers zulaufend ausgebildet. Ein Innendurchmesser des Abgasrückführkanal reduziert sich somit in Richtung des Regelkörpers bzw. entgegen der Strömungsrichtung im Abgasrückführkanal. Dadurch wird das vom Abgasrückführkühler abgeschiedene Kondensat nach Abschalten der Verbrennungskraftmaschine gesammelt in den Abgaskanal abgeleitet.The exhaust gas recirculation duct between the exhaust gas recirculation cooler and the regulating body is preferably designed to taper in the direction of the regulating body. An inner diameter of the exhaust gas recirculation channel is thus reduced in the direction of the control body or against the direction of flow in the Exhaust gas recirculation duct. As a result, the condensate separated by the exhaust gas recirculation cooler is collected and discharged into the exhaust gas duct after the internal combustion engine has been switched off.
Insbesondere ist der Abgasrückführkanal zwischen Abgasrückführkühler und Regelkörper vorzugsweise parabolkegelstumpfförmig ausgebildet. Unter parabolkegelstumpfförmig nach der vorliegenden Erfindung wird verstanden, dass sich eine Außenwand des Abgasrückführkanals zum Abgasrückführkühler parabolförmig aufweitet. Dadurch kann innerhalb einer kurzen Kanalstrecke des Abgasrückführkanals eine große Aufweitung erzielt werden.In particular, the exhaust gas recirculation duct between the exhaust gas recirculation cooler and the regulating body is preferably designed in the shape of a parabolic truncated cone. According to the present invention, frustoconical parabolic is understood to mean that an outer wall of the exhaust gas recirculation duct to the exhaust gas recirculation cooler widens in a parabolic manner. As a result, a large widening can be achieved within a short duct section of the exhaust gas recirculation duct.
In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist der Regelkörper exzentrisch an der Welle befestigt. Dadurch ist eine Anordnung möglich, bei welcher die Welle außerhalb eines Durchströmungsquerschnittes des Abgasrückführkanals angeordnet ist. Im Gegensatz zu einem Beispielsweise Butterfly-Ventil ist mit einem solchen Regelkörper eine druckverlustminimierende Regelung von zwei Kanälen möglich.In a further development of the invention, the control body is attached eccentrically to the shaft. This enables an arrangement in which the shaft is arranged outside a flow cross-section of the exhaust gas recirculation duct. In contrast to a butterfly valve, for example, a control body of this type enables two channels to be controlled in a way that minimizes pressure loss.
Vorzugsweise weist der Regelkörper eine erste Klappe, die den Abgaskanal drosselt, und eine zweite Klappe, die den Abgasrückführkanal verschließt, und die mit der ersten Klappe verbunden ist, auf. Durch die Ausführung mit zwei Klappen kann die Anordnung der Welle zum Ventilsitz mit deutlich ungenauerer Toleranz erfolgen.The control body preferably has a first flap which throttles the exhaust gas duct and a second flap which closes the exhaust gas recirculation duct and which is connected to the first flap. As a result of the design with two flaps, the arrangement of the shaft in relation to the valve seat can take place with a significantly less precise tolerance.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Welle außerhalb eines Hauptdurchströmquerschnitts des Abgaskanals und des Abgasrückführkanals angeordnet. Die Welle liegt somit nicht in der Strömung des Abgases im Abgaskanal in Richtung eines Abgasauslasses. Dadurch wird die Strömung nicht durch die Welle gestört, so dass sich ein geringer Strömungswiderstand ergibt, so dass größere Abgasmengen zum Abgasauslass und zum Einlass der Verbrennungskraftmaschine abgeführt werden können.In a preferred embodiment of the invention, the shaft is arranged outside a main flow cross-section of the exhaust gas duct and the exhaust gas recirculation duct. The wave therefore does not lie in the flow of the exhaust gas in the exhaust gas duct in the direction of an exhaust gas outlet. As a result, the flow is not disturbed by the shaft, so that there is a low flow resistance, so that larger amounts of exhaust gas can be discharged to the exhaust gas outlet and to the inlet of the internal combustion engine.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Regelkörper in der Zwischenstellung außerhalb eines Hauptdurchströmquerschnitts des Abgaskanals angeordnet. Der Regelkörper wird dadurch in der Zwischenstellung nicht direkt von dem Abgas im Abgaskanal angeströmt. Dadurch wirkt auf den Regelkörper in der Zwischenstellung, welche einer Ruhestellung des Regelkörpers entspricht, kein durch den Abgasstrom aufgebrachtes Drehmoment. Dadurch entfallen auch Maßnahmen, die ein solches Drehmoment ausgleichen müssten, um den Regelkörper in der Ruhestellung zu halten. Der Regelkörper behält somit auch bei einem Ausfall des Elektromotors die Zwischenstellung bei. Dadurch wird die rückgeführte Abgasmenge derart reduziert, dass ein Ausfall der Verbrennungskraftmaschine vermieden wird. Die Regelvorrichtung weist damit eine „fail-safe“ Funktion auf.In a further preferred embodiment, the control body is arranged in the intermediate position outside a main flow cross-section of the exhaust gas duct. As a result, in the intermediate position, the regulating body is not directly exposed to the flow of exhaust gas in the exhaust gas duct. As a result, no torque applied by the exhaust gas flow acts on the regulating body in the intermediate position, which corresponds to a rest position of the regulating body. This also eliminates measures that would have to compensate for such a torque in order to keep the control body in the rest position. The control body thus retains the intermediate position even if the electric motor fails. This reduces the amount of exhaust gas that is recirculated in such a way that failure of the internal combustion engine is avoided. The control device thus has a “fail-safe” function.
Vorzugsweise schließt der Regelkörper in der Zwischenstellung mit dem Ventilsitz einen Winkel von 3 bis 15° ein. Bei diesem Winkelbereich ist die rückgeführte Abgasmenge so stark beschränkt, dass im Fehlerfall in dieser Stellung die Verbrennungskraftmaschine weiter betrieben werden kann. Trotz alledem ist der Winkel ausreichend groß, so dass nach dem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine Kondensat in den Abgaskanal abgeführt werden kann und der Regelkörper nicht am Ventilsitz festfriert.In the intermediate position, the control body preferably forms an angle of 3 to 15 ° with the valve seat. In this angular range, the amount of exhaust gas that is recirculated is so limited that the internal combustion engine can continue to operate in this position in the event of a fault. In spite of all this, the angle is sufficiently large so that after the internal combustion engine has been switched off, condensate can be discharged into the exhaust gas duct and the control element does not freeze onto the valve seat.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung hat somit den Effekt, dass eine Versottung vermieden und damit die Lebensdauer der Regelvorrichtung erhöht wird. Während der Lebensdauer weist die Regelvorrichtung eine hohe Kühlleistung auf. Zusätzlich wird verhindert, dass der Regelkörper festfriert, so dass eine Schadstoffreduktion direkt nach dem Kaltstart möglich ist.The control device according to the invention thus has the effect of preventing sooting and thus increasing the service life of the control device. During its service life, the control device has a high cooling capacity. In addition, the control unit is prevented from freezing, so that pollutants can be reduced directly after a cold start.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 : Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit einem Regelkörper in einer ersten Endstellung in geschnittener Darstellung, -
2 : Seitenansicht der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aus1 mit einem Regelkörper in einer Zwischenstellung in geschnittener Darstellung, und -
3 : Seitenansicht der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aus1 mit einem Regelkörper in einer zweiten Endstellung in geschnittener Darstellung.
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1 : Side view of a regulating device according to the invention with a regulating body in a first end position in a sectional view, -
2 : Side view of the control device according to the invention1 with a control body in an intermediate position in a sectional view, and -
3 : Side view of the control device according to the invention1 with a control body in a second end position in a sectional view.
Außerhalb eines Hauptdurchströmquerschnitts
An dieser im Abgaskanal
Der Regelkörper
Im Betrieb wird die Regelvorrichtung
Die Zwischenstellung wird zudem automatisch im Fehlerfall der Regelvorrichtung
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung hat damit eine erhöhte Lebensdauer und eine verbesserte Schadstoffreduktion insbesondere direkt nach einem Kaltstart. Während der Lebensdauer weist die Regelvorrichtung zudem eine hohe Kühlleistung auf.The control device according to the invention thus has an increased service life and an improved reduction in pollutants, in particular directly after a cold start. The control device also has a high cooling capacity during its service life.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009006013A1 (en) | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Pierburg Gmbh | Exhaust flap device and exhaust heat recovery system of an internal combustion engine |
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