DE10306015A1

DE10306015A1 - Abgas-Rezirkulationssystem

Info

Publication number: DE10306015A1
Application number: DE10306015A
Authority: DE
Inventors: Fabien G Redon
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2003-11-06
Also published as: GB2386645A; CA2418178A1; GB0304890D0; JP2003254168A; US20030154716A1

Abstract

Bei einem Abgas-Rezirkulationssystem (EGR) und gemäß eines Verfahrens zum einfachen und raschen Einführen von EGR-Gas in einen Verbrennungskraftmotor sind eine Pumpe, ein Tank und ein mit dem Motor verbundenes Ventil vorgesehen. Im Betrieb der Pumpe unter vorbestimmten Operationskonditionen wird Abgas unter Druck gesetzt und in dem Tank gespeichert. Das Ventil wird wahlweise gesteuert, um dem Motor abgemessene Mengen des EGR-Gases zuzuführen. Der EGR-Tank kann separat vorgesehen sein oder integral in einer Verrohrung geformt werden, die benutzt wird, um die Strömung des EGR-Gases zu leiten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abgas-Rezirkulationssysteme (EGR) zur raschen Einführung von EGR-Gas in einen Verbrennungskraftmotor.
Der Verbrennungsprozess von Verbrennungskraftmotoren produziert verschiedene Emissionen, die reguliert werden können, einschließlich Stickoxiden (NOx). Die Verminderung der Temperaturen in einer Verbrennungskammer des Motors kann dazu beitragen, den Ausstoß an NOx zu reduzieren.

Eine Möglichkeit, mit der die Temperaturen vermindert werden können, besteht darin, mit einem Abgas-Rezirkulationssystem (EGR) Abgasmengen zurück zum Motor (oder sogar zu individuellen Einlassöffnungen des Motors) zuzumessen. Damit das EGR-Gas zum Motor strömt, muss das EGR-Gas einen Druck haben, der höher ist als der Druck der Frischluft, die gleichzeitig dem Motor zugeführt wird. Deshalb weisen einige EGR- Systeme eine Pumpe zum Anheben des EGR-Gasdrucks auf. Die meisten dieser Systeme unterliegen jedoch einer nachteiligen Verzögerungszeit zwischen einer Anforderung zum Bereitstellen des EGR-Gases und dessen Zufuhr oder umfassen relativ komplexe Anordnungen zum Zuführen des EGR-Gases zu den Einlassöffnungen des Motors. Demzufolge liegt Bedarf vor, ein einfaches EGR-System zur raschen Einführung von EGR-Gas in einen Verbrennungskraftmotor bereitzustellen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Abgas-Rezirkulationssystem (EGR) zur raschen Zuführung von EGR-Gas zu einem Verbrennungskraftmotor.

In einer Ausführungsform umfasst das EGR-System eine EGR-Pumpe, einen EGR- Tank, der ein vergrößerter Abschnitt einer Verrohrung oder einer Leitung des EGR- Systems sein kann, und ein EGR-Ventil in Verbindung mit einem Motor mit Turbo-Aufladung. Das Abgas wird durch die Pumpe unter Druck gesetzt und in dem Tank gespeichert. Das Ventil kann dann wahlweise gesteuert werden, um Mengen des komprimierten EGR-Gases dem Einlassverteiler des Motors zuzumessen. Zwischen die Pumpe und den Tank kann ein Rückschlagventil eingesetzt sein, das verhindert, dass unter Druck gesetztes EGR-Gas durch die Pumpe zurückströmt. Das Rückschlagventil kann auch benutzt werden in Verbindung mit dem EGR-Ventil, um unter Druck gesetztes EGR-Gas zu liefern, wenn die Pumpe inaktiv ist. Stromab der Pumpe kann ein Wärmetauscher angeordnet sein, sogar stromab des EGR-Ventils, um verschiedene unerwünschte Effekte einer EGR-Gaskondensation zu minimieren.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirkt ein Controller mit dem EGR- System zusammen, um die Pumpe, das EGR-Ventil und verschiedene andere Komponenten zu steuern. Der Controller kann einen Mikroprozessor oder dergleichen enthalten, der mit Sensoren zusammenwirkt, die innerhalb des EGR-Systems angeordnet sind zur Beschaffung von Daten zu unterschiedlichen Operationsparametern des Motors und des EGR-Systems. Die Daten können dann verarbeitet werden, wenn die EGR-Pumpe, das Ventil und der Motor gesteuert werden. Der Controller kann auch ein vom Computer auslesbares Speichermedium zum Speichern von Daten aufweisen, die Kalibrierungen und Instruktionen zum Steuern des EGR-Systems repräsentieren.

Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Abgas-Rezirkulationssystems (EGR) zur raschen Zufuhr von EGR-Gas zu einem Einlassverteiler eines Verbrennungskraftmotors;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines EGR-Systems zur raschen Zufuhr von EGR-Gas zu einem Verbrennungskraftmotor, wobei erfindungsgemäß ein Rückschlagventil vorgesehen ist;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines EGR-Systems zur raschen Zufuhr von EGR-Gas zu einem Verbrennungskraftmotor, wobei stromab eines Ventils erfindungsgemäß ein Wärmetauscher vorgesehen ist; und
Fig. 4 die Operation eines Systems oder ein Verfahren zum Rezirkulieren von Abgas zum Einlassverteiler eines Verbrennungskraftmotors.
Fig. 1 illustriert ein Abgas-Rezirkulationssystem 10 (EGR) zur raschen Zufuhr von EGR- Gas zu einem Verbrennungskraftmotor 12. Wie gezeigt, ist der Motor 12 ein Motor mit Turbo-Aufladung mit einer Turbine 14 und einem Kompressor 16, die, vorzugsweise Komponenten eines Turboladers mit variabler Geometrie sind. Das Abgas verlässt einen Abgasverteiler 18 und strömt durch die Turbine 14, um den Kompressor 16 anzutreiben, wobei die Turbine 14 und der Kompressor 16 typischerweise auf einer gemeinsamen Welle montiert sind. Der Kompressor 16 erhöht dann den Druck von Luft aus einer Frischluftquelle 20 zur Zufuhr zu einem Einlassverteiler 22.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das EGR-System 10 eine Pumpe 24, einen Tank 26, und ein Ventil 28. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Pumpe. 24 stromab der Turbine 14 angeordnet. Die Pumpe 24 erhält das Abgas durch eine Verrohrung oder eine Leitungsstruktur 30. Die Pumpe 24 kann auf übliche Weise angetrieben sein, um den Abgasdruck von einem ersten Druckwert auf einen zweiten höheren Druckwert zu erhöhen. Beispielsweise kann die Pumpe 24 elektrisch, hydraulisch oder mechanisch angetrieben sein. Der EGR-Gasdruck sollte überwacht werden, so dass der gespeicherte Druck ausreicht, das EGR-Gas dem Einlassverteiler 22 zuzuführen, auch falls unter Druck gesetzte Frischluft gleichzeitig zugeführt wird.
Der Tank 26 ist stromab der Pumpe 24 angeordnet und speichert das unter Druck gesetzte EGR-Gas. Der Tank 26 kann eine separate Komponente sein, oder kann integral innerhalb der Verrohrung 30 geformt werden durch Erweitern eines Abschnitts 32 der Verrohrungsstruktur 30, um ein größeres Gasvolumen aufnehmen zu können als der hauptsächliche oder nominelle Durchmesser der Verrohrungsstruktur 30. Der erweiterte Abschnitt 32 kann geformt werden durch Streckverformen der Verrohrungsstruktur 30 auf bekannte Weise. Alternativ kann der erweiterte Abschnitt 32 ein separates Volumen sein, das mit der Verrohrungsstruktur 30 verbunden ist. Durch Speichern des unter Druck gesetzten EGR-Gases im Tank 26 kann die Verzögerungszeit zwischen einer Anforderung für EGR-Gas und dessen Zufuhr zum Einlassverteiler und den Zylindern reduziert (verbessert) werden. Beispielsweise wird die Zeitdauer, die erforderlich ist, zum Komprimieren und Zuführen des EGR-Gases unter Ansprechen auf einen Befehl erfindungsgemäß reduziert werden, da das unter Druck gesetzte EGR-Gas bereits zur raschen Zufuhr im Tank 26 gespeichert ist. Das in dem erweiterten Tankabschnitt 32 gespeicherte Volumen des EGR-Gases reicht aus, genügend komprimiertes Gas bereitzuhalten, so dass dann, wenn das gespeicherte EGR-Gas verbraucht wird, die Pumpe 24 bereits einen ausreichenden Nachschub unter Druck gesetztem EGR-Gas liefern kann. Es ist jedoch wünschenswert, den EGR-Gasdruck im Tank 26 oder dem Abschnitt 32 zu überwachen, und zwar unter Verwendung eines zugeordneten Sensors, wie dies nachstehend erläutert wird, um eine korrekte Steuerung der Pumpe 24 durchzuführen. Wie sich ohne Weiteres ergibt, könnte nämlich ein nicht erforderlicher Betrieb der Pumpe 24 in einer ungünstigen Brennstoff-Ökonomie resultieren. Ähnlich würde auch ein eigentlich nicht erforderlicher Betrieb der Pumpe 24 auch nicht das notwendige Volumen an unter Druck gesetztem EGR-Gas für ein schnelleres Ansprechverhalten bereitstellen.
Das System 10 ist vorteilhaft weniger komplex als einige bekannte Systeme, weil nur ein einziges EGR-Ventil 28 erforderlich ist. Wie gezeigt, ist das Ventil 28 stromab des Tanks 26 angeordnet, um wahlweise EGR-Gas in den Einlassverteiler 22 einzuleiten. Der Einlassverteiler 22 verteilt dann das erhaltene EGR-Gas zu den Einlassöffnungen. Die Zufuhr des EGR-Gases in den Einlassverteiler und nicht direkt in die Zylinder kann vorteilhaft sein, weil dadurch eine konsistente und homogene Mischung für alle Zylinder bereitgestellt wird, als Folge der zusätzlichen Möglichkeit, das EGR-Gas und die komprimierte Einlassluft vorher gut zu vermischen. Weiterhin wird durch die Zufuhr des EGR-Gases zum Einlassverteiler, der stromab des Turbolader-Kompressors angeordnet ist, der Kompressor keinen ungünstigen Effekten unterworfen, d. h., er läuft nicht mit verminderter Effizienz, wie sie sich bei exzessiver Aufheizung oder durch Korrosion ergeben könnte, die durch den Kontakt mit dem EGR-Gas und/oder dessen Kondensaten zu befürchten wäre.
Abhängig vom speziellen Anwendungsfall kann das EGR-Ventil 28 ein elektrisches oder pneumatisches Ventil sein, und zwar ein Schwarz/Weiß- oder Ein/Aus-Ventil oder ein Proportionalventil. Ein Ein/Aus-Ventile kann moduliert oder getaktet werden, um ein Betriebsverhalten zu erbringen, das dem Betriebsverhalten eines Proportionalventils ähnlich ist, und zwar abhängig von der Ansprechzeit des Ventils und der Soll-Modulationsrate. Wenn bei der gezeigten Ausführungsform das EGR-Ventil 28 in der geöffneten Position ist (oder mit einem bestimmten Arbeitszyklus moduliert oder getaktet wird), dann wird unter Druck gesetztes EGR-Gas in den Frischluftstrom im Inneren des Einlassverteilers eingeführt und zusammen mit diesem dem Motor 12 zugeleitet. Der Druck des im Tank 26 gespeicherten EGR-Gases sollte überwacht werden unter Verwendung eines zweckmäßigen Sensors, und sollte mit dem Druck der eingeführten Frischluft 20 verglichen werden, um sicherzustellen, dass das EGR-Gas aus dem Ventil 12 zusammen mit der Frischluft in den Verteiler 22 strömt. Ein Turbo-Boost-Druck kann benutzt werden, um eine Anzeige beispielsweise des Einlassverteilerdrucks zu liefern. In seiner geschlossenen Position wirkt das Ventil 28 als ein Strömungshindernis zum Absperren des Tanks 26.
Mit dem System 10 ist in konventioneller Weise ein Controller 34 verbunden. Innerhalb des Systems 10 ist eine Mehrzahl an Sensoren und Aktuatoren angeordnet, die allgemein durch das Bezugszeichen 40 hervorgehoben werden. Vorzugsweise umfassen die Sensoren und Aktuatoren 40 einen Sensor zum Überwachen des Drucks des im Tank 26 (oder dem Leitungsabschnitt 32) gespeicherten EGR-Gases und Aktuatoren zum Steuern der Pumpe 40 und des EGR-Ventils 28. Andere, verwendbare Sensoren können benutzt werden, um die momentanen Motor- oder Fahrzeugs-Operationskonditionen zu bestimmen, und können umfassen: einen Sensor für die EGR-Strömungsrate, einen Sensor für die Drosselklappenposition, einen Sensor für den Turbo-Boost-Druck, einen Sensor für die Umgebungslufttemperatur, einen Sensor für die Temperatur des Kühlmittels des Motors und dergleichen. Unter Verwendung eines Mikroprozessors 42 oder dergleichen zum Verarbeiten der gesammelten Daten, kann der Controller 34 mehrere Funktionen durchführen, einschließlich der Steuerung der Pumpe 24, des Ventils 28, und allgemein des Motors 12. Der Controller 34 umfasst, vorzugsweise, ein computerauslesbares Speichermedium, das allgemein durch die Bezugsziffer 43 hervorgehoben ist, zum Speichern von Instruktionen repräsentierenden Daten, die zur Steuerung des Motors 12 durch den Computer abarbeitbar sind. Das Speichermedium 43 kann auch zusätzlich zu Arbeitsvariablen Kalibrierungsinformalionen enthalten, oder Parameter oder dergleichen. In einer Ausführungsform umfasst das Speichermedium 43 einen wahlweisen Direktzugriffsspeicher (RAM) zusätzlich zu verschiedenen nichtflüchtigen Speichern, wie einem Auslesespeicher (ROM) und einem Betriebserhaltungsspeicher (KAM). Das Speichermedium 43 kommuniziert mit dem Mikroprozessor 42 und mit Eingangs/Ausgangs(I/O)schaltkreisen über einen Standardsteuer/Adress-Bus. Wie sich für Fachleute auf diesem Gebiet ohne Weiteres erschließt, kann das vom Computer auslesbare Speichermedium 43 verschiedene Typen physikalischer Vorrichtungen umfassen zur temporären und/oder beständigen Speicherung von Daten, und diese Vorrichtungen können Festkörpervorrichtungen, magnetische Vorrichtungen, optische Vorrichtungen und kombinierte Vorrichtungen aufweisen. Beispielsweise kann das vom Computer auslesbare Speichermedium 43 implementiert sein unter Verwendung einer oder mehrerer physikalischer Vorrichtungen, wie DRAMS, PROMS, EPROMS, EEPROMS, Flash memory und dergleichen. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall kann das vom Computer auslesbare Speichermedium 43 auch Floppydisks, CD ROMs und dergleichen enthalten.
In einem typischen Anwendungsfall verarbeitet der Controller 34 Eingaben von den Motorsensoren und Fahrzeugsensoren/Schaltern durch Exekutieren von Instruktionen, die in dem vom Computer auslesbaren Speichermedium 43 gespeichert sind, um passende Ausgangssignale zur Steuerung des Motors 12 zu generieren. Der Controller 34 kann Instruktionen zum automatischen Beschaffen von Daten und zum Steuern des EGR- Systems 10 haben, damit der Speicherdruck des EGR-Gases gesteuert werden kann, um für die momentanen Motor-Betriebskonditionen eine ausreichende EGR-Strömung zu bewirken.
Fig. 2 illustriert ein anderes EGR-System 110 zur raschen Zufuhr von EGR-Gas zum Motor 12. Das System 110 enthält ein Rückschlagventil 38 zwischen der Pumpe 24 und dem Tank 26. Das Rückschlagventil 38 lässt das EGR-Gas stromab von der Pumpe 24 zum Tank 26 strömen, verhindert jedoch, dass das EGR-Gas vom Tank 26 nach stromauf zur Pumpe 24 strömt. Ähnlich wird ausreichender Abgasdruck "automatisch" den Speicherabschnitt oder den Tank 26 aufladen oder unter Druck setzen, wenn die Pumpe 24 inaktiv ist, wobei das Rückschlagventil 38 als eine Strömungsbarriere agiert, um zu verhindern, dass nicht verwendetes EGR-Gas abgelassen wird, wenn nachfolgend der Abgasdruck gesenkt wird. Das Rückschlagventil 38 ermöglicht es, dass das EGR-Gas gespeichert und nachfolgend bei inaktiver Pumpe 24 dem Motor 12 zugeführt wird. Zusätzlich zeigt Fig. 2 eine gemeinsame Anordnung für Wärmetauscher 35, 36, die mit der Verrohrungsstruktur 30 verbunden sind, um die Temperaturen der Luft- bzw. Gasströme zu senken. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist ein Ladeluftkühler 35 zum Senken der Temperatur der komprimierten Einlassluft vom Kompressor 16 vorgesehen und ist ferner ein EGR-Kühler 36 vorgesehen zum Senken der Temperatur im vom Auslass der Turbine 14 austretenden EGR-Gas, ehe dieses in den Einlassverteiler eingeführt wird.
Fig. 3 illustriert ein noch weiteres EGR-System 210 zum raschen Zuführen von EGR- Gas zum Motor 12 mit einem stromab des Ventils 28 angeordneten Wärmetauscher 36. Die Anordnung des Wärmetauschers 36 stromab der Pumpe 24, und sogar stromab des Ventils 28, wie in Fig. 3 gezeigt, verhindert die Zufuhr irgendeines Kondensats, das als Folge einer exzessiven Abkühlung des EGR-Gases im Wärmetauscher 36 auftreten könnte. Allgemein hat Kondensation einen nachteiligen Effekt auf die Pumpeneffizienz, und kann eine EGR-Gaskondensation speziell in Korrosion und frühzeitiger Zersetzung unterschiedlicher Pumpenkomponenten resultieren. Deshalb kann die in Fig. 3 gezeigte Anordnung der Komponenten in einer gesteigerten Effizienz und einer längeren Lebensdauer der Pumpe 24 resultieren.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Operation einer Ausführungsform eines Systems oder ein Verfahren zum Steuern der Abgas-Rezirkulation zeigt. Wie sich für Fachleute auf diesem Gebiet erschließt, repräsentiert das Blockdiagramm von Fig. 4 eine Steuerlogik, die bewirkt oder implementiert sein kann in Hardware, Software, oder einer Kombination von Hardware und Software. Die unterschiedlichen Funktionen werden, vorzugsweise, ausgeführt durch einen programmierten Mikroprozessor, beispielsweise einem solchen, wie er in dem DDEC-Controller enthalten ist, der hergestellt und vertrieben wird durch die Firma Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, USA. Natürlich kann die Steuerung des Motors/Fahrzeuges auch eine oder mehrere Funktionen umfassen, die implementiert sind durch spezielle elektrische, elektronische oder integrierte Schaltungen. Wie sich für Fachleute auch erschließt, kann die Steuerlogik implementiert sein unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Programmier- und Verarbeitungsschritten oder -strategien. Die Steuerlogik soll nicht auf die Ordnung oder Sequenz beschränkt sein, die in Fig. 4 illustriert ist. Beispielsweise wird in Echtzeit-Steueranwendungsfällen, wie der Steuerung eines Motors oder eines Fahrzeuges, eine Verarbeitung mit Unterbrechung oder vorfallbezogen eher angewandt als eine rein sequenzielle Strategie, wie gezeigt. Ähnlich können auch eine Parallel-Verarbeitung, eine Mehrfach-Aufgabenverarbeitung oder mehrfach verdrahtete Systeme und verknüpfte Verfahren benutzt werden, um die Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Die Erfindung ist unabhängig von der jeweiligen Programmiersprache, dem Betriebssystem, dem Prozessor oder den Schaltkreisen, die zum Entwickeln und/oder Implementieren der gezeigten Steuerlogik verwendet werden. Ähnlich können, abhängig von der jeweiligen Programmiersprache und der Verarbeitungsstrategie, in der illustrierten Sequenz verschiedene Funktionen ausgeführt werden, und zwar im Wesentlichen zur selben Zeit, oder in einer unterschiedlichen Sequenz, während die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Die illustrierten Funktionen können modifiziert werden, oder in einigen Fällen auch einzeln unterlassen werden, ohne aus dem Sinngehalt oder Schutzbereich der vorliegenden Erfindung herauszufallen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die illustrierte Steuerlogik primär in Software implementiert und ist sie in dem EGR-Steuermodul (ECM) im vom Computer auslesbaren Speichermedium gespeichert. Wie sich für Fachleute auf diesem Gebiet ohne Weiteres erschließt, können unterschiedliche, in dem ECM gespeicherte Steuerparameter, Instruktionen und Kalibrierungsinformationen vom Fahrzeugbesitzer/benutzer wahlweise modifiziert werden, während andere Informationen nur für autorisiertes Service- oder Produktions-Personal zugänglich sind. Das vom Computer auslesbare Speichermedium kann auch benutzt werden, um Betriebsinformationen des Motors/Fahrzeugs für Fahrzeugbesitzer/benutzer und diagnostische Informationen für Wartungs/Servicepersonal zu speichern. Obwohl dies nicht explizit illustriert ist, können unterschiedliche Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden, abhängig von dem Typ der Verarbeitung, der eingesetzt wird.
Ein Block 50 in Fig. 4 repräsentiert die Bestimmung des Abgasdrucks. Der Abgasdruck kann bestimmt werden unter Verwendung eines Rückdrucksensors. Alternativ kann der Abgasdruck auch abgeleitet werden, und zwar basierend auf unterschiedlichen Motor- Betriebsparametern. Der im Tank gespeicherte EGR-Druck wird, wie vom Block 52 repräsentiert, unter Verwendung eines korrespondierenden Sensors bestimmt. Wie oben beschrieben, kann das unter Druck gesetzte EGR-Gas in einem Tank oder in einem erweiterten Abschnitt des EGR-Kreises gespeichert werden, der dann als ein Tank fungiert, und einen entsprechend positionierten Drucksensor enthält. Ein Block 54 repräsentiert die Überwachung des Einlassdruckes, der bestimmt werden kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drucksensoren. In Verbindung mit einem Sensor für den Turbolader-Boost kann ein barometrischer Umgebungsluft-Drucksensor benutzt werden, um den Einlassdruck zu bestimmen. Eine EGR-Gassollströmung wird dann bestimmt in einem Block 56 basierend auf gegenwärtigen Motorbetriebsparametern. Die EGR-Gassollströmung kann bestimmt werden unter Verwendung einer oder mehrerer Nachschlage-Tabellen, und zwar allein oder in Kombination mit einer oder mehrerer Gleichungen oder Funktionen. Abhängig vom speziellen Anwendungsfall und einer Kalibrierung kann ein Sollwert für den Druck des gespeicherten EGR-Gases bestimmt werden basierend auf gegenwärtigen Motorbetriebskonditionen oder -parametern, wie durch einen Block 58 repräsentiert. Der EGR-Gas-Solldruck kann alternativ ein fixierter, kalibrierbarer Wert sein, der nicht von momentanen Betriebskonditionen abhängt. Die Operation der EGR- Pumpe wird dann gesteuert basierend auf zumindest einem der vorerwähnten Parameter, einschließlich des Abgasdrucks, des Drucks des gespeicherten EGR-Gases, des Einlassdrucks, und der EGR-Strömung, wie allgemein durch einen Block 60 repräsentiert, derart, dass das EGR-Ventil die EGR-Sollströmung mit reduzierter Verzögerung liefert.
In einer Ausführungsform wird die Pumpe so gesteuert, dass sie den Druck des gespeicherten EGR-Gases oberhalb eines Einstellpunktwertes hält, der fixiert sein kann, oder bestimmt wird auf der Basis der EGR-Sollströmung, des gegenwärtigen Abgasdruckes und des gegenwärtigen Einlassdruckes. Natürlich können auch andere Motor- oder Fahrzeug-Betriebsparameter benutzt werden, um eine passende Anzeige zum Betreiben der EGR-Pumpe zu liefern. Beispielsweise können die Motordrehzahl, die Position der Drosselklappe und/oder die Temperatur (Umgebungsluft, Kühlmittel, Brennstoff, Öl, etc.) benutzt werden zur Steuerung des minimalen Solldruckwertes für das gespeicherte EGR-Gas. Bei dieser Ausführungsform wird die EGR-Pumpe aktiviert, sobald der Druck des gespeicherten EGR-Gases unter den korrespondierenden Einstellpunkt fällt. Die EGR-Pumpe wird deaktiviert, sobald der Druck des gespeicherten EGR-Gases zuzüglich eines wählbaren Hysterese-Wertes über den Einstellpunkt steigt, ohne den Abgasdruck oder den Einlassdruck zu berücksichtigen.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung illustrieren oder beschreiben sollen. Vielmehr sind die in der Beschreibung benutzten Ausdrücke nur beschreibender Natur, und nicht beschränkender Natur, und ist anzumerken, dass unterschiedliche Abänderungen möglich sind, ohne dadurch den Sinngehalt und Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Abgas-Rezirkulationssystem (EGR) zur Zufuhr von EGR-Gas zu einem Verbrennungskraftmotor (12) mit Turboaufladung, gekennzeichnet durch:
eine stromab einer Turbine (14) des Motors (12) mit Turboaufladung angeordnete EGR-Pumpe (24) zum Erhöhen des Drucks in einem EGR-Abgas, das von der Turbine stammt;
einen EGR-Tank (26) zum Speichern des unter Druck gesetzten Abgases; und
ein EGR-Ventil (28) zum Zuführen des gespeicherten EGR-Gases zu einem Einlassverteiler (22), der dann das eingeführte EGR-Gas zu Einlassöffnungen des Motors (12) leitet.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der EGR-Tank (26) ein expansiv vergrößerter integraler Abschnitt (32) einer Verrohrungsstruktur (30) ist, die zum Leiten des EGR-Gases benutzt wird.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der EGR-Tank (26) eine separate Komponente ist, die mit der Verrohrungsstruktur (30) verbunden ist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die EGR-Pumpe (24) das EGR-Gas auf einen höheren Druck bringt als den Druck von Frischluft, die von einem Kompressor (16) des Motors mit Turboaufladung dem Einlassverteiler (22) zugeführt wird.

5. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Controller (34) zum Steuern des Drucks in dem EGR-Gastank (26), des EGR-Ventils (28), und des Motors (12).

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (34) einen Mikroprozessor (42) enthält zum Sammeln von Daten von mehreren Sensoren (40), die unterschiedliche Parameter des Motors (12) und des EGR-Systems (10) überwachen.

7. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (38), das stromab der EGR-Pumpe (24) und stromauf des EGR-Tanks (26) vorgesehen ist, und verhindert, dass EGR-Gas vom EGR-Tank (26) zurück und durch die EGR-Pumpe (24) strömt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (38) die Zufuhr von EGR-Gas zum Motor (12) bei inaktiver Pumpe (24) ermöglicht.

9. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch wenigstens einen Wärmetauscher (35, 36), der stromab der EGR-Pumpe (24) angeordnet ist.

10. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Controller (34), der ein durch einen Computer auslesbares Speichermedium (43) aufweist, in welchem ausführbare Instruktionen zum Überwachen und Steuern des Systems (10) vorgesehen sind.

11. Abgas-Rezirkulationsverfahren (EGR) zum Zumessen von EGR-Gas in einen Motor (12) mit Turboaufladung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Aufnehmen von EGR-Gas von einer Turbine (14) des Motors (12) mit Turboaufladung;
Erhöhen des Drucks des aufgenommenen EGR-Gases;
Speichern des komprimierten EGR-Gases in einem EGR-Tank (32, 26); und
Steuern eines EGR-Ventils (28) zum Einführen des gespeicherten EGR-Gases in einen Einlassverteiler (22) des Motors (12), wobei der Einlassverteiler (22) das EGR-Gas zu Einlassöffnungen des Motors führt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch die Steuerung des EGR-Ventils (28) zum Einführen des gespeicherten EGR-Gases bei inaktiver EGR-Pumpe (24).

13. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch das Kühlen des EGR-Gases stromab der EGR-Pumpe (24).

14. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch das Speichern des unter Druck gesetzten EGR-Gases in einem expansiv erweiterten Abschnitt (32), der integral ausgeführt ist mit einer Verrohrungsstruktur (30), die zum Leiten des EGR-Gases verwendet wird.

15. Verfahren zum Steuern der Abgas-Rezirkulation (EG R) in einem Mehrzylinder- Verbrennungskraftmotor (12) mit einem EGR-Kreis zum Umleiten eines Teils des Abgases stromab eines Turboladers (14, 16) zu einer EGR-Pumpe (24) und einem Speicherbereich für unter Druck gesetztes EGR-Gas, wobei der Motor (12) ein einzelnes EGR-Ventil (28) zum wahlweisen Liefern des gespeicherten EGR-Gases zu einem Einlassverteiler (22) stromauf von Zylinder-Einlassöffnungen aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bestimmen eines Solldrucks des gespeicherten EGR-Gases basierend auf momentanen Motorbetriebskonditionen; und
Steuern der EGR-Pumpe (24) basierend auf dem Solldruck des gespeicherten EGR-Gases.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck des gespeicherten EGR-Gases ein programmierbarer konstanter Wert ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck des gespeicherten EGR-Gases bestimmt wird basierend auf zumindest einem Parameter der folgenden Gruppe: Auslassdruck, Einlassdruck, und EGR-Gas-Sollströmung.

18. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin gekennzeichnet durch die Messung eines tatsächlichen Drucks des gespeicherten EGR-Gases, wobei der Schritt der Steuerung die Steuerung der EGR-Pumpe (24) umfasst zum Reduzieren eines Fehlers zwischen dem tatsächlichen gemessenen Druck des gespeicherten EGR- Gases und dem Solldruck des gespeicherten EGR-Gases.

19. Computerauslesbares Speichermedium mit gespeicherten Daten, die Instruktionen repräsentieren, die exekutierbar sind durch einen Computer zum Steuern der Abgas-Rezirkulation (EGR) in einem mehrzylindrigen Verbrennungskraftmotor (12), der einen EGR-Kreis (10) zum Umleiten eines Teils von Abgasen stromab eines Turboladers (14, 16) zu einer EGR-Pumpe (24) und einen Speicherbereich für unter Druck gesetztes EGR-Gas aufweist, wobei der Motor ein einziges EGR-Ventil (28) zum wahlweisen Zuführen von gespeichertem EGR-Gas zu einem Einlassverteiler (22) stromauf von Zylinder-Einlassöffnungen aufweist, gekennzeichnet durch:
Instruktionen zum Bestimmen eines Solldrucks des gespeicherten EGR-Gases basierend auf momentanen Motorbetriebskonditionen; und
Instruktionen zum Steuern der EGR-Pumpe (24) basierend auf dem Solldruck des gespeicherten EGR-Gases.

20. Computerauslesbares Speichermedium nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck des gespeicherten EGR-Gases ein programmierbarer konstanter Wert ist.

21. Computerauslesbares Speichermedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Instruktionen zum Bestimmen eines Solldrucks des gespeicherten EGR-Gases Instruktionen umfassen zum Bestimmen eines Solldrucks des gespeicherten EGR-Gases basierend auf zumindest einem der folgenden Parameter: Abgasdruck, Einlassdruck, und EGR-Gassoll-Strömung

22. Computerauslesbares Speichermedium nach Anspruch 15, weiterhin gekennzeichnet durch Instruktionen zum Bestimmen eines Istdrucks des gespeicherten EGR-Gases, wobei die Instruktionen zum Steuern Instruktionen umfassen zum Steuern der EGR-Pumpe (24) zwecks Reduzierung eines Fehlers zwischen dem Istdruck des gespeicherten EGR-Gases und dem Solldruck.