DE19910846A1

DE19910846A1 - Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19910846A1
Application number: DE19910846A
Authority: DE
Inventors: Frank Dickgreber
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-14
Also published as: EP1035318A3; EP1035318A2; EP1035318B1; DE50011879D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Abgasrückführungsleitung (4) zwischen Abgasleitung (3) und Ansaugleitung (2) und einem ansteuerbaren Abgasrückführventil (5) im Verlauf der Abgasrückführungsleitung (4). Um Funktionsstörungen des Abgasrückführventils (5) infolge von Verschmutzung vorzubeugen, wird das Abgasrückführventil (5) von einem Steuergerät (9) bei Erkennen von Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (1) über eine Zeit von 2 bis 5 Sekunden Dauer mit voller Leistung in einer Frequenz von 3 bis 10 Hertz als Reinigungsfunktion angesteuert. Diese Reinigungsfunktion wird 2 bis 5 Sekunden aufrechterhalten, wenn weiterhin Schubbetrieb vorliegt. Wird der Schubbetrieb abgebrochen, wird auch die Reinigungsfunktion abgebrochen. DOLLAR A Das Steuergerät ist vorzugsweise das ohnehin vorhandene Motorsteuergerät. DOLLAR A Damit ist ein Ansatz von Schmutz an den Schließteilen des Abgasrückführventils 5 in einem Maße, welches zu Störungen führen könnte, nicht mehr möglich, da der Belag durch die Bewegungen des Ventilgliedes (6) und des Ventilschaftes (11) während der Reinigungsfunktion abgeschabt bzw. abgeklopft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruches 1.

Es ist bekannt, daß die Rückführung von einer dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine an gepaßten Abgasmenge eine wirksame Maßnahme darstellt, um die schädlichen Bestandteile im Abgas, insbesondere die bei Magerbetrieb auftretenden Stickoxide zu reduzieren.

Jedoch werden mit der zurückgeführten Abgas menge auch Rußpartikel und Aschebestandteile aus dem mo torischen Verbrennungsprozeß mitgeführt, die sich auf den Funktionsteilen des Abgasrückführventils absetzen und dort Störungen hervorrufen können.

Um dieses Problem zu lösen, wird mit DE-OS 195 30 308 A1 vorgeschlagen, die Temperatur des rückgeführten Abgasanteils zu erfassen und mittels einer Erhöhung der Abgasrate die Temperatur im Verlauf der Abgasrückfüh rungsleitung und damit auch am Abgasrückführventil soweit zu erhöhen, daß ein Temperaturbereich mit verstärkter Ab lagerungsneigung deutlich überschritten ist. Kann eine solche Temperatur nicht erreicht werden, weil sich z. B. der Motor noch in einer Aufwärmphase befindet oder werden unzulässig hohe Temperaturen erreicht, dann wird die Ab gasrückführung vollständig gestoppt.

Durch eine solche Maßnahme wird aber die für eine optimale Beeinflussung der Abgaszusammensetzung er forderliche Abgasrückführrate in einem relativ weiten Be triebsbereich der Brennkraftmaschine negativ beeinflußt, indem der Zwang zur Veränderung der rückgeführten Abgas menge und damit der Abgasrückführrate nicht nur von den Parametern der Brennkraftmaschine abhängig ist, sondern auch von einer zu erreichenden Selbstreinigungstemperatur im Abgasrückführsystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführungssystem der im Oberbegriff des Patentan spruches 1 genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Störungen oder gar ein Ausfall des Abgasrückführventils infolge sich absetzender Schmutzpartikel vermieden wer den, ohne daß die für eine optimale Beeinflussung der Ab gaszusammensetzung erforderliche Abgasrückführrate verän dert werden muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Un teransprüchen gegeben.

Arbeitet eine mit einem erfindungsgemäß ausge bildeten Abgasrückführsystem ausgerüstete Brennkraftma schine in einem Lastbereich, in welchem eine Abgasrück führung (AGR) in üblicher Weise erfolgt, dann wird gemäß der Erfindung ständig geprüft, ob ein Schubbetrieb er folgt. Bekanntlich tritt Schubbetrieb bei in Kraftfahr zeugen verwendeten Brennkraftmaschinen relativ häufig auf. Wird erkannt, daß sich dieser Schubbetrieb über eine Mindestzeit hinaus erstreckt, dann wird von der elektro nischen Steuereinheit am Abgasrückführventil eine Reini gungsfunktion ausgelöst, indem der Stellantrieb, des Ab gasrückführventils niederfrequent mit voller Leistung, also beim Kraftfahrzeug im allgemeinen mit 12 Volt, ange steuert wird. Das Ventilglied bewegt sich dabei im Rhyth mus der Ansteuerfrequenz zwischen seinen Extremlagen von offen und zu.

Dabei werden eventuell am Ventilschaft oder am Ventilsitz anhaftende Partikel mechanisch abgestreift bzw. abgeklopft. Dieses Ansteuern zum Zwecke der Reini gung wird über einen Zeitraum von zwei bis fünf Sekunden aufrechterhalten. Liegt nach Ablauf einer Reinigungsfunk tion noch Schubbetrieb vor, dann wird das Abgasrückführ ventil auf den für Schubbetrieb geltenden geschlossenen Querschnitt eingeregelt. Erst bei erneutem Schubbetrieb wird die Reinigungsfunktion erneut aktiviert. Wird jedoch während dieser Reinigungsfunktion der Schubbetrieb unter brochen, dann wird auch die Reinigungsfunktion sofort ab gebrochen und das Abgasrückführventil stellt wieder einen Durchlaßquerschnitt ein, der gemäß den Motorparametern die angemessene Abgasrückführrate sicherstellt.

Die elektronische Steuereinheit zum Aktivieren der Reinigungsfunktion kann vorteilhaft mit dem bei Brennkraftmaschinen ohnehin vorhandenen elektronischen Motorsteuergerät integriert sein. An diesem liegen alle Signale der für die Ansteuerung des Abgasrückführventils erforderlichen Parameter der Brennkraftmaschine von ent sprechenden Sensoren an, so daß keine zusätzlichen Senso ren und auch kein zusätzliches Steuergerät erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach stehend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zei gen

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Gesamt konstruktion eines Abgasrückführsy stems;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ven tilgliedes in einem Abgasrückführven til;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches die An steuer-Routine für die Reinigungs funktion zeigt.

Eine Brennkraftmaschine 1 weist eine Ansauglei tung 2 und eine Abgasleitung 3 auf. Zwischen der Abgas leitung 3 und der Ansaugleitung 2 verläuft eine Abgas rückführleitung 4, in deren Verlauf ein Abgasrückführven til 5 angeordnet ist. Das Abgasrückführventil 5 besitzt ein Ventilglied 6, welches bei Ansteuerung eines Stellan triebs 7 einen Durchgang freigibt oder schließt. Die An steuerung des Abgasrückführungsventils 5 erfolgt über eine Steuerleitung 8 von einem elektronischen Steuergerät 9, dem über Input-Leitungen 10 in an sich bekannter Weise Signale von nicht dargestellten Sensoren an der Brenn kraftmaschine 1 zugeführt werden.

Wie Fig. 2 zeigt ist das Ventilglied 6 an ei nem Ventilschaft 11 befestigt, der in einer Buchse 12 ge führt ist. Das Ventilglied 6 dichtet an einer Dichtkante eines Ventilsitzringes 13 ab. Bei geöffnetem Abgasrück führventil 5 strömt Abgas aus der Abgasleitung 3 durch die Abgasrückführleitung 4 in die Ansaugleitung 2. Mit dem Abgas gelangen Partikel in das Abgasrückführventil 5, die sich teilweise sowohl am Ventilglied 6 und dem Ven tilschaft 11 als auch am Ventilsitzring 13 absetzen. Das kann dazu führen, daß der Ventilschaft 11 in der Buchse 12 stecken bleibt und das Abgasrückführventil 5 blockiert oder daß das Ventilglied 6 gegenüber dem Ventilsitzring 13 nicht vollständig abdichtet. Die Folgen zeigen sich durch einen fehlerhaften Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und in einer Verschlechterung der Abgaswerte.

Gemäß der Erfindung ist daher die mit Fig. 3 dargestellte Ansteuer-Routine für eine Reinigungsfunktion der Teile des Abgasrückführventiles 5 durch das elektro nische Steuergerät 9 vorgesehen. Bei der in Teillast ge mäß Aktivität 14 betriebenen Brennkraftmaschine 1 wird gemäß Aktivität 15 geprüft, ob Schubbetrieb vorliegt. Wird Schubbetrieb erkannt, dann wird nach einem Zeitver zug von 3 Sekunden gemäß Aktivität 16 nun nach Aktivität 17 erneut geprüft, ob weiterhin Schubbetrieb vorliegt. Ist dies der Fall, dann wird gemäß Aktivität 18 das Ab gasrückführventil 5 mit einer Frequenz von 5 Hertz ange steuert, und zwar mit voller Betriebsleistung, also bei einem Kraftfahrzeug mit der vollen Bordspannung, die im allgemeinen 12 Volt beträgt. Dieser Zustand wird maximal 3 Sekunden lang aufrechterhalten. Während dieser Zeit be wegt sich das Ventilglied 6 und der mit ihm verbundene Ventilschaft 11 mit der Ansteuerfrequenz von 5 Hertz mit relativ großer Kraft zwischen extremer Offenstellung und Schließstellung. Am Ventilschaft 11 und am Ventilglied 6 sowie am Ventilsitzring 13 anhaftende Schmutzpartikel werden dabei abgestreift bzw. abgeklopft.

Gemäß Aktivität 19 wird während der Reinigungs funktion gleichzeitig gemäß Aktivität 18 ständig geprüft, ob weiterhin Schubbetrieb vorliegt. Ist dies der Fall, dann wird nach Ablauf der 3 Sekunden Reinigungsfunktion auf die übliche Schub-Einstellung des Abgasrückführventi les 5 zurückgegangen. Wird der Schubbetrieb vorher abge brochen, dann wird damit auch die Reinigungsfunktion ge mäß Aktivität 20 abgebrochen und auf die übliche Teil lasteinstellung nach Aktivität 14 zurückgegangen. Bei ei nem erneuten Schubbetrieb, der sich länger als 3 Sekunden erstreckt, wiederholt sich dieser Vorgang.

Damit bleiben die Schließteile des Abgasrück führventiles 5 ständig frei von schädlichen Ablagerungen. Die Funktionsfähigkeit des Abgasrückführsystems bleibt auch bei Rußbildung im Abgas gewährleistet.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise sehr einfach und auch nachträglich in bestehende Abgasrück führsysteme implementierbar, da lediglich die elektroni sche Steuerung 9, vorzugsweise in Form der Motorsteue rung, mit einem veränderten Programm versehen werden muß.

Claims

1. Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungsleitung zum Rückführen eines Teils des Abgases von einer Abgasleitung der Brenn kraftmaschine zu einer Ansaugleitung der Brennkraft maschine, einem ansteuerbaren Abgasrückführventil (AGR-Ventil) im Verlauf der Abgasrückführleitung zum Regeln einer Abgasrückführrate sowie einem elektro nischen Steuergerät zum Ansteuern des Abgasrückführ ventils in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebs parametern der Brennkraftmaschine, dadurch gekenn zeichnet, daß das Steuergerät (9) bei Erkennen eines Schubbetriebes (Aktivität 15) der Brennkraftmaschine (1) und nach Verstreichen einer Zeit von 2 bis 5 Se kunden im Schubbetrieb (Aktivität 16) das Abgasrück führventil (5) in einem Intervall von 3 bis 10 Hertz mit voller Leistung ansteuert, diesen Ansteuerrhyth mus 2 bis 5 Sekunden aufrechterhält (Aktivität 18) und dann auf den für den aktuellen Motorbetrieb an gemessenen konstanten Querschnitt einstellt (Aktivität 14).

2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die nach Erkennen von Schubbetrieb (Aktivität 15) über eine Mindestzeitdauer (Aktivität 16) ausgelöste Ansteuerung in einem Intervall von 3 bis 10 Hertz mit voller Leistung (Aktivität 18) ab gebrochen wird, wenn der Schubbetrieb unterbrochen wird (Aktivität 19).

3. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Steuergerät (9) Teil eines elek tronischen Motorsteuergerätes ist.