DE3428380A1

DE3428380A1 - Vorrichtung zur steuerung rueckgefuehrter abgasmengen bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3428380A1
Application number: DE19843428380
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 7141 Schwieberdingen Maisch; Wolfgang Dipl.-Ing.(FH) 7141 Großbottwar Schäfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1986-03-06
Also published as: DE3428380C2; US4620520A; JPS61106963A

Description

R. 19533
30.7.198U Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Vorrichtung zur Steuerung rückgeführter Abgasmengen "bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung rückgeführter Abgasmengen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur Steuerung von rückgeführten Abgasmengen bekannt (US-PS hl JJ 777), bei der die Steuerdruckbildung mit Hilfe eines Magnetventils erfolgt, das eine Verbindung zur Umgebungsluft steuert, so daß der Steuerdruck eines pneumatisch betätigbaren Abgasrückführventil s geändert und damit das Maß der rückgeführten Abgasmenge gesteuert -wird. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß bei gleichbleibendem Öffnungsquerschnitt des Magnetventiles der im Arbeitsraum des pneumatisch arbeitenden Stellgliedes des Abgasrückführventiles herrschende Druck sich bei einer Änderung der Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe auch ändert, wodurch sich in unerwünschter Weise Änderungen der Abgasrückführraten ergeben.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine genauere und schnellere Steuerung der Abgasrückführrate erfolgt, bei einfacherer und billigerer Ausgestaltung der Ansteuerelektronik.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 2, wodurch ein kleiner Querschnitt der Drosselstelle gewählt werden kann und damit eine rasche Ansteuerung des pneumatisch arbeitenden Stellgliedes und eine rasche Verringerung bzw. Vergrößerung der Abgasrückführrate bei einem plötzlichen Betätigen der Drosselklappe erzielt wird.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausgestaltung der Erfindung nach den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 und k, wodurch bei einem plötzlichen Öffnen der Drosselklappe für eine bestimmte Zeitdauer noch eine ausreichende Druckdifferenz zur Ansteuerung des pneumatisch arbeitenden Stellgliedes zur Verfügung steht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

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Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Zeichnung ist in vereinfachter Ausgestaltung eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Ansaugsystem 2 und einem Abgassammeisystem 3 gezeigt. Vom Abgassammeisystem 3 führt eine Abgasrückführleitung k zum Ansaugrohr 2 stromabwärts einer Drosselklappe 5 des Ansaugsystems. In der Abgasrückführleitung "bzw. wie dargestellt an der Einmündung der Abgasrückführleitung h in das Saugrohr 2 ist ein Abgasrückführventil β vorgesehen, dessen Ventilschließglied 7 mit der Mündung der Abgasrückführleitung k als Ventilsitz zusammen arbeitet. Das Ventilschließglied 7 ist mit einer beweglichen Wand 8 eines pneumatisch arbeitenden Stellgliedes 9 verbunden. Dieses besteht üblicherweise aus einem Gehäuse 10, in dem z.B. durch eine als bewegliche Wand dienende Membran 8 ein Arbeitsraum 11 einerseits begrenzt wird. In dem Arbeitsraum 11 ist eine Rückstellfeder 12 angeordnet, die sich einerseits auf der Membran 8 abstützt. Der Arbeitsraum 11 steht mit einer Steuerdruckleitung Ik in Verbindung, in die eine Strömungsleitung 15 mündet, die zur Atmosphäre führt. In der Strömungsleitung J5 ist ein elektrofluidischer Wandler 16 in Düse-Prallplatte-Bauart angeordnet. Weiterhin steht die Steuerdruckleitung lh mit einer Verbindungsleitung 17 in Verbindung, die stromabwärts der Drosselklappe 5 am Ansaugrohr 2 mündet, und in der dem Ansaugrohr 2 zugewandt ein in Richtung zum Ansaugrohr 2 hin öffnendes Rückschlagventil 18 und zur Steuerdruckleitung hin eine Drosselstelle 19 angeordnet ist. Zwischen dem Rückschlagventil 18 und der Drosselstelle 19 führt die Verbindungsleitung J7 durch einen Unterdruckspeicher 20. Eine Bypassleitung 2J führt von der yerbindungsleitung 17 zur Steuerdruckleitung 1h unter Umgehung der Drosselstelle 19. In der Bypassleitung 21 ist ein

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elektromagnetisch betätigbares Bypassventil 22 angeordnet, das durch eine elektronische Steuereinrichtung 23 ansteuerbar ist, die auch den elektrofluidischen Wandler 16 ansteuert. Der elektronischen Steuereinrichtung 23 werden in bekannter Weise Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine als elektrische Signale zugeführt, beispielsweise ein Drehzahlsignal η, ein Lastsignal Q-, und über eine Steuersignalleitung 2h ein Luftmengensignal von einem am Ansaugsystem 2 angeordneten Luftmengenmesser 25.

Der elektrofluidische Wandler 1 β ist in seiner Bauart an sich bekannt, beispielsweise durch die DE-OS 31 09 5βθ. Es soll deshalb nur kurz an dieser Stelle auf die Funktion und Wirkungsweise des elektrofluidischen Wandlers eingegangen werden. Der elektrofluidische Wandler 16 enthält eine Wippe 26, die elektromagnetisch mittels einer Spule 27 mit einem veränderlichen Auslenkmoment beaufschlagt wird, so daß sie um eine Drehachse 2§ eine gewisse Auslenkung erfährt. Eine Düse 30 bildet das Ende der Strömungsleitung 15 und führt zur Außenluft. Die Düse 30 kann durch ein als Prallplatte 31 dienendes Ende der Wippe 26 mehr oder weniger verschlossen werden, so daß je nach Öffnungsgrad mehr oder weniger Luft aus der Atmosphäre über die Düse 30 in eine Innenkammer 32 des elektrofluidischen Wandlers ί6 strömen kann, von der die Strömungsleitung 15 zur Steuerdruckleitung lh weiterführt. Die Wippe 26 arbeitet gegen eine Gegenfeder 33. Über Joche 3i+ und zugeordnete Pole wirkt auf die Wippe 26 ein von einem Permanentmagnet erzeugtes Permanentmagnetfeld, das ein Grundmoment an der Wippe bewirkt. Bei einem konstanten, an der Wippe 26 angreifenden Auslenkmoment wird somit zwischen der Düse 30 und der Prallplatte 3-1 ein

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Druckabfall erzeugt, der so groß ist, daß sich eine von dem Auslenkmoment abhängige konstante Druckdifferenz zwischen dem Außenluftdruck und dem Druck in der Strömungsleitung 15 und damit im Arbeitsraum 11 einstellt. Der elektrofluidische Wandler 16 in Düse-Prallplatte-Bauart regelt also aufgrund der angreifenden Federkräfte und/ oder Magnetkräfte eine bestimmte gewünschte und durch das Steuersignal von der elektronischen Steuereinrichtung vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärenluftdruck und dem Druck im Arbeitsraum 11, wobei die Druckdifferenz insbesondere im Leerlaufbetrieb und bei niederer Teillast der Brennkraftmaschine 1 unabhängig von Änderungen des Atmosphärenluftdruckes oder des Druckes in der Verbindungsleitung 17 ist. Dies beruht darauf, daß an der Wippe 26 sowohl der Atmosphärenluftdruck als auch der Druck im Arbeitsraum 11 angreifen und mit den rückstellenden Federkräften und/oder Magnetkräften zum Kräftegleichgewicht führen. Durch den elektrofluidischen Wandler 16 läßt sich somit sehr genau in Abhängigkeit von dem durch die elektronische Steuereinrichtung 23 zugeführten Steuerstrom ein Steuerdruck in der Arbeitskammer 11 einregeln und somit sehr genau die durch das Abgasrückführventil 6 bewirkte Abgasrückführrate steuern.

Die zwischen dem Saugrohr 2 und der Atmosphärenluft herrschende Druckdifferenz wird geteilt durch die Drosselstelle 19 und den als Differenzdruckregler arbeitenden elektrofluidischen Wandler 16. Das Rückschlagventil J8 und der Unterdruckspeicher 20 haben den Zweck, für eine bestimmte Dauer, d.h. bis der Unterdruckspeicher gefüllt ist, eine gewünschte Ansteuerung des Abgasrückführventil 6 in Öffnungsrichtung zu gewährleisten, wenn die Drosselklappe 5 in der Ansaugleitung 2 plötzlich geöffnet wird.

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In diesem Fall steigt der Druck stromahwärts der Drosselklappe 5 im Ansaugrohr 2 nahezu auf den Atmosphärendruck an, und das Rückschlagventil l8 schließt. Der Druckteiler, ■bestehend aus der Drosselstelle 19 und dem elektrofluidischen Wandler 16, kann nun noch so lange weiter arbeiten und das Abgasrückführventil 6 ansteuern, bis der Unterdruckspeicher 20 gefüllt ist. Wird die Drosselklappe 5 vieder geschlossen, so sinkt der Druck im Ansaugrohr 2 und damit auch der Druck am Rückschlagventil J8 an seiner dem Unterdruckspeicher 20 angewandten Seite und das Rückschlagventil 18 öffnet, so daß sich der Unterdruckspeicher 20 -wieder leert. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe 5 kann das Bypassventil 22 geöffnet werden, so daß über die Bypassleitung 21 sehr schnell im Arbeitsraum 11 ein Unterdruck aufgebaut und das Abgasrückführventil 6 geöffnet werden kann. Die Qffnungsdauer des Bypassventils 22 kann durch ein Zeitglied begrenzt werden, das beispielsweise in der elektronischen Steuereinrichtung 23 vorgesehen ist. Als Steuersignal für das Bypassventil 22 kann beispielsweise auch eine rasche Vergrößerung des Steuerstromes des elektrofluidischen Wandlers 16 herangezogen werden, wobei die Prallplatte 31 die Düse 30 nahezu verschließt. Die Anordnung der Bypassleitung 21 mit dem Bypassventil 22 hat den Vorteil, daß die Drosselstelle 39 mit einem sehr kleinen Querschnitt versehen werden kann. Dies hat zur Folge, daß im Bedarfsfall der Druck im Arbeitsraum J1 rasch durch Betätigung des Bypassventils 22 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine verändert und das Abgasrückführventil 6 schnell bewegt werden kann.

Claims

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3O.T.19Oi)- Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

.Vorrichtung zur Steuerung der vom Abgas syst em einer Brennkraftmaschine zur Saugseite rückgeführten Abgasmenge mit einem pneumatisch arbeitenden Stellglied, dessen bewegliches Teil mit dem Ventilschließglied eines Abgasrückführventils verbunden und dessen vom beweglichen Teil einerseits begrenzter Arbeitsraum über eine Drosselstelle mit dem Saugrohr stromabwärts einer Drosselklappe und über eine Ventilanordnung mit mindestens einer Druckquelle verbindbar ist, wobei die Ventilanordnung von Steuersignalen einer elektronischen Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung einen elektrofluidischen Wandler (.16) in Düse-Prallplatte-Bauart enthält, der in einer Strömungsleitung (15) von der Atmosphäre zum Arbeitsraum ill) des Stellgliedes (9) liegt und in Abhängigkeit von Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung (23) jeweils eine diesen Steuersignalen zugeordnete Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in der Arbeitskammer (3 1) regelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (.17) vom Saugrohr (.2) stromabwärts der Drosselklappe (5) zu der .Drosselstelle CJ 9) führt und eine die Drosselstelle Cl9) umgehende Bypassleitung (.21) von der Verbindungsleitung (J7) zum Arbeitsraum

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(11) vorgesehen und der Querschnitt der Bypassleitung (21) durch ein Bypassventil (22) steuerbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (17) vom Saugrohr (2) stromabwärts der Drosselklappe (5) zu der Drosselstelle (19) ein in Richtung zum Saugrohr (2) öffnendes Rückschlagventil (18) und zwischen Rückschlagventil (18) und Drosselstelle (19) ein Unterdruckspeicher (20) angeordnet ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (22) für eine vorbestimmte Dauer offenbar ist, wenn die Drosselklappe (5) in eine das Saugrohr (2) öffnende Stellung bewegt wird.