DE3428380C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung rückgeführter Abgasmengen nach der Gattung des Patent­ anspruchs 1.

Es ist schon eine Vorrichtung zur Steuerung von rückgeführten Abgasmengen bekannt (US-PS 41 77 777), bei der die Steuerdruckbildung mit Hilfe eines Magnetventils erfolgt, das eine Verbindung zur Umgebungsluft steuert, so daß der Steuerdruck eines pneumatisch betätigbaren Abgas­ rückführventils geändert und damit das Maß der rückgeführ­ ten Abgasmenge gesteuert wird. Dabei ergibt sich der Nach­ teil, 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 Atmo­ sphärendruck und dem Druck im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe auch ändert, wodurch sich in unerwünschter Weise Änderungen der Abgasrückführraten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, bei einem Abgasrückführungssystem eine genaue und schnelle Steuerung der Abgasrückführrate mit einem einfachen Aufbau der An­ steuerelektronik zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

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

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Vorrich­ tung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 2, wodurch ein kleiner Querschnitt der Drosselstelle gewählt werden kann und damit eine rasche Ansteuerung des pneuma­ tisch arbeitenden Stellgliedes und eine rasche Verringe­ rung 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 4, wodurch bei einem plötzlichen Öffnen der Drosselklappe für eine bestimmte Zeitdauer noch eine ausreichende Druck­ differenz zur Ansteuerung des pneumatisch arbeitenden Stellgliedes zur Verfügung steht.

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

In der Zeichnung ist in vereinfachter Ausgestaltung eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Ansaugsystem 2 und einem Abgassammelsystem 3 gezeigt. Vom Abgassammelsystem 3 führt eine Abgasrückführleitung 4 zum Ansaugrohr 2 stromabwärts einer Drosselklappe 5 des Ansaugsystems. In der Abgasrück­ führleitung bzw. wie dargestellt an der Einmündung der Ab­ gasrückführleitung 4 in das Saugrohr 2 ist ein Abgasrück­ führventil 6 vorgesehen, dessen Ventilschließglied 7 mit der Mündung der Abgasrückführleitung 4 als Ventilsitz zusam­ men arbeitet. Das Ventilschließglied 7 ist mit einer beweg­ lichen 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 Arbeits­ raum 11 steht mit einer Steuerdruckleitung 14 in Verbin­ dung, in die eine Strömungsleitung 15 mündet, die zur Atmosphäre führt. In der Strömungsleitung 15 ist ein elektrofluidischer Wandler 16 in Düse-Prallplatte-Bau­ art angeordnet. Weiterhin steht die Steuerdruckleitung 14 mit einer Verbindungsleitung 17 in Verbindung, die strom­ abwärts der Drosselklappe 5 am Ansaugrohr 2 mündet, und in der dem Ansaugrohr 2 zugewandt ein in Richtung zum An­ saugrohr 2 hin öffnendes Rückschlagventil 18 und zur Steu­ erdruckleitung hin eine Drosselstelle 19 angeordnet ist. Zwischen dem Rückschlagventil 18 und der Drosselstelle 19 führt die Verbindungsleitung 17 durch einen Unterdruck­ speicher 20. Eine Bypaßleitung 21 führt von der Verbin­ dungsleitung 17 zur Steuerdruckleitung 14 unter Umgehung der Drosselstelle 19. In der Bypaßleitung 21 ist ein elektromagnetisch betätigbares Bypaßventil 22 angeordnet, das durch eine elektronische Steuereinrichtung 23 ansteuer­ bar ist, die auch den elektrofluidischen Wandler 16 ansteu­ ert. Der elektronischen Steuereinrichtung 23 werden in be­ kannter Weise Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine als elektrische Signale zugeführt, beispielsweise ein Drehzahl­ signal n, ein Lastsignal Q_k und über eine Steuersignalleitung 24 ein Luftmengensignal von einem am Ansaugsystem 2 ange­ ordneten Luftmengenmesser 25.

Der elektrofluidische Wandler 16 ist in seiner Bauart an sich bekannt, beispielsweise durch die DE-OS 31 09 560. Es soll deshalb nur kurz an dieser Stelle auf die Funk­ tion und Wirkungsweise des elektrofluidischen Wandlers 16 eingegangen werden. Der elektrofluidische Wandler 16 enthält eine Wippe 26, die elektromagnetisch mittels ei­ ner Spule 27 mit einem veränderlichen Auslenkmoment be­ aufschlagt wird, so daß sie um eine Drehachse 29 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 16 strömen kann, von der die Strömungsleitung 15 zur Steuerdruckleitung 14 weiter­ führt. Die Wippe 26 arbeitet gegen eine Gegenfeder 33. Über Joche 34 und zugeordnete Pole wirkt auf die Wippe 26 ein von einem Permamentmagnet erzeugtes Permanentmagnetfeld, das ein Grundmoment an der Wippe bewirkt. Bei einem kon­ stanten, an der Wippe 26 angreifenden Auslenkmoment wird somit zwischen der Düse 30 und der Prallplatte 31 ein Druckabfall erzeugt, der so groß ist, daß sich eine von dem Auslenkmoment abhängige konstante Druckdifferenz zwi­ schen dem Außenluftdruck und dem Druck in der Strömungs­ leitung 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 23 vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärenluft­ druck und dem Druck im Arbeitsraum 11, wobei die Druck­ differenz insbesondere im Leerlaufbetrieb und bei niederer Teillast der Brennkraftmaschine 1 unabhängig von Ände­ rungen 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 rückstel­ lenden Federkräften und/oder Magnetkräften zum Kräfte­ gleichgewicht führen. Durch den elektrofluidischen Wand­ ler 16 läßt sich somit sehr genau in Abhängigkeit von dem durch die elektronische Steuereinrichtung 23 zuge­ führten Steuerstrom ein Steuerdruck in der Arbeitskammer 11 einregeln und somit sehr genau die durch das Abgas­ rückführventil 6 bewirkte Abgasrückführrate steuern.

Die zwischen dem Saugrohr 2 und der Atmosphärenluft herr­ schende Druckdifferenz wird geteilt durch die Drossel­ stelle 19 und den als Differenzdruckregler arbeitenden elektrofluidischen Wandler 16. Das Rückschlagventil 18 und der Unterdruckspeicher 20 haben den Zweck, für eine bestimmte Dauer, d. h. bis der Unterdruckspeicher gefüllt ist, eine gewünschte Ansteuerung des Abgasrückführventils 6 in Öffnungsrichtung zu gewährleisten, wenn die Drossel­ klappe 5 in der Ansaugleitung 2 plötzlich geöffnet wird.

In diesem Fall steigt der Druck stromabwärts der Drossel­ klappe 5 im Ansaugrohr 2 nahezu auf den Atmosphärendruck an, und das Rückschlagventil 18 schließt. Der Druckteiler, bestehend aus der Drosselstelle 19 und dem elektrofluidi­ schen Wandler 16, kann nun noch so lange weiter arbeiten und das Abgasrückführventil 6 ansteuern, bis der Unterdruck­ speicher 20 gefüllt ist. Wird die Drosselklappe 5 wieder geschlossen, so sinkt der Druck im Ansaugrohr 2 und damit auch der Druck am Rückschlagventil 18 an seiner dem Unter­ druckspeicher 20 abgewandten 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 Bypaß­ leitung 21 sehr schnell im Arbeitsraum 11 ein Unterdruck aufgebaut und das Abgasrückführventil 6 geöffnet werden kann. Die Öffnungsdauer 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 elektro­ fluidischen Wandlers 16 herangezogen werden, wobei die Prallplatte 31 die Düse 30 nahezu verschließt. Die Anord­ nung der Bypaßleitung 21 mit dem Bypaßventil 22 hat den Vorteil, daß die Drosselstelle 19 mit einem sehr kleinen Querschnitt versehen werden kann. Dies hat zur Folge, daß im Bedarfsfall der Druck im Arbeitsraum 11 rasch durch Betätigung der Bypaßventils 22 in Abhängigkeit von Be­ triebskenngrößen der Brennkraftmaschine verändert und das Abgasrückführventil 6 schnell bewegt werden kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Steuerung der vom Abgassystem einer Brennkraftmaschine zur Saugseite rückgeführten Abgas­ menge mit einem pneumatisch arbeitenden Stellglied, des­ sen bewegliches Teil mit dem Ventilschließglied eines Abgasrückführventils verbunden und dessen vom bewegli­ chen Teil einerseits begrenzter Arbeitsraum über eine Drosselstelle mit dem Saugrohr stromabwärts einer Dros­ selklappe und über eine Ventilanordnung mit mindestens einer Druckquelle verbindbar ist, wobei die Ventilanord­ nung von Steuersignalen einer elektronischen Steuerein­ richtung in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brenn­ kraftmaschine steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung einen elektrofluidischen Wandler (16) in Düse-Prallplatte-Bauart enthält, der in einer Strö­ mungsleitung (15) von der Atmosphäre zum Arbeitsraum (11) des Stellgliedes (9) liegt und in Abhängigkeit von Steuer­ signalen der elektronischen Steuereinrichtung (23) jeweils eine diesen Steuersignalen zugeordnete Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in der Arbeits­ kammer (11) regelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (17) vom Saugrohr (2) strom­ abwärts der Drosselklappe (5) zu der Drosselstelle (19) führt und eine die Drosselstelle (19) umgehende Bypaßlei­ tung (21) von der Verbindungsleitung (17) zum Arbeitsraum (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) strom­ abwärts der Drosselklappe (5) zu der Drosselstelle (19) ein in Richtung zum Saugrohr (2) öffnendes Rückschlagven­ til (18) und zwischen Rückschlagventil (18) und Drossel­ stelle (19) ein Unterdruckspeicher (20) angeordnet ist.

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