DE3619696C1 - Device for the load-dependent control of an exhaust gas recirculation valve - Google Patents

Device for the load-dependent control of an exhaust gas recirculation valve

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Abstract

A device is described for the load-dependent control of an exhaust gas recirculation valve, which is arranged in the exhaust gas recirculation line of a diesel internal combustion engine. The device has a pressure converter, which picks up a vacuum signal, modulated according to the position of the adjusting lever of the injection pump of the internal combustion engine, and a vacuum signal generated by a vacuum pump and, as a function of these vacuum signals generates a control vacuum for actuation of the exhaust gas recirculation valve. In order, in a supercharged diesel internal combustion engine, to ensure an optimum adaptation of the exhaust gas recirculation rate to the quantity of fuel injected at any one time, the charge pressure of the internal combustion engine is admitted to the third control chamber of the pressure converter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

In dem Werkstatthandbuch der Anmelderin "Model Year 1985 Passenger Cars USA Version" ist in dem Kapital "Engine 601, Seite 59" eine Dieselbrennkraftmaschine angeführt, bei der ein in deren Abgasrückführleitung angeordnetes Abgasrück­ führventil durch einen in einem pneumatisch wirkenden Druck­ umsetzer erzeugten Steuerunterdruck in Abhängigkeit eines je nach Stellung des Verstellhebels der Einspritzpumpe der Dieselbrennkraftmaschine modulierten Unterdruckes betätigt wird. Wie jedoch auf einfache Art und Weise das Abgasrück­ führventil bei einer aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschine anzusteuern ist, dazu ist der genannten Literaturstelle keinerlei Hinweis zu entnehmen.In the workshop manual of the applicant "Model Year 1985 Passenger Cars USA version "is in the capital" Engine 601, Page 59 "listed a diesel internal combustion engine in which an exhaust gas return arranged in the exhaust gas recirculation line pilot valve by means of a pneumatically acting pressure converter generated negative pressure depending on a depending on the position of the adjustment lever of the injection pump Diesel engine operated modulated vacuum becomes. But how the exhaust gas return in a simple way guide valve in a supercharged diesel engine is to be controlled, refer to the cited literature no information to be found.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung so auszubilden, daß mit ihr auf einfache Art und Weise das Abgasrückführventil einer aufgeladenen Diesel­ brennkraftmaschine derart steuerbar ist, daß eine optimal an die eingespritzte Kraftstoffmenge angepaßte Abgasrückführ­ rate erzielbar ist.The invention has for its object a direction to train so that with her in a simple way and Way the exhaust gas recirculation valve of a charged diesel Internal combustion engine is controllable so that an optimal the injected fuel quantity adjusted exhaust gas recirculation rate is achievable.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic device by the characterizing Feature of claim 1 solved.

Dadurch, daß der das Abgasrückführventil betätigende Steuer­ unterdruck im Druckumsetzer zusätzlich noch in Abhängig­ keit des Ladedruckes erzeugt wird, ist bei Brennkraftma­ schinen mit ladedruckabhängiger Angleichung der Einspritz­ menge bei der Bestimmung der jeweiligen Abgasrückführrate mitberücksichtigt, daß bezüglich einer konstanten Stellung des Verstellhebels je nach Ladedruck unterschiedliche Kraft­ stoffmengen eingespritzt werden können.The fact that the control of the exhaust gas recirculation valve vacuum in the pressure converter also dependent speed of the boost pressure is generated at internal combustion machines with injection pressure-dependent adjustment of the injection amount when determining the respective exhaust gas recirculation rate taking into account that with respect to a constant position of the adjustment lever varies depending on the boost pressure quantities of substance can be injected.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasrückführ­ ventils in einer Prinzipdarstellung und Fig. 1 shows an embodiment of an inventive device for controlling an exhaust gas recirculation valve in a schematic diagram and

Fig. 2 in einem Diagramm p ARF = (p USV , p L ) den qualitativen Zusammenhang zwischen dem ver­ stellhebellageabhängig modulierten Unterdruck­ signal p USV und dem Steuerunterdruck p ARF zur Betätigung des Abgasrückführventils unter dem Einfluß des Ladedruckes p L . Fig. 2 in a diagram p ARF = (p UPS , p L ) shows the qualitative relationship between the modulated vacuum position dependent p signal UPS and the control vacuum p ARF for actuating the exhaust gas recirculation valve under the influence of the boost pressure p L.

Die Fig. 1 zeigt eine mittels eines Turboladers 1 aufge­ ladene Dieselbrennkraftmaschine 2 mit einer Ladeluft- 3 und einer Abgasleitung 4, welche über eine Abgasrück­ führleitung 5, in der ein Abgasrückführventil 6 angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Das Abgasrückführventil 6 wird über eine Unterdruckleitung 7 von einem Steuerunter­ druck p ARF betätigt, den ein pneumatisch wirkender Druckum­ setzer 8 in Abhängigkeit von der Stellung des an der Ein­ spritzpumpe 9 der Brennkraftmaschine 2 angeordneten Ver­ stellhebels 10 und von dem Druck p L in der Ladeluftleitung 3 erzeugt. Fig. 1 shows a turbocharger 1 charged diesel engine 2 with a charge air 3 and an exhaust pipe 4 , which are connected via an exhaust gas return line 5 , in which an exhaust gas recirculation valve 6 is arranged. The exhaust gas recirculation valve 6 is actuated via a vacuum line 7 by a control vacuum p ARF , which a pneumatically acting Druckum converter 8 depending on the position of the arranged on the injection pump 9 of the internal combustion engine 2 Ver adjusting lever 10 and the pressure p L in the charge air line 3 generated.

Der Druckumsetzer 8 selbst besteht aus einem Gehäuse 24, in dem zwei über ein Koppelelement 25 starr miteinander ver­ bundene Membranen 26 und 27 drei Steuerräume 28 bis 30 bil­ den, die durch das Gehäuse 24 begrenzt werden. Dabei besitzt die Membran 26 eine größere Oberfläche als die Membran 27. Am Gehäuse 24 sind vier Pneumatikanschlüsse 31 bis 34 vor­ gesehen, von denen die Anschlüsse 31 und 32 in den Steuer­ raum 28, der Anschluß 33 in den Steuerraum 29 und der An­ schluß 34 in den Steuerraum 30 führen. Die Membran 26 weist eine Öffnung 35 auf, die durch eine mittels einer Feder 36 an dem Koppelelement 25 abgestützten Ventilplatte 37 ver­ schließbar ist. Ferner kann durch die Ventilplatte 37 auch der Anschluß 31 verschlossen werden. Die Membran 26 ist über eine Regelfeder 38 am Gehäuseoberteil abgestützt. An der Unter­ seite der Membran 26 liegt eine Einstellfeder 40 an, deren Vorspannung durch einen verstellbaren Anschlag 41 von außen beeinflußbar ist.The pressure converter 8 itself consists of a housing 24 in which two via a coupling element 25 rigidly connected to each other ver connected membranes 26 and 27 three control spaces 28 to 30 bil, which are limited by the housing 24 . The membrane 26 has a larger surface area than the membrane 27 . On the housing 24 , four pneumatic connections 31 to 34 are seen before, of which the connections 31 and 32 in the control chamber 28 , the connection 33 in the control chamber 29 and the connection 34 lead into the control chamber 30 . The membrane 26 has an opening 35 which can be closed by a valve plate 37 supported by a spring 36 on the coupling element 25 . Furthermore, the connection 31 can also be closed by the valve plate 37 . The membrane 26 is supported on the upper housing part by a control spring 38 . On the underside of the membrane 26 is an adjusting spring 40 , the bias of which can be influenced by an adjustable stop 41 from the outside.

Über die Unterdruckleitung 11, die an dem Anschluß 31 an­ geordnet ist, steht der Druckumsetzer 8 direkt mit einer Vakuumpumpe 12 in Verbindung. Von der Unterdruckleitung 11 zweigt eine Unterdruckleitung 13 zu einem an der Einspritzpumpe 9 angeordneten Unterdrucksteuerventil 14 ab, welches über ein Gestänge 15 mit dem Verstellhebel 10 der Einspritzpumpe 9 in Verbindung steht. Durch das Unterdrucksteuerventil 14 wird der von der Vakuumpumpe 12 erzeugte Unterdruck je nach Verstellhebellage moduliert (z. B. durch eine entsprechen­ de Belüftung) und über die Unterdruckleitung 16, die am An­ schluß 33 angebracht ist, dem Steuerraum 29 des Druckumsetzers 8 zugeführt.Via the vacuum line 11 , which is arranged at the connection 31 , the pressure converter 8 is connected directly to a vacuum pump 12 . A vacuum line 13 branches off from the vacuum line 11 to a vacuum control valve 14 which is arranged on the injection pump 9 and which is connected via a linkage 15 to the adjusting lever 10 of the injection pump 9 . By the vacuum control valve 14 , the vacuum generated by the vacuum pump 12 is modulated depending on the adjustment lever position (z. B. by a corresponding de ventilation) and via the vacuum line 16 , which is attached to the circuit 33 , the control chamber 29 of the pressure converter 8 is supplied.

Um den Einfluß des Ladedruckes p L mit zu berücksichtigen - z. B. kann die Regelstangenauslenkung bzgl. einer konstanten Verstellhebellage aufgrund eines variierenden Ladedruckes p L unterschiedlich groß sein -, zweigt von der Ladeluftleitung 3 eine weitere Pneumatikleitung 17 ab, über welche der Steuer­ raum 30 des Druckumsetzers 8 mit dem Ladedruck p L beaufschlagt ist.To take into account the influence of the boost pressure p L - e.g. B. the control rod deflection with respect to a constant adjusting lever position due to a varying boost pressure p L can be of different sizes - branches off from the charge air line 3 a further pneumatic line 17 via which the control chamber 30 of the pressure converter 8 is acted upon by the boost pressure p L.

Das Abgasrückführventil 6 ist derart ausgelegt, daß der Quer­ schnitt 23, den es zur Abgasrückführung freigibt, umso größer ist, je größer der es beaufschlagende Unterdruck p ARF ist, der ausgehend vom Anschluß 32 über die Unterdruckleitung 7 am Abgasrückführventil 6 anliegt.The exhaust gas recirculation valve 6 is designed such that the cross-section 23 , which it releases for exhaust gas recirculation, the greater the greater the negative pressure p ARF which is applied to the exhaust gas recirculation valve 6 starting from the connection 32 via the vacuum line 7 .

Durch den Aufbau des Druckumsetzers 8 ergibt sich in einem stationären Betriebspunkt ein Kräftegleichgewicht zwischen erstens der resultierenden Membrankraft aus dem im Unter­ drucksteuerventil 14 modulierten Unterdruck, die wegen der größeren Oberfläche der Membran 26 in Richtung des Pfeiles 39 wirkt, zweitens der entgegen der Pfeilrichtung 39 wirken­ den Kraft auf die Membran 27 aus dem Ladedruck p L , drittens der Kraft auf die obere Membran 26 aus dem am Abgasrückführ­ ventil 6 anstehenden Unterdruck, die entgegen der Pfeil­ richtung 39 wirkt und viertens der in Richtung des Pfeiles 39 wirkenden Resultierenden aus der Regelfeder- und der Ein­ stellfederkraft.The construction of the pressure converter 8 results in a balance of forces between firstly the resulting membrane force from the negative pressure modulated in the low pressure control valve 14 , which acts in the direction of the arrow 39 because of the larger surface area of the membrane 26 , and secondly the opposite direction of the arrow 39 the force on the diaphragm 27 from the boost pressure p L , thirdly the force on the upper diaphragm 26 from the vacuum present at the exhaust gas recirculation valve 6 , which acts counter to the arrow direction 39 and fourthly the resultant from the control spring acting in the direction of the arrow 39 and the spring force.

Wir der am Anschluß 33 anliegende Unterdruck größer, d. h. wird die Einspritzmenge reduziert, so bewegt sich das Mem­ bransystem infolge der unterschiedlich großen Membranober­ flächen in Pfeilrichtung 39, wodurch die Ventilplatte 37 vom Anschluß 31 abgehoben, und der Unterdruck sowohl im Steuerraum 28 als auch der am Abgasrückführventil 6 anlie­ gende Unterdruck größer wird, was eine Erhöhung der Abgas­ rückführrate bewirkt. Die Ventilplatte 37 bleibt solange von dem Anschluß 31 abgehoben, bis der herrschende Unter­ druck im Steuerraum 28 so groß ist, daß wiederum ein Kräfte­ gleichgewicht gegeben ist. Erhöht sich nun z. B. der Lade­ druck p L , so wird das Membransystem entgegen der Pfeilrich­ tung 39 nach oben gedrückt, wodurch die Ventilplatte 37 von der Öffnung 35 in der Membran 26 abgehoben wird, infolge­ dessen eine Reduzierung des Unterdruckes im Steuerraum 28 er­ folgt und zwar solange, bis erneut ein Kräftegleichgewicht gegeben ist. In dieser Phase bleibt der Vakuumanschluß 31 durch die Ventilplatte 37 verschlossen. Die Reduzierung des Unterdruckes im Steuerraum 28 bewirkt damit eine Herabsetzung der Abgasrückführrate.If the negative pressure applied to the connection 33 is greater, ie if the injection quantity is reduced, the membrane system moves as a result of the different sized membrane surfaces in the direction of the arrow 39 , whereby the valve plate 37 is lifted from the connection 31 , and the negative pressure in both the control chamber 28 and at the exhaust gas recirculation valve 6 lying negative pressure increases, which causes an increase in the exhaust gas recirculation rate. The valve plate 37 remains lifted from the connection 31 until the prevailing negative pressure in the control chamber 28 is so great that a balance of forces is again given. Now increases z. B. the loading pressure p L , the membrane system is pressed against the direction of the arrow 39 upwards, whereby the valve plate 37 is lifted from the opening 35 in the membrane 26 , as a result of which a reduction in the negative pressure in the control chamber 28 follows and for as long as until there is a balance of forces again. In this phase, the vacuum connection 31 remains closed by the valve plate 37 . The reduction in the vacuum in the control chamber 28 thus brings about a reduction in the exhaust gas recirculation rate.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm 18 p ARF = f (p USV , p L ) die Wirkungsweise des Druckumsetzers 8 qualitativ dargestellt. Das Diagramm 18 zeigt auf der Abszisse 19 den in Abhängig­ keit der Verstellhebelauslenkung durch das Unterdrucksteuer­ ventil 14 (siehe Fig. 1) modulierten Unterdruck p USV der mit größer werdender Verstellhebelauslenkung absinkt. Auf der Ordinate 20 ist der Steuerunterdruck p ARF , welcher das Abgasrückführventil 6 betätigt, aufgetragen.In Fig. 2 is a diagram showing 18 p ARF = f (p UPS, p L), the operation of the pressure converter 8 represented qualitatively. The diagram 18 shows on the abscissa 19 the modulated vacuum p UPS depending on the speed of the adjustment lever deflection by the vacuum control valve 14 (see FIG. 1), which decreases as the adjustment lever deflection increases. The control vacuum p ARF , which actuates the exhaust gas recirculation valve 6 , is plotted on the ordinate 20 .

Der Druckumsetzer 8 arbeitet nun derart, daß mit steigendem Unterdruck p USV , d. h. mit kleiner werdender Auslenkung des Verstellhebels 10, der Steuerunterdruck p ARF gemäß den Kenn­ linien 21 ebenfalls größer wird, also die Abgasrückführungs­ rate ansteigt. Welche der Kennlinien 21 jedoch genau zugrun­ degelegt wird, hängt zusätzlich noch vom Ladedruck p L ab und zwar verschieben sich die Kennlinien mit steigendem La­ dedruck p L in Richtung des Pfeiles 22.The pressure converter 8 now operates such that with increasing negative pressure p UPS, ie with decreasing deflection of the adjusting lever 10, the control pressure p ARF in accordance with the characteristic lines 21 also becomes larger, so the exhaust gas recirculation rate increases. Which of the characteristic curves 21 is exactly covered, however, also depends on the boost pressure p L , namely that the characteristic curves shift with increasing charge pressure p L in the direction of arrow 22 .

So ist z. B. bezüglich eines konstanten Unterdruckes p YUSVk der Steuerunterdruck p ARF 2 bei einem Ladedruck p L 2 um die Differenz Δ p geringer als der Steuerunterdruck p ARF 1 bei einem Ladedruck p L 1 der kleiner ist als p L 2 d. h. es wird entsprechend weniger Abgas rückgeführt, wodurch mitberück­ sichtigt werden kann, daß im Falle einer ladedruckabhängigen Angleichung der Einspritzmenge über eine Korrektur der Re­ gelstangenauslenkung einer bestimmten Verstellhebellage eine feste Einspritzmenge nicht zuzuordnen ist.So z. B. respect to a constant negative pressure p YUSVk the control pressure p ARF 2 at a charging pressure p L 2 by the difference Δ p less than the control pressure p ARF 1 at a charging pressure p L 1 which is less than p L 2, it ie correspondingly less exhaust fed back, which can also be taken into account that in the case of a boost pressure-dependent adjustment of the injection quantity via a correction of the re gel rod deflection of a certain adjusting lever position, a fixed injection quantity cannot be assigned.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur lastabhängigen Steuerung eines Abgasrück­ führventils, welches in einer die Einlaß- mit der Abgaslei­ tung verbindenden Abgasrückführleitung einer Dieselbrenn­ kraftmaschine angeordnet ist, mit einem ein erstes von einer Vakuumpumpe erzeugtes Unterdrucksignal und ein zweites Un­ terdrucksignal, das in Abhängigkeit der Lage des an der Ein­ spritzpumpe der Brennkraftmaschine angeordneten Verstell­ hebels moduliert ist, aufnehmenden Druckumsetzer, welcher in Abhängigkeit der anliegenden Unterdrucksignale einen Steuerunterdruck zur Betätigung des Abgasrückführventils erzeugt und in dem zwei starr miteinander verbundene Mem­ branen angeordnet sind, die mit dem Druckumsetzergehäuse drei Steuerräume bilden, von denen dem ersten Steuerraum das erste Unterdrucksignal zugeführt und der Steuerunter­ druck entnommen wird, dem zweiten Steuerraum das zweite Un­ terdrucksignal zugeführt wird und am dritten Steuerraum ein weiterer Drucksignalanschluß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer aufgeladenen Dieselbrennkraftma­ schine (2) der dritte Steuerraum (30) vom Ladedruck der Brennkraftmaschine (2) beaufschlagt ist. 1. Device for load-dependent control of an exhaust gas recirculation valve which is arranged in an exhaust gas recirculation line of a diesel internal combustion engine connecting the intake line with the exhaust gas line, with a first vacuum signal generated by a vacuum pump and a second vacuum signal Un, which is a function of the position of the the an injection pump of the internal combustion engine arranged lever is modulated, receiving pressure transducer, which generates a control vacuum for actuating the exhaust gas recirculation valve depending on the applied vacuum signals and in which two rigidly interconnected membranes are arranged, which form three control rooms with the pressure converter housing, one of which the first control chamber is supplied with the first vacuum signal and the control vacuum is removed, the second control chamber is supplied with the second underpressure signal and a further pressure signal connection is provided on the third control chamber, characterized in that d ate when using a supercharged diesel engine ( 2 ) the third control chamber ( 30 ) is acted upon by the boost pressure of the internal combustion engine ( 2 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Einlaßleitung (3) der Brennkraftmaschine (2) eine Pneumatikleitung (17) abzweigt, die an den Druck­ umsetzer (8) angeschlossen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that from the inlet line ( 3 ) of the internal combustion engine ( 2 ) branches off a pneumatic line ( 17 ) which is connected to the pressure converter ( 8 ). 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzlich in Abhängigkeit des Ladedruckes erzeugte Steuerunterdruck das Abgasrückführventil (6) derart steuert, daß mit steigendem Ladedruck weniger Abgas rückgeführt wird.3. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the additional control vacuum generated as a function of the boost pressure controls the exhaust gas recirculation valve ( 6 ) such that less exhaust gas is recirculated with increasing boost pressure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2601720A1 (en) * 1986-07-18 1988-01-22 Daimler Benz Ag METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE TURBO-COMPRESSOR TURBINE TURBINE DISPENSER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE BASED ON CHARGE
FR2710690A1 (en) * 1993-09-30 1995-04-07 Bosch Gmbh Robert Exhaust gas re-injection control device.

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