DE3729468C2

DE3729468C2 - Control device for the exhaust gas recirculation in the intake line of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE3729468C2
Application number: DE3729468A
Authority: DE
Inventors: Wojciech Marusiak; Horst Scheiff; Peter Both; Dirk Zahn
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2007-09-04
Also published as: DE3729468A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Abgasrückführung in die Ansaug leitung einer Brennkraftmaschine mit einem in einer Rückführleitung angeordneten Abgasventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device for the exhaust gas recirculation in the intake line of an internal combustion engine with a arranged in a return line Exhaust valve according to the preamble of claim 1.

Derartige Steuereinrichtungen dienen dazu, eine vom Lastzustand der Brennkraftma schine abhängige Abgasrückführung zu bewirken, um verschiedene Abgasschadstoffe, insbesondere Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu begrenzen. Diese Wirkung der Abgasrückführung ist allgemein bekannt, und es sind eine Reihe von Steuereinrichtungen bekannt, die bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Motoren zur Anwendung kommen.Such control devices are used to determine the load state of the internal combustion engine effect dependent exhaust gas recirculation to different exhaust gas pollutants, in particular to limit nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon monoxide. These Effect of exhaust gas recirculation is well known and there are a number of Control devices known for the engines used in motor vehicles Application come.

Aus der DE-C 1 33 16 219 ist eine sehr einfach aufgebaute Steuereinrichtung bekannt, bei der die Membrankammer des Abgasventils mit einem in einem Vorsteuerventil gebildeten Druck beaufschlagt wird. Bei dem Vorsteuerventil handelt es sich um ein gleichfalls pneumatisch betätigtes Ventil, das in Abhängigkeit von Ansaugdrücken der Brennkraftmaschine stromauf und stromab einer in der Ansaugleitung angeordneten Drosselklappe einen Mischdruck aus Ansaugdruck und Atmosphärendruck erzeugt, mit dem das Abgasventil eine gewünschte Charakteristik der Abgasrückführung erreichen kann.A very simple control device is known from DE-C 1 33 16 219, in which the membrane chamber of the exhaust valve with one in a pilot valve formed pressure is applied. The pilot valve is a likewise pneumatically operated valve, which, depending on the intake pressures Internal combustion engine upstream and downstream of one arranged in the intake line Throttle valve generates a mixed pressure from intake pressure and atmospheric pressure which the exhaust valve achieve a desired characteristic of the exhaust gas recirculation can.

Aus der US 44 69 079 ist eine ähnliche Steuereinrichtung bekannt, bei der ein pneuma tisch-elektromagnetisch gesteuertes Vorsteuerventil gleichfalls einen Mischdruck er zeugt, wobei das Vorsteuerventil einen Verschlußkörper aufweist, der einerseits von ei ner Membrane verstellt wird, die zwischen ungedrosseltem Ansaugdruck und unmittel bar hinter dem Abgasventil herrschenden Druck liegt und andererseits von einer in einer Spule erzeugten Magnetkraft abhängig von der Bestromung der Spule. Je nach der Stellung des Verschlußkörpers zum Ventilsitz wird die über eine Drossel mit einer Vakuumquelle verbundene Membrankammer des Abgasventils mehr oder weniger atmosphärisch belüftet.From US 44 69 079 a similar control device is known in which a pneuma table-electromagnetically controlled pilot valve also has a mixed pressure testifies, the pilot valve having a closure body, on the one hand by egg ner membrane is adjusted between the unthrottled intake pressure and immediate bar behind the exhaust valve pressure and on the other hand from a Magnetic force generated by a coil depending on the energization of the coil. Depending on the position of the closure body to the valve seat is a via a throttle Vacuum source connected membrane chamber of the exhaust valve more or less atmospherically ventilated.

Moderne Fahrzeugmotoren werden in der Regel über elektronische Steuergeräte betrie ben, wodurch neben einer genaueren Steuerung und damit u. a. geringeren Abgas-Schad stoffmengen auch eine Reihe störanfälliger mechanischer Bauteile entfallen. Für die elektronische Steuerung ist die Steuereinrichtung nach der DE-C 1 33 16 219 nicht geeignet, da das Vorsteuerventil elektrisch nicht ansteuerbar ist. Modern vehicle engines are usually operated via electronic control units ben, which in addition to more precise control and thus u. a. less exhaust gas damage a number of mechanical components prone to failure are also eliminated. For the electronic control is not the control device according to DE-C 1 33 16 219 suitable because the pilot valve cannot be controlled electrically.

Die Steuereinrichtung nach der US 4 469 079 weist den Nachteil auf, daß die elek trisch erzeugte Magnetkraft sehr hoch sein muß, um im Extremfall bei Vollastbetrieb gegen den stromab des Abgasventils und damit an der Membrane wirkenden hohen Abgasdruck, der in Öffnungsrichtung wirkt, den Verschlußkörper wieder in Schließstel lung zu bringen, wenn eine Abgasrückführung einsetzen soll.The control device according to US 4,469,079 has the disadvantage that the elec trically generated magnetic force must be very high in extreme cases at full load against the high downstream acting on the exhaust valve and thus on the diaphragm Exhaust gas pressure, which acts in the opening direction, the closure body again in the closing position bring if an exhaust gas recirculation should start.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung derart zu gestalten, daß ein elektronisches Steuergerät verwendet werden kann und trotzdem geringe elektrische Leistung bereit zustellen ist.Proceeding from this, the object of the invention is a control device to be designed so that an electronic control unit can be used and nevertheless low electrical power has to be provided.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Steuereinrichtung durch die gekennzeich neten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst worden. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt.This task is characterized in a generic control device by the Neten features of claim 1 have been solved. Features of advantageous developments are mentioned in the subclaims.

Mit der Erfindung sind folgende Vorteile erreichbar geworden:
Geringer mechanischer und elektrischer Bauaufwand, geringer elektrischer Leistungs- und weniger Luftverbrauch sowie eine lange Lebensdauer der Bauteile. Darüber hinaus ergeben sich Vorteile aus der Justagemöglichkeit und engen Wirktoleranzen, wodurch ein vorteilhafter Motorbetrieb in Fahrzeugen erreichbar ist.The following advantages can be achieved with the invention:
Low mechanical and electrical construction costs, low electrical power and less air consumption and a long service life of the components. In addition, there are advantages from the possibility of adjustment and narrow operating tolerances, as a result of which advantageous engine operation in vehicles can be achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach folgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is according to described below.

Die Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugleitung 2 und einer Drosselklappe 3 sowie einer Abgasleitung 4, wobei die Dros selklappe 3 Teil einer bekannten Gemischbildungseinrichtung sein kann. Eine Rückführ leitung 5 zweigt von der Abgasleitung 4 ab und mündet in einen Ansaugleitungsab schnitt 6 stromab der Drosselklappe 3 ein, wobei ein Abgasventil 7 im Zuge der Rück führleitung 5 angeordnet ist und deren Strömungsquerschnitt kontrolliert. Das Abgas ventil 7 ist aus einem Ventil 8 und einer mit diesem verbundenen Membrane 9 gebildet und in einem Gehäuse 10 untergebracht, das eine Membrankammer 11 bildet, in der eine die Membrane 9 in Schließrichtung des Ventils 8 belastende Feder 12 angeordnet ist. Die Membrankammer 11 ist über eine Steuerleitung 13 mit einem Vorsteuerventil 14 verbunden. Hier setzt die Erfindung an. Das Vorsteuerventil 14 (in der Zeichnung im Verhältnis zu den anderen Bauteilen vergrößert dargestellt) ist aus einem Elektro magnetventil 15 und einem Druckregelventil 16 gebildet und einstückig ausgeführt. The drawing shows schematically the structure of an internal combustion engine 1 having an intake pipe 2 and a throttle valve 3 and an exhaust pipe 4, wherein the Dros selklappe 3 part may be a known mixture forming device. A return line 5 branches off from the exhaust line 4 and opens into an intake line section 6 downstream of the throttle valve 3 , an exhaust valve 7 being arranged in the course of the return line 5 and controlling its flow cross-section. The exhaust valve 7 is and one that diaphragm 9 onerous in the closing direction of the valve 8 spring 12 is disposed of a valve 8 is formed connected thereto membrane 9 and housed in a housing 10 which forms a diaphragm chamber 11 in which a. The membrane chamber 11 is connected to a pilot valve 14 via a control line 13 . This is where the invention comes in. The pilot valve 14 (shown enlarged in the drawing in relation to the other components) is formed from an electromagnetic solenoid valve 15 and a pressure control valve 16 and made in one piece.

Das Druckregelventil 16 weist einen Anschlußkanal 17 für den Ansaugkanaldruck auf, der im Ansaugkanalabschnitt 6 stromab der Drosselklappe 3 herrscht. Hierbei kann es jedoch vorteilhaft sein, daß die Abnahmebohrung 18 für den Ansaugdruck bei Voll schließung der Drosselklappe 3 von dieser überstrichen wird, so daß sie dann im strom auf liegenden Ansaugkanalabschnitt liegt und nicht mit Ansaugdruck beaufschlagt ist.The pressure control valve 16 has a connection duct 17 for the intake duct pressure, which prevails in the intake duct section 6 downstream of the throttle valve 3 . Here, however, it may be advantageous that the take-off bore 18 for the intake pressure when the throttle valve 3 is fully closed is swept by it, so that it then lies in the upstream intake duct section and is not acted upon by intake pressure.

Der Anschlußkanal 17 mündet in einen Ringraum 19 ein, der durch eine Gehäuseaus nehmung 20 und eine Hohlschraube 21 gebildet ist. Die Hohlschraube 21 weist eine Quer- und eine Längsbohrung 22, 23 auf, wodurch der Ringraum 19 mit einer Gehäuse kammer 24 verbunden ist, die durch eine Membrane 25 gegenüber atmosphärisch belüfteten Gehäuseausnehmungen 26 abgedichtet ist. Die Membrane 25 weist einen ausgeformten Ventilverschlußkörper 27 auf, der, sofern ein ausreichend niedriger Druck in der Gehäusekammer 24 herrscht, mit der Membrane 25 gegen die Kraft einer Feder 28 in Richtung auf die Hohlschraube 21 bewegt wird, die somit einen verstellbaren Ventilsitz 29 bildet. Aus der Gehäusekammer 24 führt ein Kanal 30 ab und mündet in einen weiteren Kanal 31 ein, der zu einem Eingangsanschluß 32 des Elektromagnetventils 15 führt. Das innenliegende Ende des Eingangsanschlußes 32 bildet einen Ventilsitz 33 für einen durch eine Feder 34 in Schließrichtung belasteten Verschlußkörper 35. Dieser Verschlußkörper 35 ist im Luftspalt eines elektromagnetischen Kreises angeordnet, wobei hierfür eine Spule 36 im Elektromagnetventil 15 angeordnet ist, deren Anschlußdrähte 37 mit einem elektronischen Steuergerät 38 verbunden sind. Der Verschlußkörper 35 wirkt somit als Anker und weist am mit dem Ventilsitz 33 zusammenwirkenden Ende einen Elastomer-Einsatz 39 auf. Eine im Elektromagnetventil 15 um den Ventilsitz 33 ausgebildete Ringraum-Mischkammer 40 ist über einen Anschlußkanal 41 mit der Membrankammer 11 des Abgasventils 7 verbunden und über eine Drossel 42 mit einem die Spule 36 durchdringenden Anschlußkanal 43 zur Atmosphäre. Die aus dem An schlußkanal 43 in die Ringraum-Mischkammer 40 hineinragende Drossel 42 bildet bei Extremstrombelastung der Spule 16 einen Ventilsitz 44, der durch das andere Ende des Verschlußkörpers 35 verschlossen werden kann. Der Ringraum 40 weist ggfs. Längs nuten 45 auf, um ein Durchströmen der Luft zu ermöglichen. The connection channel 17 opens into an annular space 19 , the recess 20 is formed by a housing and a hollow screw 21 . The hollow screw 21 has a transverse and a longitudinal bore 22 , 23 , whereby the annular space 19 is connected to a housing chamber 24 which is sealed by a membrane 25 against atmospheric vented housing recesses 26 . The membrane 25 has a shaped valve closure body 27 which, if there is a sufficiently low pressure in the housing chamber 24 , is moved with the membrane 25 against the force of a spring 28 in the direction of the hollow screw 21 , which thus forms an adjustable valve seat 29 . A channel 30 leads out of the housing chamber 24 and opens into a further channel 31 , which leads to an input connection 32 of the electromagnetic valve 15 . The inner end of the inlet connection 32 forms a valve seat 33 for a closure body 35 loaded by a spring 34 in the closing direction. This closure body 35 is arranged in the air gap of an electromagnetic circuit, for which purpose a coil 36 is arranged in the electromagnetic valve 15 , the connecting wires 37 of which are connected to an electronic control unit 38 . The closure body 35 thus acts as an anchor and has an elastomer insert 39 at the end cooperating with the valve seat 33 . An annular space mixing chamber 40 formed in the electromagnetic valve 15 around the valve seat 33 is connected via a connection channel 41 to the membrane chamber 11 of the exhaust valve 7 and via a throttle 42 to a connection channel 43 penetrating the coil 36 to the atmosphere. The from the connection channel 43 in the annulus mixing chamber 40 protruding throttle 42 forms at extreme current loading of the coil 16, a valve seat 44 which can be closed by the other end of the closure body 35 . The annular space 40 may have longitudinal grooves 45 to allow the air to flow through.

Functional description

Die Brennkraftmaschine wird über das elektronische Steuergerät 38 betrieben, indem u. a. Brennstoffeinspritzsignale und Zündsignale gebildet werden können. In den Be triebsbereichen mit hohen Stickoxidanteilen im Abgas, im allgemeinen liegen diese zwischen unterer Teillast- und unterer Vollastkennlinie, wird das Elektromagnetventil 15 mit in Abhängigkeit von diversen Betriebskenngrößen ausgewählten Steuersignalen beaufschlagt, die eine Bestromung der Spule 36 getaktet mit unterschiedlichem Tast verhältnis oder kontinuierlich mit variabler Höhe bewirken. Mit steigendem Tastver hältnis bzw. steigendem Strom wird durch den dabei öffnenden Eingangsanschluß 32 bzw. Ventilsitz 33 der Anteil an im Druckregelventil auf einen konstanten Wert geregelten Druck vergrößert, womit über die Steuerleitung 13 der Membrankammer 11 des Abgasventils 7 ein niedrigerer Steuerdruck zugeführt wird, so daß die Membrane 9 entgegen der Kraft der Feder 12 das Ventil 8 mehr oder weniger öffnet und entsprechend Abgas rückgeführt wird.The internal combustion engine is operated via the electronic control unit 38 in that fuel injection signals and ignition signals can be formed, among other things. In the operating areas with high nitrogen oxide proportions in the exhaust gas, generally these lie between the lower part-load and lower full-load characteristic, the electromagnetic valve 15 is acted upon with control signals selected as a function of various operating parameters, which energize the coil 36 clocked with a different duty cycle or continuously with variable height effect. With increasing Tastver ratio or increasing current through the opening input port 32 or valve seat 33, the proportion of pressure regulated in the pressure control valve to a constant value is increased, whereby a lower control pressure is supplied via the control line 13 of the membrane chamber 11 of the exhaust valve 7 , so that the membrane 9 opens the valve 8 more or less against the force of the spring 12 and is accordingly recirculated exhaust gas.

Bei extremer Bestromung kann der Anker bzw. Verschlußkörper 35 mit seinem anderen Ende den Einmündequerschnitt der in der Anschlußleitung zur Atmosphäre angeordne ten Drossel 42 verschließen, so daß der Steuerdruck den Wert des durch das Druck regelventil 16 geregelten Druckes entspricht.In the event of extreme current supply, the armature or closure body 35 can close at its other end the opening cross section of the throttle 42 arranged in the connecting line to the atmosphere, so that the control pressure corresponds to the value of the pressure regulating valve 16 controlled pressure.

Claims

1.Control device for exhaust gas recirculation in the intake line of an internal combustion engine with an exhaust valve arranged in a return line, which is formed from a valve and a spring-loaded membrane connected to it and whose membrane chamber via a control line with one of a pre-control valve under the action of pneumatic and electromagnetic forces are formed mixed pressure from the pressure of a vacuum source and the atmosphere is struck, characterized in that the pressure of the vacuum source or the intake line ( 6 ) of the internal combustion engine is kept at a constant value by a pressure control valve ( 16 ) that the constant Pressure is fed to an input port ( 32 ) of an electromagnetic valve ( 15 ) and is admitted there as a function of the current supply to a coil ( 36 ) generating a magnetic flux into a mixing chamber ( 40 ) which is connected to the atmosphere via a throttle ( 42 ) and via a Connection channel ( 41 ) with the membrane chamber ( 11 ) of the exhaust valve ( 7 ) is connected.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the Druckregelven valve ( 16 ) is formed by an adjustable valve seat ( 29 ) and a diaphragm ( 25 ) arranged valve closure member ( 27 ).

3. Control device according to claim 1, characterized in that the solenoid valve ( 15 ) is formed from a valve seat ( 33 ) formed at the end of the input connection ( 32 ) and a closure body ( 35 ) acting as an anchor in the magnetic field.

4. Control device according to claim 2, characterized in that the closure body by ( 35 ) at the valve seat ( 33 ) cooperating end has an elastomer insert ( 39 ).

5. Control device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the armature or closure body ( 35 ) at extreme current supply with its other end closes the Einmündquerschnitt the throttle ( 42 ) arranged in the connecting channel ( 43 ) to the atmosphere.

6. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that pressure control and solenoid valve ( 16 , 15 ) are integrally formed.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the energization of the coil ( 36 ) is carried out clocked with a variable pulse duty factor or continuously with variable height.

8. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the energization of an electronic control device ( 38 ) is controlled as a function of operating parameters of the internal combustion engine.