DE4114829C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Bypaßventiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der US-PS 43 80 149 ist ein Dieselmotor mit einem Bypaß­ kanal zwischen einem Brennraum und der Abgasanlage bekannt, wobei der Bypaßkanal durch ein Magnetventil auf- und zusteuer­ bar ist und wobei die Ansteuerung in Abhängigkeit von Betriebs­ parametern erfolgt. Dieser Bypaßkanal, der durch eine Durch­ gangsbohrung zwischen Vorkammer und Auspuffkrümmer gebildet ist, läßt nach Öffnung des Magnetventiles entzündetes Kraft­ stoff-Luft-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit direkt in einen im Auspuffkrümmer angeordneten Rußfilter strömen und entzündet damit die im Rußabbrennfilter angesammelten Rußpartikel. Nachteilig ist es jedoch, daß die beschriebene Vorrichtung nur zur Zündung eines Rußabbrennfilters verwendet werden kann, der unmittelbar im direkten Wirkungsbereich der aus dem Bypaßkanal austretenden Flamme, also direkt im Auspuffkrümmer liegt. Nachteilig ist es ebenfalls, daß für den Betrieb der Vorrichtung ein aufwendiges, exakt mit der Taktfrequenz des Motors jeweils im Moment des Einspritzens kurzzeitig aufzusteuerndes Magnetventil sowie eine Einrichtung zur entsprechenden Ansteuerung des Magnetventiles erforderlich ist.
Außerdem ist es aus der DE 34 28 626 C2 bekannt, in Dieselmotoren, welche eine Drosselklappe in der Auspuffleitung als Motorbremseinrichtung aufweisen, zur weiteren Erhöhung der Motorbremsleistung zusätzliche Bypaßleitungen zwischen Brennraum und Abgasleitung anzuordnen, die jeweils mittels eines Konstantdrosselventils auf- und zugesteuert werden können. Die Nutzung einer Drosselklappe als Hilfsmittel zur Einleitung der Regeneration eines Rußabbrennfilters ist aus der DE 34 08 057 A1 bekannt. Durch Schließen der stromab des Rußabbrennfilters angeordneten Drosselklappe wird der Abgasgegendruck und damit die Motorlast erhöht. In der Folge erhöht sich die Abgastemperatur wesentlich und die Zündung des Rußabbrennfilters wird eingeleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße Vorrichtung einfach und kostengünstig derart auszubilden, daß das Bypaßventil neben einer Steuerung zur Einleitung der Rege­ neration des Rußabbrennfilters als Motorbremsventil für den Motorbremsbetrieb verwendet werden kann, wobei das Leistungsniveau des Dieselmotors während der Einleitung der Regeneration des Rußabbrennfilters im wesentlichen beibehalten werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprü­ che kennzeichnen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Er­ findung.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, mit einer relativ einfachen und kostengünstigen Vorrichtung das Bypaßventil ei­ nerseits von Betriebsparametern abhängig zur Regeneration des Rußabbrennfilters und andererseits zur Steuerung der Motor­ bremsleistung zu verwenden, wobei zur Erhöhung der Motorbremsleistung sämtliche und zur Einleitung der Regeneration des Rußabbrennfilters nur ein Teil der Bypaßventile in eine geöffnete Stellung gesteuert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben.
Es zeigt einen Zylinder 1 mit einem Zylinderkopf 2 eines in einem Kraftfahrzeug eingebauten 4-Takt-Dieselmotors mit Direkt­ einspritzung, wobei die erfindungsgemäße Lösung an Dieselmoto­ ren mit anderen Einspritzverfahren gleichermaßen einsetzbar ist. Zur Ableitung der Abgase aus dem Zylinder 1 schließt sich an den Brennraum 3 des Zylinderkopfes 2 ein durch ein Auslaß­ ventil 4 gesteuerter Auslaßkanal 5 an, der über eine Abgaslei­ tung 6 mit einem Rußabbrennfilter 7 verbunden ist. In der Ab­ gasleitung 6 ist weiterhin eine mechanisch oder über Zusatzein­ richtungen zu betätigende Drosselklappe 8 angeordnet. Zusätz­ lich zum Auslaßkanal 5 ist im Zylinderkopf 2 ein Gaskanal 9 abgeführt, der in den Auslaßkanal 5 bzw. die Abgasleitung 6 mündet. Dieser Gaskanal 9 ist durch ein Bypaßventil 10 auf­ bzw. zusteuerbar, wobei das Bypaßventil 10 in Verbindung mit einem Druckspeicher 11 und einem Steuerschieber 12, der über ein elektronisches Steuergerät 13 angesteuert ist, pneumatisch schaltbar ist. An dem elektronischen Steuergerät 13 sind Sen­ soren 14 zum Erfassen und Verarbeiten der für die Regenerati­ onsphase bzw. für das Abbrennen des Rußabbrennfilters 7 sowie für die Erhöhung der Motorbremsleistung erforderlichen Parame­ ter angeschlossen. Dazu können z. B.
  • - ein Drucksensor 14.1 zur Erfassung des Abgasgegendruckes stromauf des Rußabbrennfilters 7,
  • - ein Temperatursensor 14.2 zur Erfassung der Abgastemperatur vorzugsweise am Eingang des Rußabbrennfilters 7,
  • - ein Temperatursensor 14.3 zur Erfassung der Motortemperatur,
  • - ein Sensor 14.4 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges,
  • - ein Sensor 14.5 zur Erfassung der Stellung des Fahrpedales 15,
  • - ein Sensor 14.6 zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe 8 gehören.
Durch diese Sensoren 14 werden alle für die Schaltung des By­ paßventiles 10 relevanten Parameter erfaßt und durch das Steuergerät 13 verarbeitet sowie in Steuersignale an den Steuerschieber 12 und in Signale an den Fahrer umgesetzt.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist fol­ gende: Motorbremsbetrieb:
Ist die Drosselklappe 8 geschlossen, wird durch den ansteigen­ den Abgasgegendruck eine erhöhte Motorbremsleistung erreicht, wobei die Drosselklappe 8 nur bei Schiebebetrieb des Dieselmo­ tors d. h. bei Nullstellung des Fahrpedales 15 durch den Fahrer schließbar ist. Darüber hinausgehend kann mittels eines eben­ falls manuell über einen Schalter 16 an das Steuergerät 13 aus­ lösbaren Steuerbefehl zusätzlich das Bypaßventil 10 geöffnet werden, wodurch sich der Abgasgegendruck stromauf der Drossel­ klappe 8 und damit die Motorbremsleistung weiter wesentlich er­ höht. Ein Öffnen des Bypaßventiles 10 im Schiebebetrieb bei geöffneter Drosselklappe 8 wird durch das Steuergerät 13 ver­ hindert.
Regenerierung des Rußabbrennfilters 7:
Sind die zur Regeneration des Rußabbrennfilters 7 erforder­ lichen Parameter, wie ein entsprechend hoher Beladungsgrad mit Rußpartikeln, eine Mindesttemperatur der Auspuffgase und ein eine Mindesteinspritzmenge erfordernder Lastbetrieb des Die­ selmotores erfüllt, wird dieser Zustand mittels einer Signal­ lampe 17 an den Fahrer übermittelt, der nun manuell durch Be­ tätigung des Schalters 16 über das Steuergerät 13 das Bypaß­ ventil 10 öffnen kann.
Der Fahrer hat also die Möglichkeit nach Erkennen des Signals über eine einzuleitende Regeneration die Zündung sofort einzu­ leiten oder solange zu verzögern, bis eine für die Verbrennung der Rußpartikel günstige Situation z. B. außerhalb von bewohnten Gebieten gegeben ist. Es ist gleichermaßen möglich, die Zündung vom Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen, innerhalb von Ortschaften unzulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig zu machen, um weitestgehend auszuschließen, daß der Beginn der Regeneration in bewohnten Gebieten stattfindet.
Die Schaltstellung mit geöffnetem Bypaßventil 10 und geöff­ neter Drosselklappe 8 führt bei Einhaltung der genannten Parameter zum Zünden des Rußabbrennfilters 7, indem das zumin­ dest teilweise in dem Brennraum 3 des Zylinderkopfes 2 ent­ flammte Kraftstoff-Luft-Gemisch, das von dem Brennraum 3 aus durch das offene Bypaßventil 10 und durch den Gaskanal 9 in die Abgasleitung 6 und weiter in den Rußabbrennfilter 7 strömt, zu einer die Entzündungstemperatur der Rußpartikel überstei­ genden Temperatur führt. Dabei bleibt das Bypaßventil 10 über mehrere Arbeitstakte solange geöffnet, bis das Rußabbrennfilter 7 mit Sicherheit gezündet ist. Bei Nichteinhaltung der für eine Zündung erforderlichen Parameter wird durch das Steuergerät 13 die manuell über den Schalter 16 einzuleitende Zündung durch Nichtöffnen des Bypaßventiles 9 blockiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise so instal­ liert und geschaltet, daß an jedem Zylinder eines mehrzylin­ drischen Dieselmotores ein Gaskanal 9 mit einem Bypaßventil 10 für eine optimale Erhöhung der Motorbremsleistung installiert ist, wobei gegebenenfalls aber nur ein Teil der Gesamtzahl der Gaskanäle 9 für die Einleitung der Regeneration des Rußabbrenn­ filters 7 freigegeben wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Bypaßventils in einem Dieselmotor zum Antrieb eines Fahrzeuges, wobei das Bypaßventil in einem Gaskanal im Zylinderkopf des Dieselmotores zwischen einem Brennraum mindestens eines Zylinders und einer Abgasleitung stromauf eines Rußabbrennfilters angeordnet ist und von dem aus in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Dieselmotores ein im Brennraum entflammtes Kraftstoff-Luft-Ge­ misch zur Regeneration des Rußfilters in die Abgasleitung ein­ strömbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zylinderkopf (2) des Dieselmotors jeweils ein Bypaßventil (10) angeordnet ist und daß die Bypaßventile (10) zusätzlich zur Erhöhung der Motorbremsleistung steuerbar sind, wobei zur Erhöhung der Motorbremsleistung sämtliche Bypaßventile (10) vom Fahrer aus in eine geöffnete Stellung gesteuert werden und für die Regeneration des Rußabbrennfilters (7) nur ein Teil der Bypaßventile (10) von einem Steuergerät (13) aus in Abhängigkeit von die Regenerationsphasen des Rußabbrennfilters (7) beschreibenden Parametern in eine geöffnete Stellung gesteuert werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (6) eine zur Erhöhung der Motorbremsleistung schließbare Drosselklappe (8) angeordnet ist und daß das Bypaßventil (10) für eine weitere Erhöhung der Motorbremsleistung bei geschlossener Drosselklappe (8) und bei Nullaststellung des Fahrpedales (15) in eine geöffnete Stellung steuerbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (10) zur Einleitung der Regeneration des Rußabbrennfilters (7) bei Erreichen aller für die Einleitung der Regeneration des Rußabbrennfilters (7) erforderlichen Pa­ rameter in eine geöffnete Stellung steuerbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einleitung der Regeneration des Rußabbrennfil­ ters (7) erforderlichen Parameter mittels entsprechender Sen­ soren (14) durch das Steuergerät (13) erfaßbar und verarbeit­ bar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuelle Ansteuerung des Bypaßventiles (10) in eine geöffnete Stellung bei Nichteinhaltung der erforderlichen Pa­ rameter durch das Steuergerät (13) gesperrt ist.
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