EP0512246B1 - Vorrichtung zur Steuerung eines Bypassventiles - Google Patents

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EP0512246B1
EP0512246B1 EP92105524A EP92105524A EP0512246B1 EP 0512246 B1 EP0512246 B1 EP 0512246B1 EP 92105524 A EP92105524 A EP 92105524A EP 92105524 A EP92105524 A EP 92105524A EP 0512246 B1 EP0512246 B1 EP 0512246B1
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Daimler Benz AG
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    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling a bypass valve according to the preamble of claim 1.
  • a diesel engine with a bypass channel between a combustion chamber and the exhaust system is known, the bypass channel being able to be opened and closed by a solenoid valve and being controlled as a function of operating parameters.
  • This bypass channel which is formed by a through-hole between the prechamber and the exhaust manifold, allows the ignited fuel-air mixture to flow directly at high speed into a soot filter arranged in the exhaust manifold after opening the solenoid valve and thus ignites the soot particles accumulated in the soot filter.
  • the device described can only be used to ignite a soot filter which is located directly in the direct range of action of the flame emerging from the bypass duct, that is to say directly in the exhaust manifold. It is also disadvantageous that the operation of the device requires a complex solenoid valve which is to be briefly controlled exactly at the clock frequency of the engine at the moment of injection, and a device for correspondingly controlling the solenoid valve.
  • DE-PS 34 28 626 for diesel engines that have a throttle valve in the exhaust line as an engine braking device, to further increase the engine braking power to arrange additional bypass lines between the combustion chamber and the exhaust line, which can be opened and closed by means of a constant throttle valve.
  • the invention has for its object to further develop the control device known from US Pat. No. 4,380,149 for bypass valves arranged in the cylinder head of an internal combustion engine in addition to the gas exchange valves such that the control device on the one hand facilitates the initiation of regeneration of the soot filter for the driver and on the other hand the control device can also be used for engine braking without significant additional effort.
  • the device By using sensors to detect the state on the soot filter and a control device, the operating states suitable for regeneration of the soot filter are displayed to the driver, which is why the control device is easier to operate.
  • the device is now set via the control unit such that it can also be used for engine braking, which is why its function has been doubled, so that a special engine braking device with bypass valves can be dispensed with.
  • the throttle valve 8 If the throttle valve 8 is closed, an increased engine braking power is achieved due to the increasing exhaust gas back pressure, the throttle valve 8 only when the diesel engine is in push operation, i.e. can be closed by the driver when the accelerator pedal 15 is in the zero position.
  • the bypass valve 10 can also be opened by means of a control command which can also be triggered manually via a switch 16 on the control device 13, as a result of which the exhaust gas counterpressure upstream of the throttle valve 8 and thus the engine braking power further increases significantly.
  • the control unit 13 prevents the bypass valve 10 from opening in push mode with the throttle valve 8 open.
  • this state is communicated to the driver by means of a signal lamp 17, which is now manually operated by actuating the Switch 16 can open the bypass valve 10 via the control unit 13.
  • the driver can initiate the ignition immediately or delay it until a situation favorable to the combustion of the soot particles, for example outside of inhabited areas, exists. It is equally possible to make the ignition dependent on reaching or exceeding a predetermined vehicle speed which is impermissible within built-up areas in order to largely rule out that the start of the regeneration takes place in inhabited areas.
  • the switching position with open bypass valve 10 and open throttle valve 8 leads to compliance with the above Parameters for igniting the soot combustion filter 7 by the fuel / air mixture which is at least partially inflamed in the combustion chamber 3 of the cylinder head 2, that from the combustion chamber 3 through the open bypass valve 10 and through the gas channel 9 into the exhaust line 6 and further into the soot combustion filter 7 flows, leads to a temperature exceeding the ignition temperature of the soot particles.
  • the bypass valve 10 remains open over several work cycles until the soot burning filter 7 is ignited with certainty. If the parameters required for an ignition are not complied with, the control unit 13 blocks the ignition to be initiated manually via the switch 16 by not opening the bypass valve 9.
  • the device according to the invention is preferably installed and switched such that a gas channel 9 with a bypass valve 10 is installed on each cylinder of a multi-cylinder diesel engine for an optimal increase in engine braking power, but possibly only a part of the total number of gas channels 9 for initiating the regeneration of the Soot burn filter 7 is released.

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Bypaßventiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aus der US-PS 4,380,149 ist ein Dieselmotor mit einem Bypaßkanal zwischen einem Brennraum und der Abgasanlage bekannt, wobei der Bypaßkanal durch ein Magnetventil auf- und zusteuerbar ist und wobei die Ansteuerung in Abhängigkeit von Betriebsparametern erfolgt. Dieser Bypaßkanal, der durch eine Durchgangsbohrung zwischen Vorkammer und Auspuffkrümmer gebildet ist, lässt nach Öffnung des Magnetventiles entzündetes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit direkt in einen im Auspuffkrümmer angeordneten Rußfilter strömen und entzündet damit die im Rußfilter angesammelten Rußpartikel. Nachteilig ist es jedoch, daß die beschriebene Vorrichtung nur zur Zündung eines Rußfilters 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.
  • Im weiteren ist es aus der DE-PS 34 28 626 bekannt, bei Dieselmotoren, die eine Drosselklappe in der Auspuffleitung als Motorbremseinrichtung aufweisen, zur weiteren Erhöhung der Motorbremsleistung zusätzliche Bypaßleitungen zwischen Brennraum und Abgasleitung anzuordnen, die jeweils mittels eines Konstantdrosselventiles auf- und zugesteuert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der US-PS 4.380.149 bekannte Steuervorrichtung für im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zusätzlich zu den Gaswechselventilen angeordneter Bypaßventile derart weiterzubilden, daß durch die Steuervorrichtung einerseits die Einleitung der Regeneration des Rußfilters für den Fahrer erleichtert wird und andererseits die Steuervorrichtung ohne erheblichen Mehraufwand auch zur Motorbremsung genutzt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch die Verwendung von Sensoren zur Erkennung des Zustandes am Rußfilter sowie eines Steuergerätes werden dem Fahrer die für eine Regeneration des Rußfilters geeigneten Betriebszustände angezeigt, weshalb die Bedienung der Steuervorrichtung einfacher ist.
    Außerdem ist über das Steuergerät die Vorrichtung nun derart eingestellt, daß sie auch für die Motorbremsung verwendet werden kann, weshalb ihre Funktion verdoppelt wurde, so daß auf eine besondere Motorbremsvorrichtung mit Bypaßventilen verzichtet werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigt einen Zylinder 1 mit einem Zylinderkopf 2 eines in einem Kraftfahrzeug eingebauten 4-Takt Dieselmotors mit Direkteinspritzung, wobei die erfindungsgemäße Lösung an Dieselmotoren 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 Auslaßventil 4 gesteuerter Auslaßkanal 5 an, der über eine Abgasleitung 6 mit einem Rußabbrennfilter 7 verbunden ist. In der Abgasleitung 6 ist weiterhin eine mechanisch oder über Zusatzeinrichtungen zu betätigende Drosselklappe 8 angeordnet. Zusätzlich 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 Sensoren 14 zum Erfassen und Verarbeiten der für die Regenerationsphase bzw. für das Abbrennen des Rußabbrennfilters 7 sowie für die Erhöhung der Motorbremsleistung erforderlichen Parameter 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 Bypassventiles 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 folgende:
    • -Motorbremsbetrieb:
  • Ist die Drosselklappe 8 geschlossen, wird durch den ansteigenden Abgasgegendruck eine erhöhte Motorbremsleistung erreicht, wobei die Drosselklappe 8 nur bei Schiebebetrieb des Dieselmotors d.h. bei Nullstellung des Fahrpedales 15 durch den Fahrer schließbar ist. Darüber hinausgehend kann mittels eines ebenfalls manuell über einen Schalter 16 an das Steuergerät 13 auslösbaren Steuerbefehl zusätzlich das Bypaßventil 10 geöffnet werden, wodurch sich der Abgasgegendruck stromauf der Drosselklappe 8 und damit die Motorbremsleistung weiter wesentlich erhöht. Ein Öffnen des Bypaßventiles 10 im Schiebebetrieb bei geöffneter Drosselklappe 8 wird durch das Steuergerät 13 verhindert.
    • -Regenerierung des Rußabbrennfilters 7:
  • Sind die zur Regeneration des Rußabbrennfilters 7 erforderlichen Parameter, wie ein entsprechend hoher Beladungsgrad mit Rußpartikeln, eine Mindesttemperatur der Auspuffgase und ein eine Mindesteinspritzmenge erfordernder Lastbetrieb des Dieselmotores erfüllt, wird dieser Zustand mittels einer Signallampe 17 an den Fahrer übermittelt, der nun manuell durch Betätigung des Schalters 16 über das Steuergerät 13 das Bypaßventil 10 öffnen kann.
    Der Fahrer hat also die Möglichkeit nach Erkennen des Signals über eine einzuleitende Regeneration die Zündung sofort einzuleiten 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 geöffneten Bypaßventil 10 und geöffneter Drosselklappe 8 führt bei Einhaltung der genannten Parameter zum Zünden des Rußabbrennfilters 7, indem das zumindest teilweise in dem Brennraum 3 des Zylinderkopfes 2 entflammte 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 übersteigenden 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 installiert und geschaltet, daß an jedem Zylinder eines mehrzylindrischen 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 Rußabbrennfilters 7 freigegeben wird.

Claims (3)

  1. Steuervorrichtung für im Zylinderkopf (2) einer mehrzylindrigen luftverdichtenden Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeuges angeordneter Bypaßventile (10), die zusätzlich zu den Gaswechselventilen (4) in einem Gaskanal (9) zur Verbindung eines jeden Zylinders (1) mit einer Abgasleitung (6) eingesetzt sind, in deren Verlauf ein Rußfilter (7), angeordnet ist, wobei bei einem für eine Regeneration des Rußfilters (7) geeigneten Betriebszustand die Bypaßventile (10) alle oder teilweise in eine geöffnete Stellung steuerbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Brennkraftmaschine und in der Abgasleitung (6) stromauf des Rußfilters (7) Sensoren (14) zur Erkennung des Zustandes am Rußfilter (7) vorgesehen sind, die mit einem Steuergerät (13) verbunden sind, das bei Erreichen eines für die Regeneration des Rußfilters (7) geeigneten Betriebszustandes ein Signal (17) erzeugt und daß ein Schalter (16) vorgesehen ist, vom dem aus die Bypaßventile (10) nach Vorliegen des Signals (17) oder unabhängig davon bei Nichtbetätigung eines zur Einstellung der Brennkraftmaschinen-Last vorgesehenen Fahrpedals (15) in die geöffnete Stellung gesteuert werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Abgasleitung (6) eine Drosselklappe (8) angeordnet ist und daß bei geschlossener Drosselklappe (8) die Bypaßventile (10) in eine geöffnete Stellung gesteuert werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine manuelle Ansteuerung des Bypaßventiles (10) in eine geöffnete Stellung bei Nichteinhaltung der erforderlichen Parameter durch das Steuergerät (13) gesperrt ist.
EP92105524A 1991-05-07 1992-03-31 Vorrichtung zur Steuerung eines Bypassventiles Expired - Lifetime EP0512246B1 (de)

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EP0512246A1 EP0512246A1 (de) 1992-11-11
EP0512246B1 true EP0512246B1 (de) 1995-08-23

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