EP0926334A2 - Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen eines Abgasreinigers - Google Patents

Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen eines Abgasreinigers Download PDF

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EP0926334A2
EP0926334A2 EP98123967A EP98123967A EP0926334A2 EP 0926334 A2 EP0926334 A2 EP 0926334A2 EP 98123967 A EP98123967 A EP 98123967A EP 98123967 A EP98123967 A EP 98123967A EP 0926334 A2 EP0926334 A2 EP 0926334A2
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EP
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valve
outlet
internal combustion
exhaust gas
actuator
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Frank Göhring
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Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71—Multi-way valves

Definitions

  • the invention relates to a device for returning Exhaust gas and to preheat the exhaust gas purifier Internal combustion engine, wherein an exhaust gas stream and a Air flow for preheating using a valve device being controlled.
  • Valves in the gas lines.
  • the Intake and exhaust systems are via pipes connected with each other.
  • the exhaust system comes with a Air source connected to the fresh air for preheating the Exhaust gas purifier delivers.
  • the whole device is heavy and expensive; the maintenance and assembly work is great.
  • the object of the invention is a device for Recirculation of exhaust gas and for preheating an exhaust gas cleaner to show off that is light, cheaply made and simple can be assembled.
  • Valve device is arranged in a housing, which has three outlets, each with a first outlet of the valve device with a second or the second with a third is connectable that the first outlet to Connection to the intake system of the internal combustion engine is formed that the second outlet for connection to the Exhaust system of the internal combustion engine is formed and that the third outlet for connection to an air source is trained.
  • This arrangement is very easy and compact, since all parts in one housing are accommodated and redundant components are eliminated.
  • a first advantageous embodiment of the invention exists in that the housing has three chambers, one first chamber with a second and the second with one third chamber is connected.
  • the valve device has two valves by means of which each of the two connections the chambers can be closed. Goes from the first chamber the first outlet, from the second chamber the second and from from the third chamber the third exit.
  • the two valves are separately adjustable.
  • a second advantageous embodiment of the invention provides before that the valve device has a valve body, by twisting the first with the second Outlet or connects the second to the third outlet and which is sealed against the housing wall so that each always a departure from the two with each other associated outgoers is separated.
  • the valve body in one position tightly closes one of the three outlets and the two separates other outlets.
  • the valve body in one position all outlets are tightly sealed.
  • valve device by means of a single actuator is adjustable. Saving the usual second actuator used makes the arrangement easier and cheaper.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the housing can be flanged to the internal combustion engine is. This eliminates the need for long connecting lines and the assembly is simplified.
  • the actuator can be operated pneumatically.
  • pressure cans are used.
  • the Valve device requires considerable actuating forces and that Operating temperature is high.
  • Pressure actuators are well suited for this because they are cheap and robust.
  • some applications of the invention can also be advantageous if the actuator can be operated electrically is. Electrical actuators have the advantage that they are faster and allow intermediate positions.
  • the actuator by means of the pressure in the Intake system of the internal combustion engine is operable, since there is therefore a separate power supply for the actuator can be omitted.
  • Such an actuator operated by a control valve can be controlled so that the intake system is decoupled from the switching processes of the actuator.
  • Control valve, the air source and the actuator too Units are combined and if necessary in same housing as the valves are arranged.
  • the device by a control unit of the internal combustion engine is controlled.
  • the control of certain operating parameters of the internal combustion engine be dependent to always operate as cheaply as possible to reach.
  • control units on internal combustion engines often open electronic switching can be a switching relay that is connected downstream of the control unit, be advantageous.
  • the Switching relay switches the control valve and possibly also the air source.
  • the Invention provided the device by a Check valve in the exhaust system of the Protect internal combustion engine. This will prevents hot exhaust gas from being under high pressure provided parts of the device flows back and this damaged.
  • a development of the invention provides a sensor that the position of the actuator or the valve device records. This allows the device according to the invention easily into an automatic fault diagnosis system include. It is also a prerequisite for Controllability of the valve device meets what also is a development of the invention. In this case preferably the use of an electrical actuator intended. The controllability of the valve device brings great advantages regarding the dynamic behavior of the Internal combustion engine.
  • the position of the Valve device is adjustable.
  • the thermodynamic sizes of gas flows and that fluid-mechanical behavior of the valve device found elsewhere and so by a control device processes that, on the other hand, the desired controlled variable, such as for example the mass flow, indirectly via the position the valve device is adjustable.
  • the outlet openings or the connection holes of the valve device are contoured, it can also be used with a limited resolution of the Position sensor a very precise control behavior realize.
  • the contouring of the openings becomes like this designed that the gradient of the mass flow with the Opening degree of the valve becomes larger. With little open Valve, the mass flow is very small; the flow in Valve is very sensitive to changes in cross-section. When the valve is wide open, the mass flow is large; the Flow is less against changes in cross-section sensitive. That is why the finite dissolution of the Position sensor, depending on the degree of opening of the valve, different levels. Contouring the Outlet openings or the connection holes is therefore advantageous.
  • the valve device 6 consists of a housing 7 with three chambers 8; 9; 10.
  • a first chamber 8 has a first outlet 11, which is designed for connection to the intake system 2, a second chamber 9, a second outlet 12 to the exhaust system 3 and a third chamber 10, the third outlet 13 to the air source 14.
  • the two valves 15; 16 of the valve device 6, which are adjustable by an actuator 17 and the connecting holes 26; 27 between the chambers 8; 9; 10 close in idle state.
  • actuator 17 is operated by means of the differential pressure between intake manifold pressure p i and ambient pressure p env .
  • the control valve 18 is shown, which is controlled by a control unit 19.
  • the control unit 19 also controls the air source 14.
  • the actuator 17 is pressurized via the control valve 18 and the valves 15; 16 are adjusted.
  • Fig. 1 shows the first embodiment in the state of Quiet. Both valves 15; 16 are closed.
  • the control valve 18 is controlled by the control device 19 in such a way that the actuator 17 opens the intake air-side valve 15. Part of the exhaust gas 20 flows into the intake system 2 due to its high pressure p e , mixes there with the inflowing intake air 21 and is passed through by the internal combustion engine 1 a second time.
  • the air source 14 is closed by the fresh air-side valve 16.
  • intermediate positions are necessary, which in the exemplary embodiment are achieved by clocked activation of the control valve 18.
  • the signal 22 required for this is symbolized in the illustration as an example. When using an electrically operated actuator 17, such intermediate positions can also be set directly.
  • the control valve 18 is omitted in the case.
  • Fig. 3 shows the operation of the same embodiment with fresh air supply for heating the exhaust gas purifier 4.
  • the control valve 18 is controlled by the control unit 19 so that the actuator 17 opens the fresh air side valve 15.
  • the air source 14 is in operation and conveys fresh air 23 to the valve device 6.
  • the fresh air 23 flows under the pressure p a of the air source 14 into the exhaust system and mixes there with the exhaust gas.
  • the internal combustion engine 1 is operated with a rich mixture. As a result, there is a high proportion of unburned fuel in the exhaust gas 20. Due to the high temperature of the exhaust gas 20, the exhaust gas / fresh air mixture ignites and the remaining fuel parts burn. The heat released thereby heats the exhaust gas cleaner 4 very quickly and the exhaust gas 20 is cleaned.
  • the cleaned exhaust gas 24 is provided with its own reference number.
  • a switching relay 25 is also shown in the figures, that is connected downstream of the control unit.
  • the control unit switches the switching relay 25 and controls it Control valve and the air source.
  • Fig. 4 shows the valve device 6 in an embodiment as Rotary slide valve.
  • a rotary valve 31 and a Sealing web 32 against the housing 7 and against the shaft 33 of the rotary valve 31 seals, arranged so that the three Outlets 11, 12 and 13 in the manner described above are interconnectable.
  • At the junctions of the three Outlets 11, 12, 13 on the housing 7 are three contoured Outlet openings 34, 35, 36 by the rotary valve 31st are swept over and a defined cross section release, depending on the angular position of the rotary valve 31.
  • Position II stands for the closed state.
  • Position III corresponds to that Operation with exhaust gas recirculation.
  • Such a rotary slide valve is preferably closed with an electric actuator operate because only with this intermediate positions are sufficiently precise can be approached.
  • valve device 6 shows another embodiment of the valve device 6 shown. It is also a Rotary slide valve, the sealing web 32 by a Head plate 37 was replaced. The three slide positions for completely open or closed outlets 34, 35, 36 again marked with I, II, and III. The exit 36 for the Fresh air supply must be in position with hole 36 'in the Head plate 37 of the rotary valve come to cover. In this example, the three outlets 34, 35 and 36 are not contoured.
  • Fig. 6 shows an exploded view of the Rotary slide valve from FIG. 5.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen des Abgasreinigers einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Abgasstrom und ein Luftstrom für die Vorheizung mittels einer Ventileinrichtung gesteuert werden, ist die Ventileinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, welches drei Abgänge aufweist, wobei jeweils ein erster Abgang von der Ventileinrichtung mit einem zweiten oder der zweite mit einem dritten verbindbar ist. Der erste Abgang ist zum Anschluß an das Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine, der zweite Abgang ist zum Anschluß an das Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine und der dritte Abgang zum Anschluß an eine Luftquelle ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen des Abgasreinigers einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Abgasstrom und ein Luftstrom für die Vorheizung mittels einer Ventileinrichtung gesteuert werden.
Bei Verbrennungskraftmaschinen werden heute zur Reduzierung der Schadstoffe im Abgas eine Anzahl technischer Maßnahmen ergriffen. Es werden Abgasreiniger eingesetzt, die das Abgas chemisch verändern und gewisse Schadstoffe nachoxidieren oder reduzieren. Desweiteren wird das Luft-Brennstoff-Gemisch soweit abgemagert, daß es nahe am stöchiometrischen Verhältnis oder noch etwas darüber liegt.
In der Warmlaufphase einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt noch keine effiziente Reinigung des Abgases. Der Abgasreiniger ist zu kalt und muß vom heißen Abgas erst auf Betriebstemperatur gebracht werden. Während dieses Zeitraumes geht das Abgas nahezu ungereinigt ab. Um ein schnelleres Aufheizen des Abgasreinigers zu ermöglichen, wird er vorgeheizt. Zu dem Zweck wird dem Abgas Frischluft zugeführt, wodurch die unverbrannten Anteile im Abgas verbrennen. Die freiwerdende Wärme heizt den Abgasreiniger in kurzer Zeit auf und die Gesamtmenge des ungereinigt austretenden Abgases wird kleiner.
Ist die Verbrennungskraftmaschine auf Betriebstemperatur, wird ein Teil des Abgases in das Ansaugsystem zurückgeführt. Dadurch magert das Gemisch ab, was zur Folge hat, daß weniger unverbrannte Anteile den Brennraum verlassen. Die Verbrennungstemperatur sinkt, weshalb weniger Stickoxide gebildet werden. Außerdem verbrennen unverbrannte Anteile aus dem zurückgeführten Abgas bei dem zweiten Durchlaufen des Brennraumes. Die leichte Reduzierung des thermodynamischen Wirkungsgrades wird also zugunsten einer chemischen Neutralisierung des Abgases in Kauf genommen.
Um die Verteilung der Gasströme steuern zu können, bedarf es Ventile in den Gasleitungen. Üblicherweise werden zwei getrennte Ventile in zwei Leitungssystemen angeordnet. Das Ansaug- und das Abgassystem werden über Leitungen miteinander verbunden. Das Abgassystem wird mit einer Luftquelle verbunden, die die Frischluft zum Vorheizen des Abgasreinigers liefert. Die ganze Vorrichtung ist schwer und teuer; der Wartungs- und Montageaufwand ist groß.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen eines Abgasreinigers anzugeben, die leicht ist, billig hergestellt und einfach montiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, welches drei Abgänge aufweist, wobei jeweils ein erster Abgang von der Ventileinrichtung mit einem zweiten oder der zweite mit einem dritten verbindbar ist, daß der erste Abgang zum Anschluß an das Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, daß der zweite Abgang zum Anschluß an das Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist und daß der dritte Abgang zum Anschluß an eine Luftquelle ausgebildet ist. Diese Anordnung ist sehr leicht und kompakt, da alle Teile in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und redundante Bauteile entfallen.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse drei Kammern aufweist, wobei eine erste Kammer mit einer zweiten und die zweite mit einer dritten Kammer verbunden ist. Die Ventileinrichtung weist zwei Ventile auf, mittels derer jede der beiden Verbindungen der Kammern verschließbar ist. Von der ersten Kammer geht der erste Abgang, von der zweiten Kammer der zweite und von der dritten Kammer der dritte Abgang aus. Die beiden Ventile sind getrennt verstellbar.
Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Ventileinrichtung einen Ventilkörper aufweist, der durch Verdrehen jeweils den ersten mit dem zweiten Abgang oder den zweiten mit dem dritten Abgang verbindet und der gegen die Gehäusewandung so abgedichtet ist, daß jeweils immer ein Abgang von den zwei jeweils miteinander verbundenen Abgängen getrennt ist. Dabei kann erstens vorgesehen sein, daß der Ventilkörper in einer Stellung einen der drei Abgänge dicht verschließt und die beiden anderen Abgänge voneinander trennt. Zweitens kann alternativ dazu vorgesehen sein, daß der Ventilkörper in einer Stellung alle Abgänge dicht verschließt. Als dritte Alternative kann vorgesehen sein, daß die Luftquelle im Ruhezustand gasdicht ist. Jede dieser drei Alternativen ermöglicht eine Ruhestellung, in der alle Abgänge geschlossen sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Ventileinrichtung mittels eines einzigen Aktuators verstellbar ist. Die Einsparung des üblicherweise verwendeten zweiten Aktuators macht die Anordnung leichter und billiger.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse an die Verbrennungskraftmaschine anflanschbar ist. Dadurch werden lange Verbindungsleitungen überflüssig und die Montage vereinfacht sich.
Um bei Ausfall der Steuersysteme oder der Energieversorgung einen stabilen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß alle Abgänge im Ruhezustand geschlossen sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Aktuator pneumatisch betreibbar ist. Hier können beispielsweise Druckdosen zum Einsatz kommen. Die Ventileinrichtung benötigt erhebliche Stellkräfte und die Betriebstemperatur ist hoch. Druckbetätigte Aktuatoren sind dafür gut geeignet, denn sie sind billig und robust. Für manche Anwendungsfälle der Erfindung kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn der Aktuator elektrisch betreibbar ist. Elektrische Aktuatoren haben hierbei den Vorteil, daß sie schneller sind und Zwischenstellungen zulassen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Aktuator mittels des Druckes im Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist, da somit eine separate Energieversorgung des Aktuators entfallen kann. Ein derart betriebener Aktuator muß von einem Steuerventil ansteuerbar sein, damit das Ansaugsystem von den Schaltvorgängen des Aktuators entkoppelt ist.
Um die ganze Vorrichtung noch kompakter und leichter bauen zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Steuerventil, die Luftquelle und der Aktuator zu Baueinheiten kombiniert werden und gegebenenfalls im gleichen Gehäuse wie die Ventile angeordnet sind.
Damit der technische Aufwand in Grenzen bleibt und damit die Vorheizung und die Abgasrückführung flexibel eingesetzt werden können, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung durch ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine angesteuert wird. Außerdem kann die Ansteuerung von bestimmten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine abhängig sein, um immer einen möglichst günstigen Betrieb zu erreichen.
Da Steuergeräte an Verbrennungskraftmaschinen oft auf elektronischer Basis arbeiten, kann ein Schaltrelais, das dem Steuergerät nachgeschaltet ist, vorteilhaft sein. Das Schaltrelais schaltet dabei das Steuerventil und ggf. auch die Luftquelle.
Aus Sicherheitsgründen ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Vorrichtung durch ein Rückschlagventil im Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine zu schützen. Dadurch wird verhindert, daß heißes Abgas unter hohem Druck in nicht dafür vorgesehene Teile der Vorrichtung zurückfließt und diese beschädigt.
Um Gewicht einzusparen, ist es hierbei ebenfalls vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil im Gehäuse der Vorrichtung angeordnet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht einen Geber vor, der die Stellung des Aktuators oder der Ventileinrichtung aufnimmt. Dadurch kann man die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht in ein automatisches Fehlerdiagnose-System einbeziehen. Außerdem ist die Voraussetzung für die Regelbarkeit der Ventileinrichtung erfüllt, was ebenfalls eine Weiterbildung der Erfindung ist. In diesem Fall ist vorzugsweise der Einsatz eines elektrischen Aktuators vorgesehen. Die Regelbarkeit der Ventileinrichtung bringt große Vorteile bezüglich des dynamischen Verhaltens des Verbrennungsmotors.
Einerseits ist es vorteilhaft, wenn die Stellung der Ventileinrichtung regelbar ist. Dabei werden die thermodynamischen Größen der Gasströme und das strömungsmechanische Verhalten der Ventileinrichtung andernorts festgestellt und von einer Regeleinrichtung so verarbeitet, daß andererseits die gewünschte Regelgröße, wie beispielsweise der Massenstrom, indirekt über die Stellung der Ventileinrichtung regelbar wird.
Sieht man zusätzlich noch vor, daß die Auslaßöffnungen bzw. die Verbindungslöcher der Ventileinrichtung konturiert sind, so läßt sich auch mit einer begrenzten Auflösung des Stellungssensors ein sehr genaues Regelverhalten realisieren. Die Konturierung der Öffnungen wird dabei so gestaltet, daß der Gradient des Massenstroms mit dem Öffnungsgrad des Ventils größer wird. Bei wenig geöffnetem Ventil ist der Massenstrom sehr klein; die Strömung im Ventil ist sehr empfindlich gegen Querschnittsänderungen. Bei weit geöffnetem Ventil ist der Massenstrom groß; die Strömung ist gegen Querschnittsänderungen weniger empfindlich. Darum wirkt sich die endliche Auflösung des Stellungssensors, je nach Öffnungsgrad des Ventils, unterschiedlich stark aus. Eine Konturierung der Auslaßöffnungen bzw. der Verbindungslöcher ist darum vorteilhaft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt. Sie sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung im Verbund mit der Verbrennungskraftmaschine,
Fig. 2
die Darstellung des Ausführungsbeispiels bei eingeschalteter Abgas-Rückführung,
Fig. 3
die Darstellung des Ausführungsbeispiels beim Vorheizen des Abgasreinigers,
Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung,
Fig. 5
ein anderes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung und
Fig. 6
eine Explositionsdarstellung derselben Ventileinrichtung.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren zeigen die Verbrennungskraftmaschine 1 mit dem Ansaugsystem 2 und dem Abgassystem 3. Der Abgasreiniger 4 ist im Abgassystem 3 angeordnet. Die Ventileinrichtung 6 besteht in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus einem Gehäuse 7 mit drei Kammern 8; 9; 10. Eine erste Kammer 8 weist einen ersten Abgang 11 auf, der zum Anschluß an das Ansaugsystem 2 ausgebildet ist, eine zweite Kammer 9 einen zweiten Abgang 12 zum Abgassystem 3 und eine dritte Kammer 10 den dritten Abgang 13 zur Luftquelle 14. Dargestellt sind auch die zwei Ventile 15; 16 der Ventileinrichtung 6, die von einem Aktuator 17 verstellbar sind und die Verbindungslöcher 26; 27 zwischen den Kammern 8; 9; 10 im Ruhezustand verschließen. Der Aktuator 17 wird im Ausführungsbeispiel mittels des Differenzdruckes zwischen Saugrohrdruck pi und Umgebungsdruck penv betrieben. Desweiteren ist das Steuerventil 18 dargestellt, das von einem Steuergerät 19 angesteuert wird. Das Steuergerät 19 steuert auch die Luftquelle 14. Je nach Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 1 wird der Aktuator 17 über das Steuerventil 18 mit Druck beaufschlagt und die Ventile 15; 16 werden verstellt.
Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel im Zustand der Ruhe. Beide Ventile 15; 16 sind geschlossen.
In Fig. 2 ist der Betrieb desselben Ausführungsbeispiels mit Abgasrückführung dargestellt. Von dem Steuergerät 19 wird das Steuerventil 18 so angesteuert, daß der Aktuator 17 das ansaugluft-seitige Ventil 15 öffnet. Ein Teil des Abgases 20 fließt aufgrund seines hohen Druckes pe in das Ansaugsystem 2, vermischt sich dort mit der einströmenden Ansaugluft 21 und wird von der Verbrennungskraftmaschine 1 ein zweites Mal durchgesetzt. Die Luftquelle 14 ist dabei durch das frischluft-seitige Ventil 16 verschlossen. Für eine Regelung des Ventildurchsatzes sind Zwischenstellungen notwendig, die im Ausführungsbeispiel über eine getaktete Ansteuerung des Steuerventils 18 erreicht werden. Das dafür notwendige Signal 22 ist in der Darstellung beispielhaft symbolisiert. Bei Verwendung eines elektrisch betriebenen Aktuators 17 sind solche Zwischenstellungen auch direkt einstellbar. Das Steuerventil 18 entfällt in dem Fall.
Fig. 3 zeigt den Betrieb desselben Ausführungsbeispiels mit Frischluftzufuhr für die Beheizung des Abgasreinigers 4. Von dem Steuergerät 19 wird das Steuerventil 18 so angesteuert, daß der Aktuator 17 das frischluft-seitige Ventil 15 öffnet. Die Luftquelle 14 ist in Betrieb und fördert Frischluft 23 zur Ventileinrichtung 6. Die Frischluft 23 fließt unter dem Druck pa der Luftquelle 14 in das Abgassystem und vermischt sich dort mit dem Abgas. Die Verbrennungskraftmaschine 1 wird mit einem fetten Gemisch betrieben. Dadurch findet sich im Abgas 20 ein hoher Anteil unverbrannten Brennstoffs. Durch die hohe Temperatur des Abgases 20 zündet das Abgas-Frischluft-Gemisch und die restlichen Brennstoff-Teile verbrennen. Die dabei freigesetzte Wärme heizt den Abgasreiniger 4 sehr schnell auf und das Abgas 20 wird gereinigt. In den Figuren ist das gereinigte Abgas 24 mit einem eigenen Bezugszeichen versehen.
Auch hier sind für eine Regelung des Ventildurchsatzes Zwischenstellungen notwendig, die wieder über eine getaktete Ansteuerung des Steuerventils 18 erreicht werden. Das dafür notwendige Signal 22 ist in der Darstellung beispielhaft symbolisiert.
In den Figuren ist außerdem ein Schaltrelais 25 dargestellt, das dem Steuergerät nachgeschaltet ist. Das Steuergerät schaltet das Schaltrelais 25 und steuert darüber das Steuerventil und die Luftquelle an.
Fig. 4 zeigt die Ventilvorrichtung 6 in einer Ausführung als Drehschieberventil. Es sind ein Drehschieber 31 und ein Dichtsteg 32, der gegen das Gehäuse 7 und gegen die Welle 33 des Drehschiebers 31 abdichtet, so angeordnet, daß die drei Abgänge 11, 12 und 13 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbindbar sind. An den Anschlußstellen der drei Abgänge 11, 12, 13 am Gehäuse 7 liegen drei konturierte Auslaßöffnungen 34, 35, 36, die von dem Drehschieber 31 überstrichen werden und einen definierten Querschnitt freigeben, je nach der Winkelstellung des Drehschiebers 31. In der mit I bezeichneten Stellung arbeitet die Ventileinrichtung im Vorheizbetrieb. Stellung II steht für den geschlossenen Zustand. Stellung III entspricht dem Betrieb bei Abgasrückführung. Ein solches Drehschieberventil ist vorzugsweise mit einem elektrischen Aktuator zu betreiben, da nur damit Zwischenstellungen genügend genau angefahren werden können.
In Fig. 5 ist eine andere Ausführung der Ventileinrichtung 6 dargestellt. Es handelt sich ebenfalls um ein Drehschieberventil, wobei der Dichtsteg 32 durch eine Kopfscheibe 37 ersetzt wurde. Die drei Schieberstellungen für ganz geöffnete bzw. geschlossene Abgänge 34, 35, 36 sind wieder mit I, II, und III markiert. Der Abgang 36 für die Frischluftzufuhr muß in Stellung mit dem Loch 36' in der Kopfplatte 37 des Drehschiebers zur Deckung kommen. In diesem Beispiel sind die drei Abgänge 34, 35 und 36 nicht konturiert.
Fig. 6 zeigt eine Explosionsdarstellung des Drehschieberventils aus Fig. 5.

Claims (31)

  1. Vorrichtung zum Rückführen von Abgas und zum Vorheizen des Abgasreinigers (4) einer Verbrennungskraftmaschine (1), wobei ein Abgasstrom (20) und ein Luftstrom (23) für die Vorheizung mittels einer Ventileinrichtung (6) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ventileinrichtung (6) in einem Gehäuse (7) angeordnet ist, welches drei Abgänge (11; 12; 13) aufweist, wobei jeweils ein erster Abgang von der Ventileinrichtung mit einem zweiten oder der zweite mit einem dritten verbindbar ist,
    daß der erste Abgang (11) zum Anschluß an das Ansaugsystem (2) der Verbrennungskraftmaschine (1) ausgebildet ist,
    daß der zweite Abgang (12) zum Anschluß an das Abgassystem (3) der Verbrennungskraftmaschine (1) ausgebildet ist und
    daß der dritte Abgang (13) zum Anschluß an eine Luftquelle (12) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gehäuse (7) drei Kammern (8; 9; 10) aufweist, wobei eine erste Kammer (8) mit einer zweiten (9) und die zweite (9) mit einer dritten Kammer (10) verbunden ist,
    daß die Ventileinrichtung (6) zwei Ventile (15; 16) aufweist, mittels derer jede der beiden Verbindungen (26; 27) der Kammern verschließbar ist,
    daß von der ersten Kammer (8) der erste Abgang (11), von der zweiten Kammer (9) der zweite (12) und von der dritten Kammer (10) der dritte Abgang (13) ausgeht und
    daß die beiden Ventile (15; 16) getrennt verstellbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (6) einen Ventilkörper aufweist, der durch Verdrehen jeweils den ersten (11) mit dem zweiten Abgang (12) oder den zweiten (12) mit dem dritten Abgang (13) verbindet und der gegen die Gehäusewandung so abgedichtet ist, daß jeweils immer ein Abgang (11; 12; 13) von den zwei jeweils miteinander verbundenen Abgängen (11; 12; 13) getrennt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in einer Stellung einen der drei Abgänge (11; 12; 13) dicht verschließt und die beiden anderen Abgänge (11; 12; 13) miteinander verbindet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in einer Stellung alle Abgänge (11; 12; 13) dicht verschließt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftquelle (14) im Ruhezustand gasdicht ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (6) mittels eines einzigen Aktuators (17) verstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) an die Verbrennungskraftmaschine (1) anflanschbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abgänge (11; 12; 13) im Ruhezustand geschlossen sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) pneumatisch betreibbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) elektrisch betreibbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) eine Druckdose ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) mittels des Druckes im Ansaugsystem (2) der Verbrennungskraftmaschine (1) betreibbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) von einem Steuerventil (18) ansteuerbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (18) im Gehäuse (7) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (18) in der Luftquelle (14) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftquelle (14) und das Gehäuse (7) eine Baueinheit bilden.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17) im Gehäuse (7) angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ansteuerbarkeit durch ein Steuergerät (19) der Verbrennungskraftmaschine (1).
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ansteuerbarkeit in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine (1).
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Schaltrelais (25), das dem Steuergerät (19) nachgeschaltet ist.
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrelais (25) das Steuerventil (18) schaltet.
  23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrelais (25) die Luftquelle (14) schaltet.
  24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil im Abgassystem (3) der Verbrennungskraftmaschine (1).
  25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil im Gehäuse (7) angeordnet ist.
  26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor, der die Stellung des Aktuators (17) aufnimmt.
  27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor, der die Stellung der Ventileinrichtung (6) aufnimmt.
  28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Ventileinrichtung (6) regelbar ist.
  29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom der Gasströme über die Stellung der Ventileinrichtung (6) regelbar ist.
  30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (34, 35, 36) konturiert sind.
  31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslöcher (26, 27) konturiert sind.
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