EP2363590A2 - Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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EP2363590A2
EP2363590A2 EP11152470A EP11152470A EP2363590A2 EP 2363590 A2 EP2363590 A2 EP 2363590A2 EP 11152470 A EP11152470 A EP 11152470A EP 11152470 A EP11152470 A EP 11152470A EP 2363590 A2 EP2363590 A2 EP 2363590A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
channel
bypass
coolant
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11152470A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Hüsges
Franz Dellen
Hans-Ulrich Kühnel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP2363590A2 publication Critical patent/EP2363590A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/72—Housings
    • F02M26/73—Housings with means for heating or cooling the EGR valve
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    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
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    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
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    • F02M26/33—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage controlling the temperature of the recirculated gases
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    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities

Definitions

  • the invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine with an exhaust gas cooler, which has at least one channel through which exhaust gas can flow and a coolant channel through which a coolant can flow, a bypass channel through which the exhaust gas cooler can pass and which has a thermal coupling to the coolant channel, a bypass flap the bypass passage is closable and an exhaust gas recirculation valve, which is arranged downstream of the exhaust gas cooler and the bypass passage and a method for cleaning an exhaust gas recirculation valve of an exhaust system with an exhaust gas cooler and a bypass passage bypassing the exhaust gas cooler, which are arranged downstream of the exhaust gas recirculation valve, wherein depending on the position in the Bypass passage arranged bypass flap either the bypass passage or the exhaust gas cooler is flowed through.
  • Such exhaust systems are used in particular in exhaust gas recirculation channels.
  • the cooling of the recirculated to the intake manifold exhaust gases allows combustion with lower temperatures, which in turn leads to the reduction of the resulting pollutants.
  • the bypass channel is flowed through in particular during the starting phase, in order to achieve a faster heating of the coolant and the catalyst, which in turn a pollutant reduction and a reduction in consumption can be achieved during this critical phase.
  • an exhaust system in which in an assembly an exhaust gas cooler, which is bypassed via a bypass channel and a downstream exhaust gas recirculation valve are arranged.
  • a switching flap is arranged, via which the bypass channel can be closed, so that in this state, the exhaust gas flows through the radiator.
  • This switching flap is controlled by a thermocouple depending on the coolant temperature, so that the bypass channel is open only in the warm-up phase of the engine.
  • the coolant flows around the valve seat and is thus constantly cooled. Although this reduces the caking in the region of the valve seat, but this can not be completely prevented thereby.
  • the bypass channel has a thermal coupling to the coolant channel, that is, it is partially surrounded by coolant, whereby the exhaust gas is further cooled at least slightly. Furthermore, caking can occur, for example, in the region of the valve rod.
  • the heating time of the coolant should be reduced.
  • a method for cleaning a downstream exhaust gas recirculation valve is to be provided.
  • a coolant valve is arranged, via which the coolant passage is closable and which can be actuated together with the bypass valve via an actively controlled actuator, the coolant flow for cleaning the exhaust gas recirculation valve is interrupted simultaneously with the opening of the bypass channel, so that the cooling effect of Coolant is eliminated on the exhaust gas flowing in the bypass channel.
  • exhaust gas reaches the exhaust gas recirculation valve at very high temperatures, as a result of which it is burned free, that is, any residues that occur on the valve are burned by the high temperature.
  • a coolant valve arranged in the coolant channel through which the flow-through cross section of the coolant channel is adjusted and the bypass flap of the bypass channel are actively rotated into a position releasing the bypass channel and closing the coolant channel, whereby the exhaust gas with the high temperature can be supplied to the exhaust gas recirculation valve.
  • the actuator is an electric or pneumatic actuator, which is mechanically or pneumatically coupled to the bypass valve and the coolant valve.
  • the mechanical coupling takes place in this case, for example via a linkage between the bypass valve and the coolant valve.
  • a pneumatic coupling can be carried out in such a way that an output of a solenoid valve is connected to two vacuum cans, via which in turn the bypass valve and the coolant valve are switched to vacuum. This creates a simple coupled operation of the two switching elements.
  • the exhaust gas cooler, the bypass flap and the bypass channel are arranged in a housing, which has a portion which is thermally coupled to the coolant channel and is separated from the exhaust gas cooler via a partition wall.
  • the exhaust gas recirculation valve is arranged in the housing, whereby a further function is integrated in the one housing.
  • a cleaning at high temperature is particularly advantageous to perform by the small distances between the components.
  • the cleaning mode is advantageously started at regular time intervals.
  • Such a routine may be stored in the engine control unit to ensure correct operation of the exhaust gas recirculation valve.
  • no further sensors are necessary, so that the implementation of this method is particularly cost-effective.
  • the cleaning mode is started depending on the values of a pressure sensor downstream of the exhaust gas recirculation valve or a current measurement on the actuator of the exhaust gas recirculation valve.
  • the effort to carry out the process is indeed higher because additional sensors are required or additional routines are deposited
  • the pollutant emissions can be further reduced in this embodiment, since the cleaning mode in which slightly more pollutants arise, is only carried out when there is actually a no longer acceptable contamination of the valve.
  • an exhaust system and a method for cleaning an exhaust gas recirculation valve in an exhaust system in which a long life and correct operation of the exhaust gas recirculation valve is ensured by polluting the exhaust gas recirculation valve.
  • a long life and correct operation of the exhaust gas recirculation valve is ensured by polluting the exhaust gas recirculation valve.
  • sufficient exhaust gas temperatures are ensured in a simple manner even with thermal coupling of the bypass channel to the coolant channel. The effort to safely carry out the process is minimized.
  • the exhaust system according to the invention according to FIG. 1 consists of an exhaust gas cooler 2 having an inner, formed by an inner housing 4, Exhaust gas flow-through channel 6 and an outer, by-flow of coolant exhaust gas channel 6 and an outer coolant-flowed through coolant channel 8, which is formed between the inner housing 4 and an outer housing 10 as a coolant jacket, and a bypass channel 12 through which the exhaust gas cooler 2 is bypassed.
  • the bypass channel 12 is viewed in the flow direction of the exhaust gas disposed laterally next to the exhaust duct 6 and is separated via a partition wall 14 from the exhaust duct 6. Since the bypass channel 12 has the same outer housing 10 as the exhaust gas cooler 2, so that the outer housing 10 has contact with the coolant, there is a thermal coupling between the bypass channel 12 and the coolant channel 8 in this section 13 of the bypass channel 12.
  • an exhaust gas inlet opening 18, an outlet opening 20 to the exhaust gas cooler 2 and an outlet opening 22 to the bypass channel 12 is formed in a housing head part 16 of the exhaust system, which is flanged to the outer housing 10, an exhaust gas inlet opening 18, an outlet opening 20 to the exhaust gas cooler 2 and an outlet opening 22 to the bypass channel 12 is formed.
  • a bypass flap 24 is arranged in the housing head part 16, by means of which the outlet opening 20 or an inlet 26 to the bypass channel 12 can be closed by means of an actuator 28 which is pneumatically actuated in the present exemplary embodiment.
  • the actuator 28 is actively actuated and not only with the bypass valve 24 for actuating the same but also mechanically connected to a coolant valve 32, which is thus moved simultaneously with the bypass valve 24.
  • the coupling takes place via a linkage 34 in such a way that, when the bypass channel 12 is open, that is to say not desired cooling, the coolant channel 8 is closed in each case.
  • the formation of caking on the exhaust gas recirculation valve 30 can not be prevented, since temperatures occur at the exhaust gas recirculation valve which are not low enough to avoid such caking.
  • the present system by stopping the coolant supply by means of the coolant valve 32 and guiding the exhaust gas through the bypass passage 12 by switching the bypass damper 24, very high temperatures can be generated at the exhaust gas recirculation valve 30, although a thermal coupling between the coolant passage 8 and the bypass passage 12 is present. These high temperatures cause caking on the exhaust gas recirculation valve 30 to be burned off, thereby cleaning the exhaust gas recirculation valve 30.
  • the actively actuable actuator 28 is thus switched independently of the operating temperature of the internal combustion engine or the coolant temperature due to the command of a control unit. This can take place either at regular intervals or on the basis of measured values from sensors, such as a sensor for current consumption of the exhaust gas recirculation valve 30 when it is actuated or a pressure sensor in the exhaust gas recirculation channel. Other values that allow an explanation of the present contamination of the valve 30 are also conceivable.
  • FIGS. 3 and 4 a further exhaust system according to the invention is shown in the following description for the same components same reference numerals as in the description of Figures 1 and 2 to be used.
  • the inner housing 4 consists of two juxtaposed parts, from the base plates of each alternately ribs 35 extending into the exhaust gas channel 6 of the exhaust gas cooler 2 extend.
  • this inner housing 4 and the bypass channel 12 is formed, which is separated by a partition 14 from the exhaust gas cooler 2.
  • the entire inner housing 4 with the bypass channel 12 is surrounded by the outer housing 10, so that in this embodiment, the thermal coupling between a portion 13 of the bypass channel 12 and the coolant channel 8 is given, which is formed between the inner housing 4 and the outer housing 10 as a coolant jacket ,
  • the exhaust gas inlet opening 18 opens into a section of the bypass channel 12, which simultaneously serves as Abgaszu Switzerlandkanal 36 of the exhaust gas cooler 2, as in FIG. 4 can be seen.
  • the exhaust gas supply passage 36 terminates at the bypass door 24, which is located downstream of the end of the partition wall 14.
  • the bypass flap 24 When the bypass flap 24 is closed, the exhaust gas flow is directed around the end of the partition 14 and enters the finned exhaust gas cooler 2, flows through this U-shaped and passes behind the bypass damper 24 to the exhaust gas outlet region 38, in which also in this embodiment, the exhaust gas recirculation valve is arranged, which in FIG. 4 not apparent, however, its actuator 40 in FIG. 3 can be seen.
  • the exhaust gas flows due to the lower flow resistance not through the exhaust gas cooler 2 but through the released flow cross-section 42 of the bypass valve 24 and thus reaches the shortest route to the exhaust gas outlet region 38, in which the exhaust gas recirculation valve, not shown, is arranged.
  • the actuator 28 when the command for purifying the EGR valve 30 based on sensor data or due to the timing given, the actuator 28 is activated, so that the bypass valve 24 is rotated from the closed state to the open and the coolant valve 32 is rotated from the open to the closed state becomes.
  • the exhaust gas flows through the bypass passage 12 and the free cross section 42 to the exhaust gas recirculation valve 30 without being cooled even though there is thermal contact with the coolant passage 8 because the coolant flow is interrupted by the coolant valve 32 in this state. Accordingly, no heat is dissipated.
  • the hot exhaust gas thus passes to the exhaust gas recirculation valve, are burned at the deposits due to the high temperature.
  • the exhaust gas is also uncooled through the bypass channel 12 for rapid heating of the catalyst.
  • a faster heating of the engine block and thus of the engine oil is simultaneously achieved, which leads to a reduction of the fuel consumption in this phase and to reduced pollutant emissions.

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Abstract

Abgassysteme für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Abgaskühler (2), der zumindest einen von Abgas durchströmbaren Kanal (6) und einen Kühlmittelkanal (8) aufweist sowie einem Bypasskanal (12), der eine thermische Kopplung zum Kühlmittelkanal (8) aufweist, und mittels einer Bypassklappe (12) verschließbar ist, sind bekannt. Ist stromabwärts ein Abgasrückführventil (30) angeordnet, treten an diesem häufig Ablagerungen aufgrund ungünstiger Temperaturzustände auf. Um diese Ablagerungen zu entfernen wird vorgeschlagen im Kühlmittelkanal (8) ein Kühlmittelventil (32) anzuordnen, über welches der Kühlmittelkanal (8) verschließbar ist und welches gemeinsam mit der Bypassklappe (24) über einen aktiv gesteuerten Aktuator (28) betätigbar ist. Zur Reinigung werden in einem wiederkehrenden Reinigungsmodus das Kühlmittelventil (32) und die Bypassklappe (24) aktiv in eine den Bypasskana! (12) freigebende und eine den Kühlmittelkanal (8) verschließende Stellung gedreht. So wird Abgas hoher Temperatur zum Abgasrückführventil (30) geführt, was ein Abbrennen der Ablagerungen bewirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgaskühler, der zumindest einen von Abgas durchströmbaren Kanal und einen von einem Kühlmittels durchströmbaren Kühlmittelkanal aufweist, einem Bypasskanal, über den der Abgaskühler umgehbar ist und der eine thermische Kopplung zum Kühlmittelkanal aufweist, einer Bypassklappe, über die der Bypasskanal verschließbar ist und einem Abgasrückführventil, welches stromabwärts des Abgaskühlers und des Bypasskanals angeordnet ist sowie ein Verfahren zur Reinigung eines Abgasrückführventils eines Abgassystems mit einem Abgaskühler und einem den Abgaskühler umgehenden Bypasskanal, welche stromabwärts des Abgasrückführventils angeordnet sind, wobei je nach Stellung einer im Bypasskanal angeordneten Bypassklappe entweder der Bypasskanal oder der Abgaskühler durchströmt wird.
  • Solche Abgassysteme werden insbesondere in Abgasrückführkanälen eingesetzt. Die Kühlung der zum Saugrohr zurückgeführten Abgase ermöglicht eine Verbrennung mit geringeren Temperaturen, was wiederum zur Reduzierung der entstehenden Schadstoffe führt. Der Bypasskanal wird insbesondere während der Startphase durchströmt, um eine schnellere Aufheizung des Kühlmittels und des Katalysators zu erreichen, wodurch wiederum eine Schadstoffreduzierung und eine Verbrauchsminderung während dieser kritischen Phase erreicht werden.
  • Um eine zusätzliche schnellere Aufheizung des Kühlmittels zu erreichen, wird in der DE 10 2006 037 640 A1 vorgeschlagen, im Kühlmittelkanal ein Thermostat anzuordnen, welches mit der Schaltklappe für den Bypasskanal gekoppelt ist, wobei über das Thermostat ein Kühlmittelventil und gleichzeitig oder seitlich versetzt die Schaltklappe betätigt werden. Somit wird der Kühlmittelstrom bei zu kaltem Kühlmittel unterbrochen und gleichzeitig der Abgasstrom über den Bypasskanal geleitet. Sobald die Temperatur im Kühlmittelkanal die Schalttemperatur des Thermostats erreicht, wird der Kühlmittelkanal und der Abgas durchströmbare Kanal des Abgaskühlers geöffnet, da bei ausreichend aufgeheiztem Kühlmittel auch vom Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators auszugehen ist. Die Anordnung eines Abgasrückführventils wird nicht offenbart.
  • Problematisch ist somit bei einem derartigen Abgassystem ist, dass bei Anordnung des Abgasrückführventils hinter dem Abgaskühler dieses im folgenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine stetig lediglich mit Abgas beaufschlagt wird, welches eine geringe Temperatur aufweist. Dies führt jedoch zu Verklebungen und Anbackungen am Abgasrückführventil, die dessen korrekte Funktionalität negativ beeinflussen.
  • In der DE 10 2004 019 554 A1 wird ein Abgassystem vorgeschlagen, bei dem in einer Baueinheit ein Abgaskühler, der über einen Bypasskanal umgehbar ist und ein nachgeschaltetes Abgasrückführventil angeordnet sind. Im Bypasskanal ist eine Schaltklappe angeordnet, über die der Bypasskanal verschließbar ist, so dass in diesem Zustand das Abgas über den Kühler strömt. Diese Schaltklappe wird über ein Thermoelement in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur geregelt, so dass der Bypasskanal lediglich in der Warmlaufphase des Motors geöffnet ist. Um Verklebungen am Ventilsitz zu verhindern, ist der Ventilsitz vom Kühlmittel umströmt und somit stetig gekühlt. Dies verringert zwar die Anbackungen im Bereich des Ventilsitzes, jedoch können diese hierdurch nicht vollständig verhindert werden. Insbesondere weist der Bypasskanal eine thermische Kopplung zum Kühlmittelkanal auf, dass heißt er ist zum Teil von Kühlmittel umströmt, wodurch das Abgas weiterhin zumindest geringfügig gekühlt wird. Des Weiteren können Anbackungen beispielsweise im Bereich der Ventilstange auftreten.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Abgassystem zu schaffen, mit dem die Funktionalität des Abgasrückführventils über einen langen Zeitraum sichergestellt werden kann, indem Anbackungen auch im Bereich der Ventilstange zuverlässig entfernt werden können. Dabei soll die Aufheizzeit des Kühlmittels verringert werden. Zusätzlich soll ein Verfahren zur Reinigung eines nachgeschalteten Abgasrückführventils bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Abgassystems durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 gelöst.
  • Dadurch, dass im Kühlmittelkanal ein Kühlmittelventil angeordnet ist, über welches der Kühlmittelkanal verschließbar ist und welches gemeinsam mit der Bypassklappe über einen aktiv gesteuerten Aktuator betätigbar ist, wird der Kühlmittelstrom zum Reinigen des Abgasrückführventils gleichzeitig mit dem Öffnen des Bypasskanals unterbrochen, so dass die Kühlwirkung des Kühlmittels auf das im Bypasskanal strömende Abgas entfällt. Hierdurch gelangt Abgas mit sehr hohen Temperaturen zum Abgasrückführventil, wodurch dieses freigebrannt wird, also auftretende Rückstände am Ventil durch die hohe Temperatur verbrennt werden. Beim entsprechenden Verfahren werden somit im wiederkehrenden Reinigungsmodus ein im Kühlmittelkanal angeordnetes Kühlmittelventil, über welches der durchströmbare Querschnitt des Kühlmittelkanals eingestellt wird, und die Bypassklappe des Bypasskanal aktiv in eine den Bypasskanal freigebende und eine den Kühlmittelkanal verschließende Stellung gedreht, wodurch das Abgas mit der hohen Temperatur dem Abgasrückführventil zugeführt werden kann.
  • Vorzugsweise ist der Aktuator ein elektrischer oder pneumatischer Aktuator, der mechanisch oder pneumatisch mit der Bypassklappe und dem Kühlmittelventil gekoppelt ist. Die mechanische Kopplung erfolgt dabei beispielsweise über ein Gestänge zwischen der Bypassklappe und dem Kühlmittelventil. Eine pneumatische Kopplung kann in der Weise erfolgen, dass ein Ausgang eines Magnetventils mit zwei Unterdruckdosen verbunden wird, über die wiederum die Bypassklappe und das Kühlmittelventil mit Vakuum geschaltet werden. So entsteht eine einfache gekoppelte Betätigung der beiden Schaltglieder.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind in einem Gehäuse der Abgaskühler, die Bypassklappe und der Bypasskanal angeordnet sind, der einen Abschnitt aufweist, der thermisch zum Kühlmittelkanal gekoppelt ist und vom Abgaskühler über eine Trennwand getrennt ist. So wird ein Modul zur Abgaskühlung ohne zusätzliche Leitungen und ohne weiteren Montageaufwand geschaffen, Ein derartig aufgebautes Modul benötigt lediglich sehr geringen Bauraum.
  • In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist auch das Abgasrückführventil in dem Gehäuse angeordnet, wodurch eine weitere Funktion in dem einen Gehäuse integriert ist. Eine Reinigung bei hoher Temperatur ist durch die geringen Abstände der Bauteile zueinander besonders vorteilhaft durchzuführen.
  • Bezüglich des Verfahrens wird vorteilhafterweise der Reinigungsmodus in regelmäßigen zeitlichen Abständen gestartet. Eine solche Routine kann in der Motorsteuereinheit hinterlegt werden, um die korrekte Funktion des Abgasrückführventils sicherzustellen. Bei dieser Ausführung sind keine weiteren Sensoren notwendig, so dass die Durchführung dieses Verfahrens besonders kostengünstig ist.
  • Alternativ wird der Reinigungsmodus in Abhängigkeit der Werte eines Drucksensors hinter dem Abgasrückführventil oder einer Strommessung am Aktuator des Abgasrückführventils gestartet. Auf diese Weise ist der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens zwar höher da zusätzliche Sensoren benötigt werden oder weitere Routinen hinterlegt werden müssen, jedoch ist es auch denkbar, ohnehin vorhandene Sensoren zu nutzen. Die Schadstoffemissionen können bei dieser Ausführung zusätzlich gesenkt werden, da der Reinigungsmodus, in dem geringfügig mehr Schadstoffe entstehen, nur dann durchgeführt wird, wenn tatsächlich eine nicht mehr akzeptable Verschmutzung des Ventils vorliegt.
  • Es wird somit ein Abgassystem und ein Verfahren zum Reinigen eines Abgasrückführventils in einem Abgassystem geschaffen, bei denen eine hohe Lebensdauer und korrekte Funktionsweise des Abgasrückführventils dadurch sichergestellt wird, dass Verschmutzungen am Abgasrückführventil verbrannt werden. Hierzu werden auf einfache Weise auch bei thermischer Kopplung des Bypasskanals zum Kühlmittelkanal ausreichende Abgastemperaturen sichergestellt. Der Aufwand zur sicheren Durchführung des Verfahrens ist dabei minimiert.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassystems ist in den
    • Figuren dargestellt und wird nachfolgend ebenso wie das zugehörige Verfahren zum Reinigen eines Abgasrückführventils beschrieben.
    • Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgassystems in geschnittener Darstellung.
    • Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Abgassystem gemäß der Figur 1.
    • Figur 3 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Abgassystems in teilweise aufgebrochener Darstellung.
    • Figur 4 zeigt die Draufsicht auf das Abgassystem gemäß der Figur 3 in geschnittener Darstellung.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem gemäß Figur 1 besteht aus einem Abgaskühler 2, der einen inneren, durch ein Innengehäuse 4 gebildeten, von Abgas durchchströmbaren Kanal 6 sowie einen äußeren, von Kühlmittel von Abgas durchströmbaren Kanal 6 sowie einen äußeren, von Kühlmittel durchströmten Kühlmittelkanal 8 aufweist, der zwischen dem Innengehäuse 4 und einem Außengehäuse 10 als Kühlmittelmantel ausgebildet ist, sowie einem Bypasskanal 12, über den der Abgaskühler 2 umgehbar ist.
  • Der Bypasskanal 12 ist in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet seitlich neben dem Abgaskanal 6 angeordnet und ist über eine Trennwand 14 vom Abgaskanal 6 getrennt. Da der Bypasskanal 12 das gleiche Außengehäuse 10 aufweist wie der Abgaskühler 2, so dass das Außengehäuse 10 Kontakt zum Kühlmittels hat, liegt eine thermische Kopplung zwischen dem Bypasskanal 12 und dem Kühlmittelkanal 8 in diesem Abschnitt 13 des Bypasskanals 12 vor.
  • In einem Gehäusekopfteil 16 des Abgassystems, welches an das Außengehäuse 10 angeflanscht ist, ist eine Abgaseintrittsöffnung 18, eine Austrittsöffnung 20 zum Abgaskühler 2 und eine Austrittsöffnung 22 zum Bypasskanal 12 ausgebildet. Im Gehäusekopfteil 16 ist des Weiteren eine Bypassklappe 24 angeordnet, mittels derer die Austrittsöffnung 20 oder ein Eintritt 26 zum Bypasskanal 12 über einen Aktuator 28, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel pneumatisch betätigt wird, verschlossen werden kann. So kann in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors das Abgas weitestgehend ungekühlt über den Bypasskanal zu einem Abgasaustrittsbereich 38 geführt werden, der in einem hinteren Teil des Außengehäuses 10 ausgebildet ist, in dem der Bypasskanal 12 und der Abgaskanal 6 zusammengeführt werden. Dieser Abgasaustrittsbereich 38 nimmt auch ein Abgasrückführventil 30 zur Regelung der rückgeführten Abgasmenge auf.
  • Erfindungsgemäß ist der Aktuator 28 aktiv betätigbar und nicht nur mit der Bypassklappe 24 zur Betätigung derselben sondern zusätzlich mechanisch mit einem Kühlmittelventil 32 verbunden, welches somit gleichzeitig mit der Bypassklappe 24 bewegt wird. Die Kopplung erfolgt über ein Gestänge 34 in der Weise, dass bei geöffnetem Bypasskanal 12, also nicht erwünschter Kühlung jeweils der Kühlmittelkanal 8 verschlossen wird.
  • Bei üblicher Nutzung eines bekanten Abgassystems kann ein Entstehen von Anbackungen am Abgasrückführventil 30 nicht verhindert werden, da am Abgasrückführventil Temperaturen auftreten, die nicht niedrig genug sind, um derartige Anbackungen zu vermeiden. Erfindungsgemäß besteht mit dem vorliegenden System die Möglichkeit, durch Stoppen der Kühlmittelversorgung mittels des Kühlmittelventils 32 und Führen des Abgases durch den Bypasskanal 12 durch Schalten der Bypassklappe 24 sehr hohe Temperaturen am Abgasrückführventil 30 zu erzeugen, obwohl eine thermische Kopplung zwischen dem Kühlmittelkanal 8 und dem Bypasskanal 12 vorhanden ist. Diese hohen Temperaturen führen dazu, dass Anbackungen am Abgasrückführventil 30 weggebrannt werden, wodurch das Abgasrückführventil 30 gereinigt wird.
  • Der aktiv betätigbare Aktuator 28 wird somit unabhängig von der Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine oder der Kühlmitteltemperatur aufgrund des Befehls einer Steuereinheit geschaltet. Dies kann entweder in regelmäßigen Abständen erfolgen oder aufgrund von Messwerten von Sensoren, wie einem Sensor zur Stromaufnahme des Abgasrückführventils 30 bei der Betätigung dessen oder eines Drucksensors im Abgasrückführkanal. Andere Werte, die einen Aufschluss über die vorliegenden Verschmutzung des Ventils 30 zulassen, sind ebenfalls denkbar.
  • In den Figuren 3 und 4 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Abgassystem dargestellt, bei dessen folgender Beschreibung für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der Figuren 1 und 2 benutzt werden.
  • Das Innengehäuse 4 besteht aus zwei aufeinandergesetzten Teilen, von deren Grundplatten aus sich jeweils abwechselnd Rippen 35 in den Abgas führenden Kanal 6 des Abgaskühlers 2 erstrecken. Zusätzlich ist in diesem Innengehäuse 4 auch der Bypasskanal 12 ausgebildet, der durch eine Trennwand 14 vom Abgaskühler 2 getrennt ist. Das gesamte Innengehäuse 4 mit dem Bypasskanal 12 ist vom Außengehäuse 10 umgeben, so dass auch bei dieser Ausführung die thermische Kopplung zwischen einem Abschnitt 13 des Bypasskanals 12 und dem Kühlmittelkanal 8 gegeben ist, der zwischen dem Innengehäuse 4 und dem Außengehäuse 10 als Kühlmittelmantel ausgebildet ist.
  • Die Abgaseintrittsöffnung 18 mündet in einen Abschnitt des Bypasskanals 12, der gleichzeitig als Abgaszuführkanal 36 des Abgaskühlers 2 dient, wie in Figur 4 zu erkennen ist. Der Abgaszuführkanal 36 endet an der Bypassklappe 24, welches stromabwärts zum Ende der Trennwand 14 angeordnet ist. Bei geschlossener Bypassklappe 24 wird der Abgasstrom um das Ende der Trennwand 14 gelenkt und gelangt in den berippten Abgaskühler 2, durchströmt diesen U-förmig und gelangt hinter der Bypassklappe 24 zum Abgasaustrittsbereich 38, in dem auch bei dieser Ausführung das Abgasrückführventil angeordnet ist, welches in Figur 4 nicht ersichtlich ist, jedoch dessen Aktuator 40 in Figur 3 zu erkennen ist.
  • Bei Öffnen der Bypassklappe 24 strömt das Abgas aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes nicht durch den Abgaskühler 2 sondern durch den freigegebenen Durchströmungsquerschnitt 42 der Bypassklappe 24 und gelangt so auf kürzestem Weg zum Abgasaustrittsbereich 38, in dem das nicht dargestellte Abgasrückführventil angeordnet ist.
  • Das Öffnen und Schließen der Bypassklappe 24 erfolgt über einen aktiv gesteuerten pneumatischen Aktuator 28, der mit seiner Betätigungsstange 44 an einem Kugelkopf 46, welche an einem Hebel 48 der am Ende einer Welle 50 der Bypassklappe 24 angeordnet ist, angreift. An diesem Hebel 48 befindet sich ein zweiter Kugelkopf 51, der mit dem Hebel 48 gedreht wird und an dem eine Stange 52 befestigt ist, deren entgegengesetztes Ende wiederum an einem Kugelkopf 54 befestigt ist, der auf einem Hebel 56 angeordnet ist, welcher auf dem Ende einer Drehwelle 58 befestigt ist, so dass die Drehwelle 58 bei Betätigung des Aktuators 28 mitgedreht wird. Auf der Drehwelle 58 ist ein Klappenkörper 60 des Kühlmittelventils 32 angeordnet, über welches der Kühlmittelkanal 8 verschließbar ist. Entsprechend folgt eine gemeinsame Bewegung des Kühlmittelventils 32 und der Bypassklappe 24 in der Weise, dass, wie in Figur 3 zu erkennen ist, in einem Zustand die Bypassklappe 24 geschlossen ist, während das Kühlmittelventil 32 geöffnet ist und in einem anderen Zustand das Kühlmittelventil 32 geschlossen ist, während die Bypassklappe 24 geöffnet ist.
  • Wird nun der Befehl zur Reinigung des Abgasrückführventils 30 aufgrund von Sensordaten oder aufgrund des zeitlichen Ablaufs gegeben, wird der Aktuator 28 aktiv geschaltet, so dass die Bypassklappe 24 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten gedreht wird und das Kühlmittelventil 32 vom geöffneten in den geschlossenen Zustand gedreht wird. Somit strömt das Abgas durch den Bypasskanal 12 und den freien Querschnitt 42 zum Abgasrückführventil 30, ohne gekühlt zu werden, obwohl ein thermischer Kontakt zum Kühlmittelkanal 8 vorliegt, denn der Kühlmittelstrom ist in diesem Zustand durch das Kühlmittelventil 32 unterbrochen. Entsprechend wird keine Wärme abgeführt. Das heiße Abgas gelangt somit zum Abgasrückführventil, an dem Ablagerungen aufgrund der hohen Temperatur abgebrannt werden.
  • Nach dem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine wird ebenfalls zur schnellen Aufheizung des Katalysators das Abgas ungekühlt durch den Bypasskanal 12 geführt. Durch das Abschalten des Kühlmittelstroms wird gleichzeitig ein schnellerer Aufheizen des Motorblocks und somit des Motorenöls erreicht, was zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs in dieser Phase und zu verringerten Schadstoffemissionen führt.
  • Es wird somit eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung eines Abgasrückführventils bereitgestellt, bei denen Ablagerungen zuverlässig vom Abgasrückführventil entfernt werden können, indem die Abgasenergie genutzt wird. Der Aufbau dieser Vorrichtung ist sehr einfach, so dass wenige zusätzliche Bauteile benötigt werden. So wird über eine lange Lebensdauer die Zuverlässigkeit des Abgassystems und die Genauigkeit der Steuerung der Abgasmenge erhöht.
  • Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf die beschriebenen Ausführungen beschränkt ist. Neben verschiedenen Aktuatoren, die einsetzbar sind, wie beispielsweise elektrischen Aktuatoren, sind auch unterschiedliche Möglichkeiten der Kopplung gegeben, wie pneumatische oder elektrische Kopplungen. Die konstruktive Ausgestaltung des Abgassystems ist ebenfalls in hohem Maße flexibel.

Claims (7)

  1. Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgaskühler, der zumindest einen von Abgas durchströmbaren Kanal und einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelkanal aufweist,
    einem Bypasskanal, über den der Abgaskühler umgehbar ist und der eine thermische Kopplung zum Kühlmittelkanal aufweist,
    einer Bypassklappe, über die der Bypasskanal verschließbar ist und einem Abgasrückführventil, welches stromabwärts des Abgaskühlers und des Bypasskanals angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Kühlmittelkanal (8) ein Kühlmittelventil (32) angeordnet ist, über welches der Kühlmittelkanal (8) verschließbar ist und welches gemeinsam mit der Bypassklappe (24) über einen aktiv gesteuerten Aktuator (28) betätigbar ist.
  2. Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktuator (28) ein elektrischer oder pneumatischer Aktuator ist, der mechanisch oder pneumatisch mit der Bypassklappe (24) und dem Kühlmittelventil (32) gekoppelt ist.
  3. Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem Gehäuse (4, 10, 16) der Abgaskühler (2), die Bypassklappe (24) und der Bypasskanal (12) angeordnet sind, der einen Abschnitt (13) aufweist, der thermisch zum Kühlmittelkanal (8) gekoppelt ist und vom Abgaskühler (2) durch eine Trennwand (14) getrennt ist.
  4. Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Abgasrückführventil (30) in dem Gehäuse (4, 10, 16) angeordnet ist.
  5. Verfahren zur Reinigung eines Abgasrückführventils eines Abgassystems mit einem Abgaskühler und einem den Abgaskühler umgehenden Bypasskanal, welche stromabwärts des Abgasrückführventils angeordnet sind, wobei je nach Stellung einer im Bypasskanal angeordneten Bypassklappe entweder der Bypasskanal oder der Abgaskühler durchströmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem wiederkehrenden Reinigungsmodus ein im Kühlmittelkanal (12) angeordnetes Kühlmittelventil (32), über welches der durchströmbare Querschnitt des Kühlmittelkanals (8) eingestellt wird, und die Bypassklappe (24) des Bypasskanal (12) aktiv in eine den Bypasskanal (12) freigebende und eine den Kühlmittelkanal (8) verschließende Stellung gedreht werden.
  6. Verfahren zur Reinigung eines Abgasrückführventils nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Reinigungsmodus in regelmäßigen seitlichen Abständen gestartet wird.
  7. Verfahren zur Reinigung eines Abgasrückführventils nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Reinigungsmodus in Abhängigkeit der Werte eines Drucksensors hinter dem Abgasrückführventil (30) oder einer Strommessung am Aktuator des Abgasrückführventils (30) gestartet wird.
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