DE102021117325A1 - Exhaust gas recirculation system and method for recirculating exhaust gas - Google Patents

Exhaust gas recirculation system and method for recirculating exhaust gas Download PDF

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Andreas Kuske
Vanco Smiljanovski
Helmut Matthias Kindl
Hanno Friederichs
Frank Wunderlich
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Abstract

Es wird ein System einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Abgasrückführungsleitung bereitgestellt, die von dem Abgastrakt abzweigt und in den Ansaugtrakt mündet, und wobei in der Abgasrückführungsleitung ein Drosselventil angeordnet ist. Es wird weiterhin ein Verfahren zum Steuern einer Menge an rückgeführtem Abgas mittels des Systems bereitgestellt.A system of an internal combustion engine is provided with at least one exhaust gas recirculation line, which branches off from the exhaust tract and opens into the intake tract, and a throttle valve is arranged in the exhaust gas recirculation line. A method of controlling an amount of recirculated exhaust gas using the system is also provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein System einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Abgasrückführungsleitung, in der ein Drosselventil angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit dem System sowie ein Verfahren zum Steuern der rückgeführten Abgasmenge.The invention relates to a system of an internal combustion engine with at least one exhaust gas recirculation line in which a throttle valve is arranged. The invention also relates to a motor vehicle with the system and a method for controlling the recirculated amount of exhaust gas.

Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) wird zur Minderung der Emission von Stickoxiden verwendet, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine entstehen. Dazu wird Abgas der Ladeluft zugemischt und durch die Brennkraftmaschine rezirkuliert. Durch die Zumischung von Abgas in die angesaugte Luft sinkt deren Sauerstoffgehalt, und bei einer geringeren Kraftstoffeinspritzung sinkt die Verbrennungstemperatur des Kraftstoff-Luftgemischs. Da die Reaktionsgeschwindigkeit der Stickoxidbildung von der Verbrennungstemperatur abhängt, bilden sich bei niedrigen Verbrennungstemperaturen weniger Stickoxide.An exhaust gas recirculation system (EGR system) is used to reduce the emission of nitrogen oxides that arise when fuel is burned in an internal combustion engine. For this purpose, exhaust gas is mixed with the charge air and recirculated through the internal combustion engine. The admixture of exhaust gas to the intake air reduces its oxygen content, and with less fuel injection the combustion temperature of the fuel-air mixture decreases. Since the reaction speed of nitrogen oxide formation depends on the combustion temperature, less nitrogen oxides are formed at low combustion temperatures.

Bei einem Hochdruck (HD)-AGR-System wird Abgas direkt stromabwärts der Brennkraftmaschine aus ihrem Abgastrakt abgeleitet und unmittelbar stromaufwärts der Brennkraftmaschine in ihren Ansaugtrakt geleitet. Bei einem Niederdruck- (ND) AGR-System wird Abgas hinter einer Abgasnachbehandlungsanlage dem Abgastrakt entnommen und vor dem Verdichter eines Turboladers der Ladeluft zugeführt. Im Vergleich zu einem HD-AGR-System ist das rückgeführte Abgas in einem ND-AGR-System kühler und partikelärmer. Abgas kann durch beide Arten von Abgasrückführungssystemen zur Brennkraftmaschine rückgeführt werden.In a high pressure (HP) EGR system, exhaust gas is diverted from its exhaust manifold just downstream of the engine and directed into its intake manifold just upstream of the engine. In a low-pressure (LP) EGR system, exhaust gas is extracted from the exhaust tract behind an exhaust gas aftertreatment system and fed to the charge air before the compressor of a turbocharger. Compared to an HP EGR system, the recirculated exhaust gas in a LP EGR system is cooler and contains fewer particles. Exhaust gas can be recirculated to the engine by either type of exhaust gas recirculation system.

Gesetzliche Vorgaben bedingen einen Bedarf, den Stickoxid-Ausstoß im gesamten Motorkennfeld zu reduzieren. Die Steuerung herkömmlicher AGR-Systeme ist durch relativ kleine Öffnungen von AGR-Ventilen besonders unter Bedingungen hoher Lasten der Brennkraftmaschine nicht robust genug, da hier ein hoher Abgasdruck bei relativ geringem erforderlichen Abgasmassenstrom vorliegen. Es sind zweistufige Ventile bekannt, die eine gute Steuerbarkeit unter hohen und niedrigen Abgasdruckniveaus ermöglichen. Jedoch sind solche zweistufigen Ventile für eine Anwendung unter spezifischen Bedingungen entworfen und optimiert, bei denen die Charakteristik des Druckabfalls im gesamten AGR-System, bedingt durch die Ausbildung von Rohren, Kühler etc., und im Abgassystem bekannt ist. Selbst bei einer bekannten Brennkraftmaschine besteht eine Anzahl verschiedener Möglichkeiten der Ausbildung von Abgas- und Abgasrückführungssystemen. Es besteht daher die Aufgabe, eine Abgasrückführung unabhängig von der Bauart der vom Abgas durchströmten Bauteile zu steuern.Legal requirements mean there is a need to reduce nitrogen oxide emissions across the entire engine map. The control of conventional EGR systems is not robust enough due to the relatively small openings of EGR valves, especially under conditions of high engine loads, since there is a high exhaust gas pressure with a relatively low required exhaust gas mass flow. Two-stage valves are known which enable good controllability under high and low exhaust gas pressure levels. However, such two-stage valves are designed and optimized for application under specific conditions, where the characteristics of the pressure drop in the entire EGR system due to the design of pipes, coolers, etc., and in the exhaust system are known. Even with a known internal combustion engine, there are a number of different options for designing exhaust gas and exhaust gas recirculation systems. There is therefore the task of controlling exhaust gas recirculation independently of the design of the components through which the exhaust gas flows.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst, sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung können in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.This object is achieved by a system having the features according to claim 1 and by a motor vehicle according to claim 6 and a method according to claim 7. Further advantageous embodiments and refinements of the invention result from the dependent and subclaims, the figures and the exemplary embodiments. The embodiments of the invention can be combined with one another in an advantageous manner.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem mindestens ein Kompressor eines Abgasturboladers angeordnet ist, einem Abgastrakt, in dem mindestens eine Turbine des Abgasturboladers angeordnet ist, und mindestens einer Abgasrückführungsleitung, die von dem Abgastrakt abzweigt und in den Ansaugtrakt mündet. In der Abgasrückführungsleitung ist mindestens ein Drosselventil angeordnet.A first aspect of the invention relates to a system of an internal combustion engine with an intake tract in which at least one compressor of an exhaust gas turbocharger is arranged, an exhaust tract in which at least one turbine of the exhaust gas turbocharger is arranged, and at least one exhaust gas recirculation line, which branches off from the exhaust tract and into the intake tract opens. At least one throttle valve is arranged in the exhaust gas recirculation line.

In der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht das Drosselventil vorteilhaft ein Einstellen eines gewünschten Abgasdrucks an einem Steuerventil in der Abgasrückführungsleitung, das die Abgasrückführungsleitung öffnet und schließt. Dadurch wird eine verlässliche Dosierung von rückgeführtem Abgas über das gesamte Kennfeld der Brennkraftmaschine ermöglicht. Das erfindungsgemäße System kann an verschiedene Brennkraftmaschinen sowie entsprechende Kraftfahrzeuge angepasst werden.In the arrangement according to the invention, the throttle valve advantageously enables a desired exhaust gas pressure to be set at a control valve in the exhaust gas recirculation line, which valve opens and closes the exhaust gas recirculation line. This enables reliable dosing of recirculated exhaust gas over the entire map of the internal combustion engine. The system according to the invention can be adapted to various internal combustion engines and corresponding motor vehicles.

Das Drosselventil ermöglicht das Einstellen eines bestimmten Druckabfalls am Steuerventil. Über das Drosselventil kann der Abgasdruck dabei einfach gesteuert werden.The throttle valve allows you to set a specific pressure drop across the control valve. The exhaust gas pressure can be easily controlled via the throttle valve.

Bevorzugt ist in dem erfindungsgemäßen System eine erste Abgasrückführungsleitung angeordnet, die stromaufwärts der Turbine von dem Abgastrakt abzweigt und stromabwärts des Verdichters in den Ansaugtrakt mündet, und in der stromaufwärts eines ersten Steuerventils ein erstes Drosselventil angeordnet ist. Die erste Abgasrückführungsleitung ist damit eine Hochdruck-Abgasrückführungsleitung.A first exhaust gas recirculation line is preferably arranged in the system according to the invention, which branches off from the exhaust tract upstream of the turbine and opens into the intake tract downstream of the compressor, and in which a first throttle valve is arranged upstream of a first control valve. The first exhaust gas recirculation line is thus a high-pressure exhaust gas recirculation line.

Ebenfalls bevorzugt ist in dem erfindungsgemäßen System eine zweite Abgasrückführungsleitung angeordnet, die stromabwärts der Turbine von dem Abgastrakt abzweigt und stromaufwärts eines Verdichters des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt mündet, und in der stromaufwärts eines zweiten Steuerventils ein zweites Drosselventil angeordnet ist. Die zweite Abgasrückführungsleitung ist damit eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung. Das erfindungsgemäße System kann damit ein HD-AGR, ein ND-AGR oder sowohl ein HD-AGR und ein ND-AGR aufweisen.A second exhaust gas recirculation line is also preferably arranged in the system according to the invention, which branches off from the exhaust tract downstream of the turbine and opens into the intake tract upstream of a compressor of the exhaust gas turbocharger, and in which a second throttle valve is arranged upstream of a second control valve. The second exhaust gas recirculation line is thus a low-pressure exhaust gas recirculation line. That The system according to the invention can thus have an HP-EGR, an LP-EGR or both an HP-EGR and an LP-EGR.

Dabei kann das Drosselventil vorteilhafterweise ein einfaches Ventil ohne Ventilsitz sein. Ein vollständiges Schließen des Drosselventils ist nicht notwendig, so dass auch keine Anforderungen an das Drosselventil bestehen, Bedingungen einzustellen, unter denen kein Durchfluss oder nur wenig Durchfluss stattfinden soll. Besonders bevorzugt ist das Drosselventil als Drosselklappe ausgebildet.The throttle valve can advantageously be a simple valve without a valve seat. A complete closing of the throttle valve is not necessary, so that there are no requirements for the throttle valve to set conditions under which no flow or only little flow should take place. The throttle valve is particularly preferably designed as a throttle valve.

Vorzugsweise ist in dem erfindungsgemäßen System eine Steuerungseinrichtung mit dem Drosselventil (d.h. in Abhängigkeit vom Vorliegen einer oder beider Abgasrückführungsleitungen mit dem ersten Drosselventil und/oder dem zweiten Drosselventil) verbunden, die ausgebildet ist, einen Öffnungsstatus des Drosselventils in Abhängigkeit von Parametern ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abgasdruck, Druckabfall des Abgases sowie die Drehzahl und die Last der Brennkraftmaschine zu steuern.In the system according to the invention, a control device is preferably connected to the throttle valve (i.e. depending on the presence of one or both exhaust gas recirculation lines to the first throttle valve and/or the second throttle valve), which is designed to determine an opening status of the throttle valve depending on parameters selected from the group comprehensively to control exhaust gas pressure, exhaust gas pressure drop, and engine speed and load.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle with a system according to the invention.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Menge an rückgeführtem Abgas mittels eines erfindungsgemäßen Systems, mit den Schritten:

  • - Betreiben der Brennkraftmaschine,
  • - Leiten von Abgas durch mindestens eine Abgasrückführungsleitung,
  • - Ermitteln mindestens eines Parameters mit Bezug auf den Abgasdruck in der betreffenden Abgasrückführungsleitung,
  • - Öffnen des Steuerventils in der Abgasrückführungsleitung zu einem bestimmten Grad,
  • - Ansteuern des Drosselventils in der Abgasrückführungsleitung in Abhängigkeit von dem Parameter.
A third aspect of the invention relates to a method for controlling an amount of recirculated exhaust gas by means of a system according to the invention, with the steps:
  • - operation of the internal combustion engine,
  • - conducting exhaust gas through at least one exhaust gas recirculation line,
  • - determining at least one parameter related to the exhaust gas pressure in the relevant exhaust gas recirculation line,
  • - opening of the control valve in the exhaust gas recirculation line to a certain degree,
  • - Activation of the throttle valve in the exhaust gas recirculation line depending on the parameter.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Systems.The advantages of the method according to the invention correspond to the advantages of the system according to the invention.

Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Parameter die Drehzahl und/oder die Last der Brennkraftmaschine ermittelt.The speed and/or the load of the internal combustion engine are preferably determined as parameters in the method according to the invention.

Ebenfalls bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Parameter der Druckabfall des Abgases in der Abgasrückführungsleitung ermittelt.The pressure drop of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation line is also preferably determined as a parameter in the method according to the invention.

Vorzugsweise wird ein angestrebter Druckabfall des Abgases als Funktion der Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine berechnet.A desired pressure drop of the exhaust gas is preferably calculated as a function of the speed and/or the load of the internal combustion engine.

Bevorzugt wird das Drosselventil bei niedriger Last und/oder niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine vollständig geöffnet. Dadurch wird bei einem niedrigen Abgasdruck ein möglichst hoher Fluss des rückgeführten Abgases ermöglicht. Die Flussrate des rückgeführten Abgases, d.h. seine Menge, wird unter diesen Verhältnissen über ein relativ weit geöffnetes Steuerventil in der entsprechenden Abgasrückführungsleitung gesteuert.The throttle valve is preferably fully opened at low load and/or low speed of the internal combustion engine. As a result, the highest possible flow of the recirculated exhaust gas is made possible at a low exhaust gas pressure. The flow rate of the recirculated exhaust gas, i.e. its quantity, is controlled under these conditions via a relatively wide open control valve in the relevant exhaust gas recirculation line.

Ebenfalls bevorzugt wird das Drosselventil bei hoher Last und/oder hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine teilweise geschlossen. Dadurch wird der Druckabfall in der Abgasrückführungsleitung verringert, so dass auch der Antriebsdruck des rückgeführten Abgases an dem entsprechenden Steuerventil verringert wird. Ein Steuern der Menge des rückgeführten Abgases wird dadurch bei einem mittleren Öffnungswinkel des Steuerventils in der entsprechenden Abgasrückführungsleitung ermöglicht. Dadurch ist das Steuern des Abgasstroms verlässlicher als bei herkömmlichen Systemen, bei denen unter Bedingungen mit großen Mengen an rückgeführtem Abgas ein kleiner Öffnungswinkel des Steuerventils eingestellt wird, bei dem die Menge des Abgases jedoch nicht zuverlässig gesteuert werden kann.Also preferably, the throttle valve is partially closed at high load and/or high speed of the internal combustion engine. As a result, the pressure drop in the exhaust gas recirculation line is reduced, so that the driving pressure of the recirculated exhaust gas at the corresponding control valve is also reduced. Controlling the amount of recirculated exhaust gas is thereby made possible with a medium opening angle of the control valve in the corresponding exhaust gas recirculation line. As a result, the control of the exhaust gas flow is more reliable than in conventional systems in which a small opening angle of the control valve is set under conditions with large amounts of recirculated exhaust gas, but in which the amount of exhaust gas cannot be reliably controlled.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Systems einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck- und einem Hochdruck-Abgasrückführungssystem.
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
  • 3 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is explained in more detail with reference to the figures. Show it
  • 1 a schematic representation of a conventional system of an internal combustion engine with a low-pressure and a high-pressure exhaust gas recirculation system.
  • 2 a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention.
  • 3 a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.

Ein herkömmliches System 1a einer Brennkraftmaschine 2 mit jeweils einer Niederdruck- und einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung (ND-AGR und HD-AGR) weist gemäß der Darstellung von 1 eine Brennkraftmaschine 2 auf, die in der Darstellung von 1 vier Zylinder 3 aufweist, aber auch eine andere Zahl von Zylindern aufweisen kann, z.B. ein, zwei, drei, fünf, sechs oder acht Zylinder. Die Brennkraftmaschine 2 kann eine selbstzündende oder fremdgezündete Brennkraftmaschine sein. Die Brennkraftmaschine 2 weist eine Ölkühlung 4 mit einer Ölleitung 5 sowie ein Schwungrad 6 auf.As shown in FIG 1 an internal combustion engine 2, which is shown in FIG 1 has four cylinders 3, but can also have a different number of cylinders, for example one, two, three, five, six or eight cylinders. The internal combustion engine 2 can be a self-igniting or spark-ignited internal combustion engine. The internal combustion engine 2 has an oil cooling system 4 with an oil line 5 and a flywheel 6 .

Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einem Ansaugtrakt 7 und mit einem Abgastrakt 8 verbunden. Im Abgastrakt 8 ist eine Turbine 81 eines Turboladers angeordnet. Die Turbine 81 ist über eine Welle mit einem im Ansaugtrakt 7 angeordneten Kompressor 71 des Turboladers verbunden.The internal combustion engine 2 is connected to an intake tract 7 and to an exhaust tract 8 the. A turbine 81 of a turbocharger is arranged in the exhaust tract 8 . The turbine 81 is connected via a shaft to a compressor 71 of the turbocharger arranged in the intake tract 7 .

Stromabwärts von dem Kompressor 71 ist eine Kühlereinrichtung (Ladeluftkühler) 72 im Ansaugtrakt 7 angeordnet. Im Ansaugtrakt 7 kann eine nicht gezeigte Drosseleinrichtung angeordnet sein.A cooling device (intercooler) 72 is arranged in the intake tract 7 downstream of the compressor 71 . A throttle device (not shown) can be arranged in the intake tract 7 .

Stromaufwärts der Turbine 81 führt eine erste Abgasrückführungsleitung 10 (HD-AGR-Leitung) zum Ansaugtrakt 7. In der ersten Abgasrückführungsleitung 10 sind ein erstens Steuerventil 11 und eine nicht gezeigte Kühlereinrichtung angeordnet. Die (nicht gezeigte) Kühlereinrichtung weist eine Bypassleitung mit einem Steuerventil auf. Als Steuerventile werden hier Tellerventile verwendet.A first exhaust gas recirculation line 10 (HP-EGR line) leads to the intake tract 7 upstream of the turbine 81. In the first exhaust gas recirculation line 10, a first control valve 11 and a cooling device (not shown) are arranged. The cooling device (not shown) has a bypass line with a control valve. Poppet valves are used here as control valves.

Stromabwärts der Turbine 81 sind im Abgastrakt 8 ein Stickoxidspeicherkatalysator (lean NOx trap, LNT) 82 und ein Partikelfilter 83 angeordnet. Bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine 2 ist der Partikelfilter 83 ein Dieselpartikelfilter. Der Partikelfilter 83 ist mit einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) kombiniert.A nitrogen oxide storage catalytic converter (lean NOx trap, LNT) 82 and a particle filter 83 are arranged in the exhaust tract 8 downstream of the turbine 81 . In a self-igniting internal combustion engine 2, the particle filter 83 is a diesel particle filter. The particulate filter 83 is combined with a selective catalytic reduction (SCR) catalyst.

Stromabwärts des Partikelfilters 83 zweigt eine zweite Abgasrückführungsleitung 20 (ND-AGR-Leitung) vom Abgastrakt 8 ab. In der zweiten Abgasrückführungsleitung 20 sind ein Filter 22, eine Kühlereinrichtung 23 und ein zweites Steuerventil 21 angeordnet. Die Kühlereinrichtung 23 weist eine Bypassleitung 24 mit einem Bypass-Steuerventil 25 auf, durch die bei Bedarf, wenn das rückgeleitete Abgas nicht gekühlt werden soll, Abgas geleitet werden kann.A second exhaust gas recirculation line 20 (LP EGR line) branches off from the exhaust tract 8 downstream of the particle filter 83 . In the second exhaust gas recirculation line 20, a filter 22, a cooling device 23 and a second control valve 21 are arranged. The cooling device 23 has a bypass line 24 with a bypass control valve 25, through which exhaust gas can be routed if necessary when the exhaust gas that is returned is not to be cooled.

Die zweite Abgasrückführungsleitung 20 mündet stromaufwärts des Kompressors 71 in den Ansaugtrakt 7. Die Mündung in den Ansaugtrakt 7 ist mittels des zweiten Steuerventils 21 gestaltet, das Merkmale eines Kombinationsventils aufweist. Alternativ kann hier auch ein Butterflyventil als Steuerventil verwendet werden. Stromaufwärts des zweiten Steuerventils 22 sind ein Luftfilter 72 und ein Massenstromsensor 73 im Ansaugtrakt 7 angeordnet.The second exhaust gas recirculation line 20 opens into the intake duct 7 upstream of the compressor 71. The opening into the intake duct 7 is designed by means of the second control valve 21, which has features of a combination valve. Alternatively, a butterfly valve can also be used here as a control valve. An air filter 72 and a mass flow sensor 73 are arranged in the intake tract 7 upstream of the second control valve 22 .

Die Steuerventile 11, 21 werden durch Steuermittel gesteuert, die von einer Steuerungseinrichtung 9 angesteuert werden. In dem System 1 sind im Bereich des Abgastrakts 8 als auch im Ansaugtrakt 7 innerhalb und außerhalb der Leitungen eine Reihe von Sensoren, besonders Temperatursensoren 18, angeordnet. In der ersten und zweiten Abgasrückführungsleitung 10, 20 sind Drucksensoren 19 zum Messen der Abgasmenge angeordnet. Weiterhin sind an der Brennkraftmaschine 2 Sensoren zum Erfassen der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 angeordnet.The control valves 11, 21 are controlled by control means which are activated by a control device 9. In the system 1, a number of sensors, in particular temperature sensors 18, are arranged in the area of the exhaust tract 8 and also in the intake tract 7 inside and outside the lines. In the first and second exhaust gas recirculation line 10, 20 pressure sensors 19 are arranged to measure the amount of exhaust gas. Furthermore, sensors for detecting the load and the speed of the internal combustion engine 2 are arranged on the internal combustion engine 2 .

Die Pfeile in 1 und 2 zeigen die Strömungsrichtung der fluiden Medien im System, d.h. der Ansaugluft und des Abgases.The arrows in 1 and 2 show the flow direction of the fluid media in the system, ie the intake air and the exhaust gas.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 1 gemäß der Darstellung von 2 weist zum großen Teil die Merkmale des Systems 1a gemäß 1 auf. In der ersten Abgasrückführungsleitung 10 ist stromaufwärts des ersten Steuerventils 11 ein erstes Drosselventil 31 angeordnet. In der zweiten Abgasrückführungsleitung 20 ist stromaufwärts des zweiten Steuerventils 21 ein zweites Drosselventil 41 angeordnet. Die besagten Drosselventile 31, 41 sind als einfache Drosselklappen ausgebildet. Durch den Grad der Winkelstellung der Drosselventile 31, 41 kann der Druck und das Strömungsverhalten des Abgases in der jeweiligen Abgasrückführungsleitung beeinflusst werden. Die Drosselventile 31, 41 werden durch Steuermittel gesteuert, die ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 9 angesteuert werden.An embodiment of a system 1 according to the invention as shown in FIG 2 conforms to a large extent to the characteristics of the system 1a 1 on. A first throttle valve 31 is arranged in the first exhaust gas recirculation line 10 upstream of the first control valve 11 . A second throttle valve 41 is arranged in the second exhaust gas recirculation line 20 upstream of the second control valve 21 . Said throttle valves 31, 41 are designed as simple throttle flaps. The pressure and the flow behavior of the exhaust gas in the respective exhaust gas recirculation line can be influenced by the degree of angular position of the throttle valves 31, 41. The throttle valves 31, 41 are controlled by control means, which are also controlled by the control device 9.

In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform kann das System 1 auch nur eine Abgasrückführungsleitung aufweisen, also nur eine ND-AGR-Leitung mit einem Drosselventil und keine HD-AGR-Leitung oder nur eine HD-AGR-Leitung mit einem Drosselventil und keine ND-AGR-Leitung.In a further embodiment that is not shown, the system 1 can also have only one exhaust gas recirculation line, i.e. only one LP EGR line with a throttle valve and no HP EGR line or only one HP EGR line with a throttle valve and no LP EGR line.

In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform kann das System 1b auch zwei Abgasrückführungsleitungen aufweisen, wobei aber nur in einer Abgasrückführungsleitung ein Drosselventil angeordnet ist, also z.B. ein Drosselventil in der HD-AGR-Leitung und nicht in der ND-AGR-Leitung, oder ein Drosselventile in der ND-AGR-Leitung und nicht in der HD-AGR-Leitung.In a further embodiment that is not shown, the system 1b can also have two exhaust gas recirculation lines, but with a throttle valve being arranged in only one exhaust gas recirculation line, e.g. a throttle valve in the HP-EGR line and not in the LP-EGR line, or a Throttle valves in the LP EGR line and not in the HP EGR line.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 3 wird in einem ersten Schritt S1 die Brennkraftmaschine 2 betrieben, so dass Abgas durch den Abgastrakt 8 strömt. In einem zweiten Schritt S2 wird Abgas durch mindestens eine der Abgasrückführungsleitungen geleitet. Dazu wird das erste Steuerventil 11 zum Leiten von Abgas durch die erste Abgasrückführungsleitung 10 und/oder das zweite Steuerventil 21 zum Leiten von Abgas durch die zweite Abgasrückführungsleitung 20 geöffnet.In one embodiment of the method according to the invention 3 the internal combustion engine 2 is operated in a first step S1, so that exhaust gas flows through the exhaust tract 8. In a second step S2, exhaust gas is routed through at least one of the exhaust gas recirculation lines. For this purpose, the first control valve 11 for conducting exhaust gas through the first exhaust gas recirculation line 10 and/or the second control valve 21 for conducting exhaust gas through the second exhaust gas recirculation line 20 is opened.

Die Menge des rückzuführenden Abgases wird auf der Basis von Parametern bestimmt, die in einem dritten Schritt S3 ermittelt werden. Exemplarisch wird die Last der Brennkraftmaschine 2 ermittelt. Zur Last der Brennkraftmaschine 2 wird mindestens ein bestimmter, auf dem Wissen des Fachmanns beruhender Schwellenwert eingestellt, der dem Wechsel von einer niedrigen in eine hohe Last entspricht. Für weitere Parameter wie Drehzahl der Brennkraftmaschine oder Abgasdruck in der entsprechenden Abgasrückführungsleitung werden ebenfalls bestimmte Schwellenwerte vorgegeben.The amount of exhaust gas to be recirculated is determined on the basis of parameters that are determined in a third step S3. The load of the internal combustion engine 2 is determined as an example. For the load of the internal combustion engine 2, at least one specific, based on the knowledge of Expert-based threshold set that corresponds to changing from a low to a high load. Specific threshold values are also specified for other parameters such as the speed of the internal combustion engine or the exhaust gas pressure in the corresponding exhaust gas recirculation line.

In einem vierten Schritt S4 wird der Öffnungsgrad der Steuerventile 11, 21 eingestellt. Bei niedriger Last sind die Steuerventile 11, 21 geöffnet (d.h. zu 100%). Überschreitet die Last einen vorgegebenen Schwellenwert, werden in die Steuerventile 11, 21 auf einen mittleren Öffnungsgrad (d.h. etwa 50% des maximalen Öffnungswinkels) eingestellt.In a fourth step S4, the degree of opening of the control valves 11, 21 is adjusted. At low load, the control valves 11, 21 are open (i.e. 100%). If the load exceeds a predetermined threshold value, the control valves 11, 21 are set to a medium opening degree (i.e. about 50% of the maximum opening angle).

In einem fünften Schritt wird der Öffnungsgrad der Drosselventile 31, 41 eingestellt. Bei niedriger Last sind die Drosselventile 31, 41 geöffnet (d.h. zu 100%). Überschreitet die Last einen vorgegebenen Schwellenwert, werden in die Drosselventile 31, 41 auf einen mittleren Öffnungsgrad eingestellt (d.h. zu 50%). Vorzugsweise werden mehrere Schwellenwerte vorgegeben, und der Öffnungsgrad der Drosselventile 31, 41 dementsprechend auf weitere Stufen eingestellt, z.B. auf 40%, 30%, 20% oder 10%.In a fifth step, the degree of opening of the throttle valves 31, 41 is adjusted. At low load, the throttle valves 31, 41 are open (i.e. 100%). When the load exceeds a predetermined threshold, the throttle valves 31, 41 are set to an intermediate degree of opening (i.e., 50%). Preferably, several threshold values are specified, and the degree of opening of the throttle valves 31, 41 is correspondingly set to further stages, e.g. to 40%, 30%, 20% or 10%.

Das Verfahren ist hier so beschrieben worden, dass Abgas durch beide Abgasrückführungssysteme geleitet wird. Das Verfahren ist analog auch für nur eins der beiden Abgasrückführungssysteme durchführbar, wobei Abgas durch ein System geleitet wird, und durch das andere nicht, oder wobei das System nur ein Abgasrückführungssystem aufweist, oder wobei Abgas durch beide Systeme geleitet wird, und dabei nur in einem System der Strom des rückgeführten Abgases mit einer Drosselklappe reguliert wird.The method has been described here such that exhaust gas is routed through both exhaust gas recirculation systems. The method can also be carried out analogously for only one of the two exhaust gas recirculation systems, with exhaust gas being routed through one system and not through the other, or with the system having only one exhaust gas recirculation system, or with exhaust gas being routed through both systems and only in one System the flow of the recirculated exhaust gas is regulated with a throttle valve.

BezugszeichenlisteReference List

11
erfindungsgemäßes Systemsystem according to the invention
1a1a
herkömmliches Systemconventional system
22
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
33
Zylindercylinder
44
Ölkühlungoil cooling
55
Ölleitungoil line
66
Schwungradflywheel
77
Ansaugtraktintake tract
7171
Kompressorcompressor
7272
Ladeluftkühlerintercooler
7373
Luftfilterair filter
7474
Massenstromsensormass flow sensor
88th
Abgastraktexhaust tract
8181
Turbineturbine
8282
LNTLNT
8383
Partikelfilterparticle filter
99
Steuerungseinrichtungcontrol device
1010
erste Abgasrückführungsleitungfirst exhaust gas recirculation line
1111
erstes Steuerventilfirst control valve
2020
zweite Abgasrückführungsleitungsecond exhaust gas recirculation line
2121
zweites Steuerventilsecond control valve
2222
Filterfilter
2323
Kühlereinrichtungcooling device
2424
Bypassbypass
2525
Bypass-Steuerventilbypass control valve
3131
erstes Drosselventilfirst throttle valve
4141
zweites Drosselventilsecond throttle valve

Claims (12)

System (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Ansaugtrakt (7), in dem mindestens ein Kompressor (71) eines Abgasturboladers angeordnet ist, einem Abgastrakt (8), in dem mindestens eine Turbine (81) des Abgasturboladers angeordnet ist, und mindestens einer Abgasrückführungsleitung (10, 20), die von dem Abgastrakt (8) abzweigt und in den Ansaugtrakt (7) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasrückführungsleitung (10, 20) mindestens ein Drosselventil (31, 41) angeordnet ist.System (1) of an internal combustion engine (2) with an intake tract (7) in which at least one compressor (71) of an exhaust gas turbocharger is arranged, an exhaust tract (8) in which at least one turbine (81) of the exhaust gas turbocharger is arranged, and at least an exhaust gas recirculation line (10, 20) which branches off from the exhaust tract (8) and opens into the intake tract (7), characterized in that at least one throttle valve (31, 41) is arranged in the exhaust gas recirculation line (10, 20). System (1) nach Anspruch 1, bei dem die Abgasrückführungsleitung erste Abgasrückführungsleitung (10) ist, die stromaufwärts der Turbine (81) von dem Abgastrakt (8) abzweigt und stromabwärts des Verdichters (71) in den Ansaugtrakt (7) mündet, und in der stromaufwärts eines ersten Steuerventils (11) ein erstes Drosselventil (31) angeordnet ist.System (1) after claim 1 , in which the exhaust gas recirculation line is the first exhaust gas recirculation line (10), which branches off from the exhaust tract (8) upstream of the turbine (81) and opens into the intake tract (7) downstream of the compressor (71), and in which upstream of a first control valve (11 ) A first throttle valve (31) is arranged. System (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Abgasrückführungsleitung eine zweite Abgasrückführungsleitung (20) ist, die stromabwärts der Turbine (81) von dem Abgastrakt (8) abzweigt und stromaufwärts eines Verdichters (71) des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt (7) mündet, und in der stromaufwärts eines zweiten Steuerventils (21) ein zweites Drosselventil (41) angeordnet ist.System (1) after claim 1 or 2 , in which the exhaust gas recirculation line is a second exhaust gas recirculation line (20) which branches off from the exhaust tract (8) downstream of the turbine (81) and opens into the intake tract (7) upstream of a compressor (71) of the exhaust gas turbocharger, and in which upstream of a second Control valve (21) a second throttle valve (41) is arranged. System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Drosselventile (31, 41) als Drosselklappen ausgebildet sind.System (1) according to one of the preceding claims, in which the throttle valves (31, 41) are designed as throttle flaps. System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Steuerungseinrichtung (9) mit dem Drosselventil (31, 41) verbunden ist, die ausgebildet ist, einen Öffnungsstatus des Drosselventils (31, 41) in Abhängigkeit von Parametern ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abgasdruck, Druckabfall des Abgases sowie die Drehzahl und die Last der Brennkraftmaschine (2) zu steuern.System (1) according to one of the preceding claims, in which a control device (9) is connected to the throttle valve (31, 41), which is designed to control an opening status of the throttle valve (31, 41) depending on parameters selected from the group comprising exhaust gas pressure, pressure drop in the exhaust gas and the speed and the load of the internal combustion engine (2). Kraftfahrzeug mit einem System (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5.Motor vehicle with a system (1) according to one of Claims 1 - 5 . Verfahren zum Steuern einer Menge an rückgeführtem Abgas mittels eines Systems (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5, mit den Schritten: - Betreiben der Brennkraftmaschine (2), - Leiten von Abgas durch mindestens eine Abgasrückführungsleitung (10, 20), - Ermitteln mindestens eines Parameters mit Bezug auf den Abgasdruck in der betreffenden Abgasrückführungsleitung (10, 20), - Öffnen des Steuerventils (11, 21) in der Abgasrückführungsleitung (10, 20) zu einem bestimmten Grad, - Ansteuern des Drosselventils (31, 41) in der Abgasrückführungsleitung (10, 20) in Abhängigkeit von dem Parameter.Method for controlling an amount of recirculated exhaust gas by means of a system (1) according to any one of Claims 1 - 5 , having the steps: - operating the internal combustion engine (2), - conducting exhaust gas through at least one exhaust gas recirculation line (10, 20), - determining at least one parameter relating to the exhaust gas pressure in the relevant exhaust gas recirculation line (10, 20), - opening the control valve (11, 21) in the exhaust gas recirculation line (10, 20) to a certain degree, - activating the throttle valve (31, 41) in the exhaust gas recirculation line (10, 20) depending on the parameter. Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Parameter die Drehzahl und/oder die Last der Brennkraftmaschine (2) ermittelt werden.procedure after claim 7 , the speed and/or the load of the internal combustion engine (2) being determined as parameters. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei als Parameter der Druckabfall des Abgases in der Abgasrückführungsleitung (10, 20) ermittelt wird.procedure after claim 7 or 8th , wherein the pressure drop of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation line (10, 20) is determined as a parameter. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein angestrebter Druckabfall des Abgases als Funktion der Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine (2) berechnet wird.procedure after claim 9 , A desired pressure drop of the exhaust gas being calculated as a function of the speed and/or the load of the internal combustion engine (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 7-10, wobei das Drosselventil (31, 41) bei niedriger Last und/oder niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) vollständig geöffnet wird.Procedure according to one of Claims 7 - 10 , wherein the throttle valve (31, 41) at low load and / or low speed of the internal combustion engine (2) is fully opened. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-11, wobei das Drosselventil (31, 41) bei hoher Last und/oder hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) teilweise geschlossen wird.Procedure according to one of Claims 7 - 11 , wherein the throttle valve (31, 41) at high load and / or high speed of the internal combustion engine (2) is partially closed.
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