DE3603378A1

DE3603378A1 - Abgassystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3603378A1
Application number: DE19863603378
Authority: DE
Inventors: Edgard Dipl.-Ing. Grundmann; Axel Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg König
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1986-08-21

Description

Abgassystem für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine solche in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Abgassystem beschreibt die DE-OS 31 03 199, B60H 1/18, in der Weise, daß in dem einen Bestandteil eines Fahrzeugheizungssystems bildenden Wärmetauscher ein Düsenboden in Abhängigkeit von der jeweiligen Motorleistung bewegt wird.
Wie in der zitierten Offenlegungsschrift ausführlich dargelegt, reicht insbesondere bei niedriger Motorleistung die von dem Motor über Kühlwasser und Abgas abgegebene Wärmeleistung nicht aus, um das Heizmedium, in der Regel Wasser, der Fahrzeugheizung hinreichend zu erwärmen. Durch Erhöhen des Abgasgegendrucks wird eine Vergrößerung der Motorlast und eine Erhöhung der Abgaswärme hervorgerufen, die über Wärmetauscher der Fahrzeugheizung zugeführt wird. Bei dem beschriebenen Stand der Technik wird durch Veränderung des Strömungsquerschnitts im Wärmetauscher betriebsmäßigen Änderungen der Last der Brennkraftmaschine Rechnung getragen, so daß eine stufenlose Regelung des Wärmeangebots in dem Wärmetauscher bei unterschiedlichen Matorbelastungen erfolgt.
Der Erfindung liegt eine andere Aufgabe zugrunde. Sie soll ein Abgassystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so ausbilden, daß auch bei Verwendung kom- pakter, einen hohen Druckabfall der sie durchströmenden Abgase bewirkende Wärmetauscher mit hohem Wirkungsgrad der die Brennkraftmaschine belastende /Nbgasgegendruck bei unterschiedlichen Nutzlasten der Maschine im wesentlichen konstant bleibt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnender Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine vorteilhafte Ausbildung des Regelventils beschreibt der Unteranspruch.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Regelventil bei geöffneter Abgasdrossel infolge des dann geringen Abgasgegendrucks geschlossen ist und so eine unerwünschte Durchströmung des Wärmetauschers, d.h. eine unerwünschte Erhöhung der Temperatur des Heizmediums, verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 weitgehend schematisch das Abgas- und Heizungssystem und die Fig. 2 u. 3 in vergrößertem Maßstab das Regelventil in seinen beiden Endlagen.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Brennkraftmaschine 1, hier dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, das allgemein mit 2 bezeichnete Abgassystem zugeordnet, das als wesentliche Bestandteile die Abgasleitung 3 mit der als Abgasdrcssel dienenden Absperrklappe 4 und die Abgas-Bypassleitung 5 enthält, die die Absperrklappe 4 überbrückt und den Abgas-Wasser-Wärmetauscher 6 enthält. Dieser bildet einen Bestandteil des Fahrzeuginnenraum-Heizungssystems 7, das von Kühlwasser des Motors durchströmt ist und zumindest einen Wasser-Luft-Wärmetauscher 8 enthält.
Bei niedriger Motorleistung, also im unteren Teillastgebiet, gibt die Brennkraftmaschine 1 über das Kühlwasser und das Abgas nur verhältnismäßig geringe Wärmemengen ab, die zu einer ausreichenden HeiZ wirkung durch den Heizungswärme tauscher 8 nicht ausreicht. Aus diesem Grunde wird durch teilweises odei vollständigs Sperren der Abgasleitung 3 mittels der Absperrklappe 4 zumindest ein großer Teil der Abgase gemäß den Pfeilen gezwungen, die Bypassleitung 5 und damit den Wärmetauscher 6 zu durchströmen. Dadurch entsteht, nicht zuletzt durch den Strömungswiderstand des Wärmetauschers 6, eine Erhöhung des Abgasgegendrucks, wodurch eine Erhöhung der Abgastemperatur erzielt wird.
Durch veränderliche Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 treten unterschiedliche Strömungsverluste im Wärmetauscher 6, d.h. unterschiedliche Druckabfälle in diesem, auf. Außerdem besteht bei hohem Abgasangebot auch bei voll geöffneter Absperrklappe 4 die Möglichkeit, daß eine geringe Abgasmenge die Bypassleitung 5 und den Wärmetauscher 6 durchströmt und in diesem das Heizmedium, also hier das Kühlwasser, in unerwünschter Weise aufheizt.
Diesen beiden Nachteilen wird durch Vorsehen des pneumatischen Regelventils 9 entgegengewirkt, das in der Bypassleitung 5 strömungsabwärts des Wärmetauschers 6 angeordnet ist und dem über die Druckleitung 10 als Regelgröße der Abgasgegendruck vor dem Wärmetauscher 6 zugeführt wird.
Wie insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen, besitzt das Regelventil 9 den Ventilteller 11, der mit seiner Ebene parallel zur Strömungsrichtung der Abgase in der Bypassleitung 5 weist und dem in dieser der Ventilsitz 12 zugeordnet ist. Der Ventilstößel 13 ragt in das Gehäuse 14 hinein, das an seinem oberen Ende die Druckkammer 15 umschließt, die über die Druckleitung 10 mit dem Abgasgegendruck beaufschlagt ist. Die Druckkammer 15 wird durch die Membrananordnung 16 begrenzt, die durch den Druck in der Druckkammer 15 entgegen der Ventilschließfeder 17 federnd nachgiebig ausgebildet ist.
Wird bei niedriger Motorlast vorzugsweise selbsttätig die Absperrklappe 4 geschlossen, so tritt eine Vergrößerung des Abgasgegendrucks und damit des Drucks in der Druckkammer 15 auf, so daß das Ventil entgegen der Kraft der Schließfeder 17 entsprechend der Auslegung dieser Feder mehr oder weniger weit öffnet. Die Auslegung der Feder 17 ist so getroffen, daß bei einem vorgegebenen einzuhaltenden Wert des Abgasgegendrucks in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher 6 sich der Ventilteller 11 in einer Lage zwischen seinem Sitz 12 und seiner in Fig. 3 dargestellten voll geöffneten Position befindet. Tritt dagegen eine Erhöhung des Abgasgegendrucks infolge einer Vergrößerung des Abgasangebots der Brennkraftmaschine auf, wird das Ventil weiter geöffnet, so daß der Druckabfall in der Bypassleitung 5 zumindest annähernd konstant bleibt. Das Entgegengesetzte geschieht bei einer Verringerung des Abgasangebots und demgemäß einer Verringerung des Abgasgegendrucks.
In diesem Falle wird durch Bewegung des Ventils in Richtung Schließstellung der Druckabfall in der Bypassleitung 5 vergrößert und dadurch die Temperatur der Abgase erhöht.
Mit der Erfindung ist demgemäß eine Möglichkeit geschaffen, die durch unterschiedliche Betriebsweisen der Brennkraftmaschine hervorgerufenen Schwankungen der Strömungsverluste im Wärmetauscher zu kompensieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasleitung und einer in dieser angeordneten, nur bei niedriger Maschinenlast in ihre Wirkstellung bewegten Abgasdrossel, zumindest einem Abgas-Heizmedium-Wärmetauscher in einer parallel zu der Abgasdrossel liegenden Abgas-Bypassleitung und einer Abgas-Stauvorrichtung in dieser, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauvorrichtung ein dem Wärmetauscher (6) nachgeschaltetes pneumatisches Regelventil (9) ist, dem als Regelgröße der Abgasgegendruck vor dem Wärmetauscher (6) zugeführt wird.
2. Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (9) eine mit einem Ventilkörper (11) verbundene, axial gegen die Kraft einer Ventilschließfeder (17) nachgiebige Wand (16) enthält, die eine über eine Druckleitung (10) mit dem Abgasgegendruck beaufschlagte Druckkammmer (15) begrenzt.