DE102016204499A1

DE102016204499A1 - Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016204499A1
Application number: DE102016204499.0A
Authority: DE
Inventors: Hannes Orlick
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit zumindest einem Gaswechsel-Einlassventil und zumindest einem Gaswechsel-Auslassventil zur Steuerung eines Gaswechsels in einem Zylinder der Brennkraftmaschine und mit einem Abgasrückführkanal zur Rückführung eines Abgases aus einem Abgastrakt zurück in den Zylinder, wobei in dem Zylinderkopf für den Abgasrückführkanal ein weiteres Gaswechselventil vorgesehen ist zur Rückführung nur von Abgas in den Zylinder. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine Schichtung des rückgeführten Abgases räumlich um ein Kraftstoff-/Luft-Gemisch im Zylinder erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 044 249 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für Verbrennungskraftmaschinen bekannt. Vorbekannt sind zylinderindividuelle Abgasrückführsysteme, wobei über absperrbare AGR-Leitungen (Abgasrückführleitungen) zu jeweils einem Einlasskanal Abgas gesteuert rückgeführt wird. Der Erfindung o. g. Offenlegungsschrift liegt die Aufgabe zugrunde, eine präzise, steuerbare Einleitung von rückgeführten Abgas in den Ansaugkanal, trotz darin schwankender Druckwerte zu gewährleisten. Des Weiteren soll bei geringem Druckgefälle zwischen AGR-Kanal und Ansaugkanal eine gesteigerte Menge Abgas rückgeführt werden. Die Abgasrückführung erfolgt gemäß der DE 10 2004 044 249 A1 dabei über einen Abzweig des AGR-Kanals in einen Ansaugkanal, der vorzugsweise als Drallkanal ausgebildet ist. Ein getaktet ansteuerbares Absperrventil öffnet bzw. schließt dabei den Abzweig gegenüber den Einlasskanal. Die Ansteuerung des Absperrventils erfolgt dabei synchronisiert mit dem Öffnen bzw. Schließen des den jeweiligen Ansaugkanal zum Brennraum hin abschließenden Einlassventils.
Nachteilig an dieser bekannten Ausgestaltung ist, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht zwiebelartig von dem Abgas geschichtet umhüllbar ist, da Ansaugluft und Abgas vor Eintreten in den Zylinder immer miteinander vermischt werden.
Eine weitere gattungsgemäße Abgasrückführvorrichtung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 911 502 A2 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift wird die Menge des rückgeführten Gases in den Ansaugkanal über ein Ventil gesteuert geregelt und wiederum die Ansaugluft mit dem Abgas gemischt.
Zum weiteren technischen Umfeld wird weiter auf die Deutschen Offenlegungsschriften DE 198 55 984 A1 und DE 44 12 280 A1 hingewiesen.
Alle diese Schriften weisen die oben genannten Nachteile auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der eine zwiebelartige Umhüllung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum mit Abgas möglich ist, ohne dass eine starke Vermischung von Ansaugluft und Abgas stattfindet.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Schichtung des rückgeführten Abgases im Brennraum bewirkt eine sichere Entflammung und ein besseres Durchbrennverhalten, wodurch sich ein positiver Effekt auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine sowie die Emissionen und den Kraftstoffverbrauch erzielen lassen.
Zur Erhöhung des Abgasgehaltes der Zylinderladung wird erfindungsgemäß eine Ladungsschichtung vorgeschlagen. Die Schichtung von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch und dem Abgas im Brennraum soll über ein weiteres Gaswechselventil realisiert werden. Dieses weitere Gaswechselventil besitzt seine eigene Abgasrückführkanalgeometrie, die eine gerichtete Strömung im Zylinder erzeugt. Vorzugsweise entsteht eine Swirlströmung mit rückgeführtem Abgas im Brennraum. Diese Swirlströmung bildet sich zusätzlich zu der durch die Gaswechsel-Einlassventile erzeugten Gemischströmung aus. Zum Zündzeitpunkt befindet sich an der Zündkerze (bei fremdgezündeter Brennkraftmaschine) bzw. am Einspritzventil (bei einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung) ein Gemisch mit geringerem Abgasgehalt. Vorzugsweise im zylinderwandnahen Bereich befindet sich dann das zurückgeführte Abgas, wie eine Zwiebelschale.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So bildet sich mit dem Merkmal gemäß Patentanspruch 2 im Brennraum eine besonders bevorzugte Swirlströmung für das Abgas aus.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ist eine sehr exakte Steuerung / Regelung der rückgeführten Abgasmenge möglich.
Im Folgenden ist die Erfindung in von zwei Figuren anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine Aufsicht auf ein Brennraumdach einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt schematisch eine Aufsicht auf ein Brennraumdach einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das Brennraumdach befindet sich brennraumseitig in einem Zylinderkopf 2. Der Zylinderkopf 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Bohrungen für zwei Gaswechsel-Einlassventile 3 und zwei Bohrungen für zwei Gaswechsel- Auslassventile 4 auf. Zwischen den zwei Gaswechsel-Auslassventilen 4 und den Gaswechsel-Einlassventilen 3 ist weitgehend zentrisch eine Zündkerze 8 bzw. ein Kraftstoff-Injektor angeordnet. Erfindungsgemäß ist zwischen den Gaswechsel-Einlassventilen 3 ein weiteres Gaswechselventil 7 für die Abgasrückführung mit einem eigenen Abgasrückführkanal 6 angeordnet. Der Abgasrückführkanal 6 ist in 2 dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können auch mehr oder weniger Gaswechsel-Einlassventile und/oder Gaswechsel-Auslassventile vorgesehen werden.
2 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen nicht bezifferten Brennraum einer Brennkraftmaschine mit dem Zylinderkopf 2 und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das Brennraumdach, ein Zylinder 5 sowie ein Kolben 9 der von einem Kurbeltrieb 10 angetrieben wird, begrenzen den Brennraum. Der Abgasrückführkanal 6, durch den das Abgas rückführbar ist, ist von dem weiteren Gaswechselventil 7 öffen- und verschließbar zur gesteuerten Rückführung des Abgases.
Vorzugsweise bilden eine Längsachse 7‘ des weiteren Gaswechselventils 7 und eine Längsachse 5‘ des Zylinders 5 einen Winkel α zwischen 5° und 45°. Diese Ausgestaltung unterstützt in vorteilhafter Weise die Ausbildung einer Swirlströmung des rückgeführten Abgases im Brennraum. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch quasi zwiebelartig von dem Abgas umhüllt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Gaswechselventil 7 synchron mit den Gaswechsel-Einlassventilen 3 und den Gaswechsel-Auslassventilen 4 betreibbar. Dies führt zu einer exakten Steuerung der rückgeführten Abgasmenge, zeitlich und mengenmäßig.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Zylinderkopf
3: Gaswechsel-Einlassventil
4: Gaswechsel-Auslassventil
5: Zylinder
5‘: Zylinderachse
6: Abgasrückführkanal
7: weiteres Gaswechselventil
7‘: Gaswechselventilachse
8: Zündkerze
9: Kolben
10: Kurbeltrieb
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004044249 A1 [0002, 0002]
EP 0911502 A2 [0004]
DE 19855984 A1 [0005]
DE 4412280 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zur Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (2) mit zumindest einem Gaswechsel-Einlassventil (3) und zumindest einem Gaswechsel-Auslassventil (4) zur Steuerung eines Gaswechsels in einem Zylinder (5) der Brennkraftmaschine und mit einem Abgasrückführkanal (6) zur Rückführung eines Abgases aus einem Abgastrakt zurück in den Zylinder (5), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinderkopf (2) für den Abgasrückführkanal (6) ein weiteres Gaswechselventil (7) vorgesehen ist zur Rückführung nur von Abgas in den Zylinder (5).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (7‘) des weiteren Gaswechselventils (7) mit einer Längsachse (5‘) des Zylinders (5) einen Winkel α zwischen 5° und 45° bildet.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gaswechselventil (7) synchron mit dem Gaswechsel-Einlassventil (3) und dem Gaswechsel-Auslassventil (4) betreibbar ist.