DE102019122643A1 - Exhaust gas recirculation fan and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Abgasrückführ-Gebläse (8) einer Brennkraftmaschine, mit einem Gebläse-Gehäuse (13), mit einer Gebläse-Welle (11) und einem mit der Gebläse-Welle (11) verbundenem Gebläse-Laufrad (12), mit einem Antrieb (9) für die Gebläse-Welle (11) und das Gebläse-Laufrad (11), wobei der Antrieb (9) als Hydraulikmotor ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation fan (8) of an internal combustion engine, with a fan housing (13), with a fan shaft (11) and a fan impeller (12) connected to the fan shaft (11), with a drive (9) for the fan shaft (11) and the fan impeller (11), the drive (9) being designed as a hydraulic motor.
Description
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführ-Gebläse und eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust gas recirculation fan and an internal combustion engine.
Brennkraftmaschinen mit Abgasrückführung sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. Bei solchen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, Abgas, welches die Brennkraftmaschine verlässt, einem Abgaszweig der Brennkraftmaschinen zu entnehmen und über ein sogenanntes Abgasrückführ-Gebläse der Abgasrückführung, welches auch als EGR-Blower bezeichnet wird, in Richtung auf einen Ladelufttrakt der Brennkraftmaschine zu führen und dann das Abgas mit der den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführenden Ladeluft zu mischen.Internal combustion engines with exhaust gas recirculation are familiar to the person skilled in the art addressed here. In such internal combustion engines, it is known to take exhaust gas leaving the internal combustion engine from an exhaust branch of the internal combustion engine and then to lead it via a so-called exhaust gas recirculation fan of the exhaust gas recirculation, which is also referred to as an EGR blower, towards a charge air duct of the internal combustion engine and then to mix the exhaust gas with the charge air to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine.
Abgasrückführ-Gebläse bzw. EGR-Blower sind typischerweise als Turboverdichter ausgeführt, die das Abgas auf einen definierten Druck verdichten. Ein Abgasrückführ-Gebläse einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine umfasst einen Stator, der ein Gebläse-Gehäuse aufweist, und einen Rotor, der eine Gebläse-Welle und ein Gebläse-Laufrad aufweist. Dabei übernimmt typischerweise ein Elektromotor das Antreiben der Gebläse-Welle und über die Gebläse-Welle das Antreiben des Gebläse-Laufrads des Abgasrückführ-Gebläses.Exhaust gas recirculation fans or EGR blowers are typically designed as turbo compressors that compress the exhaust gas to a defined pressure. An exhaust gas recirculation fan of an exhaust gas recirculation of an internal combustion engine comprises a stator, which has a fan housing, and a rotor, which has a fan shaft and a fan impeller. An electric motor typically drives the fan shaft and, via the fan shaft, drives the fan impeller of the exhaust gas recirculation fan.
Das Antreiben der Gebläse-Welle mithilfe eines Elektromotors erfordert einen hochfrequenten Elektromotor sowie einen Frequenzumrichter zur Ansteuerung des Elektromotors. Ein Frequenzumrichter ist in einem separaten Schaltschrank untergebracht, wobei der Frequenzumrichter bei hohen Umgebungstemperaturen gekühlt werden muss. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Platzbedarf und Kühlungsbedarf. Falls eine zulässige Grenztemperatur für den Frequenzumrichter überschritten wird, muss die Leistung des Elektromotors und damit des Abgasrückführ-Gebläses reduziert werden.Driving the fan shaft using an electric motor requires a high-frequency electric motor and a frequency converter to control the electric motor. A frequency converter is housed in a separate control cabinet, whereby the frequency converter has to be cooled at high ambient temperatures. This results in a considerable space and cooling requirement. If a permissible limit temperature for the frequency converter is exceeded, the output of the electric motor and thus of the exhaust gas recirculation fan must be reduced.
Gegebenenfalls ist es zusätzlich erforderlich, über aufwendige Maßnahmen eine EMV-Abschirmung bereitzustellen. All dies macht die Verwendung eines Elektromotors für das Antreiben der Gebläse-Welle eines Abgasrückführ-Gebläses problematisch.It may also be necessary to provide EMC shielding using complex measures. All of this makes the use of an electric motor to drive the fan shaft of an exhaust gas recirculation fan problematic.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Abgasrückführ-Gebläse und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasrückführ-Gebläse zu schaffen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of creating a novel exhaust gas recirculation fan and an internal combustion engine with such an exhaust gas recirculation fan.
Diese Aufgabe wird durch ein Abgasrückführ-Gebläse nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Antrieb als Hydraulikmotor ausgebildet. Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, als Antrieb für die Gebläse-Welle und damit für das Gebläse-Laufrad eines Abgasrückführ-Gebläses einen Hydraulikmotor, der auch als Hydromotor bezeichnet wird, zu verwenden. Hiermit lassen sich gegenüber Elektromotoren eine Vielzahl von Vorteilen realisieren. So sind kein Frequenzumrichter, keine Kühlung für den Frequenzumrichter sowie keine EMV-Abschirmung erforderlich. Durch die Verwendung eines Hydraulikmotors bzw. Hydromotors als Antrieb für die Gebläse-Welle eines Abgasrückführ-Gebläses kann eine kompaktere, robustere und einfachere Bauform eines Abgasrückführ-Gebläses bereitgestellt werden. Ferner können das Lastverhalten, das Beschleunigungsverhalten sowie die Effektivität gesteigert werden.This object is achieved by an exhaust gas recirculation fan according to
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Hydraulikmotor über eine Stirnradstufe an die Gebläse-Welle mittelbar gekoppelt. Alternativ ist der Hydraulikmotor unmittelbar an die Gebläse-Welle gekoppelt. Die Kopplung des Hydraulikmotors über eine Stirnradstufe an die Gebläse-Welle ist insbesondere bei hochtourigen und damit bei mit relativ hohen Drehzahlen rotierenden Abgasrückführ-Gebläsen bevorzugt. Bei niedertourigen bzw. mit einer relativ niedrigen Drehzahl drehenden Abgasrückführ-Gebläsen ist es von Vorteil, den Hydraulikmotor unmittelbar an die Gebläse-Welle zu koppeln.According to an advantageous further development, the hydraulic motor is indirectly coupled to the fan shaft via a spur gear stage. Alternatively, the hydraulic motor is directly coupled to the fan shaft. The coupling of the hydraulic motor to the fan shaft via a spur gear stage is particularly preferred in the case of high-speed exhaust gas recirculation fans and therefore those rotating at relatively high speeds. In the case of exhaust gas recirculation fans at low speed or rotating at a relatively low speed, it is advantageous to couple the hydraulic motor directly to the fan shaft.
Dann, wenn der Hydraulikmotor über eine Stirnradstufe an die Gebläse-Welle mittelbar gekoppelt ist, ist es von besonderem Vorteil, wenn ineinander kämmende Zahnräder der Stirnradstufe schrägverzahnt sind. In diesem Fall können dann ein Teil der Axialkräfte bereits von einer Lagerung des Hydraulikmotors aufgenommen werden, sodass dann im Bereich der Gebläse-Welle ein einziges Axiallager ausreichend ist, welches besonders bevorzugt zur Erhöhung der Kompaktheit mit einem Radiallager der Gebläse-Welle als kombiniertes Axial-Radial-Lager ausgeführt sein kann.When the hydraulic motor is indirectly coupled to the fan shaft via a spur gear stage, it is of particular advantage if intermeshing gears of the spur gear stage are helically toothed. In this case, some of the axial forces can already be absorbed by a bearing of the hydraulic motor, so that a single axial bearing is sufficient in the area of the fan shaft, which is particularly preferred to increase the compactness with a radial bearing of the fan shaft as a combined axial bearing. Radial bearings can be executed.
Die Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführ-Gebläse ist in Anspruch 7 definiert.The internal combustion engine with an exhaust gas recirculation fan is defined in
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und einem Abgasrückführ-Gebläse; -
2 eine erste erfindungsgemäße Ausführung eines Abgasrückführ-Gebläses; -
3 eine zweite erfindungsgemäße Ausführung eines Abgasrückführ-Gebläses; und -
4 eine dritte erfindungsgemäße Ausführung eines Abgasrückführ-Gebläses.
-
1 a block diagram of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation and an exhaust gas recirculation fan; -
2 a first embodiment according to the invention of an exhaust gas recirculation fan; -
3 a second embodiment according to the invention of an exhaust gas recirculation fan; and -
4th a third embodiment according to the invention of an exhaust gas recirculation fan.
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführ-Gebläse einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust gas recirculation fan for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine.
Ein derartiges Abgasrückführ-Gebläse dient der Förderung sowie der Verdichtung von Abgas, welches aus einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine entnommen und mithilfe des Abgasrückführ-Gebläses in Richtung auf einen Ladelufttrakt der Brennkraftmaschine gefördert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung.Such an exhaust gas recirculation fan is used to convey and compress exhaust gas that is taken from an exhaust gas tract of an internal combustion engine and is conveyed towards a charge air tract of the internal combustion engine with the aid of the exhaust gas recirculation fan. The invention also relates to an internal combustion engine with exhaust gas recirculation.
Die Brennkraftmaschine
Bei der Brennkraftmaschine
Eine derartige Brennkraftmaschine verfügt im Bereich jedes Zylinders
Das Abgasrückführ-Gebläse
Der Hydraulikmotor
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der
Die Lagerung der Gebläse-Welle
Die Lagerung der Gebläse- Welle
Wie bereits ausgeführt, findet das erfindungsgemäße Abgasrückführ-Gebläse
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Zylindercylinder
- 33
- AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
- 44th
- Turbineturbine
- 55
- Verdichtercompressor
- 66th
- AbgasrückführungExhaust gas recirculation
- 77th
- Abgasrückführ-KühlerExhaust gas recirculation cooler
- 88th
- Abgasrückführ-GebläseExhaust gas recirculation fan
- 99
- Antrieb/HydraulikmotorDrive / hydraulic motor
- 1010
- HydrauliksystemHydraulic system
- 1111
- Gebläse-WelleBlower shaft
- 1212
- Gebläse-LaufradBlower impeller
- 1313
- Gebläse-GehäuseFan housing
- 1414th
- StirnradstufeSpur gear stage
- 1515th
- Zahnradgear
- 1616
- Zahnradgear
- 1717th
- AxiallagerThrust bearings
- 1818th
- RadiallagerRadial bearing
- 1919th
- Wellewave
- 2020th
- Axial-Radial-LagerAxial-radial bearings
- 2121st
- RadiallagerRadial bearing
- 2222nd
- AxiallagerThrust bearings
- 2323
- AxiallagerThrust bearings
- 2424
- RadiallagerRadial bearing
- 2525th
- RadiallagerRadial bearing
Claims (8)
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