DE19734801A1 - Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges System ist beispielsweise in der DE-28 28 923 C2 offenbart und bezieht sich auf eine Abgasrückführvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Turbolader mit einer durch Motorabgase getriebenen Turbine und einem mit der Turbine wirksam verbundenen Verdichter zur Zufuhr verdichteter Luft zum Motor, mit einer Zuführleitung zwischen der Motoransaugöffnung und dem Verdichter, mit einer Abgasleitung zwischen der Abgasauslaßöffnung des Mo­ tors und der Turbine, und mit einer Rückführleitung mit einem Einweg-Ab­ sperrorgan zwischen der Abgasleitung und der Zuführleitung, um einen Teil der Abgase von der Maschine zur Zuführleitung dann zu leiten, wenn eine Druckdifferenz zwischen der Abgasleitung und der Zuführleitung einen be­ stimmten Wert erreicht hat.

Hierfür ist ein Steuerventil vorgesehen, das mit der Zufuhrleitung stromauf der Rückführleitung verbunden ist, um einen Teil der verdichteten Abgase in die Zufuhrleitung zu fördern; und Mittel in dem Steuerventil, die auf den Druck in der Zufuhrleitung sowie den Druck in der Abgasleitung ansprechen, um den Teil der durch den Auslaß geförderten verdichteten Luft zu steuern, so daß der Druck der verdichteten Luft an der Rückführleitung verringert wird, wodurch ein Teil der Motorabgase zum Motor rückführbar ist.

Dieses Abgasrückführsystem arbeitet im großen und ganzen bereits zufrieden­ stellend. Es weist jedoch eine Bauteileüberfrachtung auf, wodurch das Abgas­ rückführsystem sehr störanfällig und teuer ist. Im Zuge der elektronischen Rege­ lung und Steuerung der Brennkraftmaschine besteht Bedarf nach einem ansteu­ erbaren Abgasrückführsystem. Aufgrund der sehr schwankenden Abgas- und Brennluftdrücke in den entsprechenden Leitungen fehlen jedoch Vorschläge, diese mit vergleichbar einfachen Mitteln herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Abgasrückführsystem derart zu gestalten, daß eine elektronische Steuerung und Regelung der Abgas­ rückführung durchführbar wird, wobei das System mit einfachen Mitteln her­ stellbar sein soll.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Abgasrückführsystem für eine Brennkraftma­ schine.

Fig. 2 ein Abgasrückführventil aus Fig. 1.

Fig. 3 eine alternative Ausführung des Abgasrückführventils aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Abgasrückführsystem 1 für ei­ ne Brennkraftmaschine 2 mit einem Turbolader 3, der über zwei Abgasleitungen 4, 5 mit dem Abgas der Brennkraftmaschine 2 beaufschlagt und über eine Brennluftzuführleitung 6 mit der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist. Bei der Brennkraftmaschine 2 handelt es sich um eine Dieselbrennkraftmaschine, bei der die Brennluftsansaugung im wesentlichen ungedrosselt erfolgt. Durch den Tur­ bolader 3 ergibt sich ein hoher Stickstoffoxid (NO_x)-Anteil im Abgas, der je­ doch durch eine gezielte Abgasrückführung vermindert wird. Hierfür dienen je­ weils eine zwischen den Abgasleitungen 4, 5 und der Brennluftzuführleitung 6 angeordnete Abgasrückführleitungen 7, 8, welche ein Abgasrückführventil 9, 10 und ein zur Abgasleitung 4, 5 sperrendes Rückschlagventil 11, 12 aufweisen.

Es ist vorgesehen, daß die zwei getrennten Abgasleitungen 4, 5 erst unmittelbar vor dem Turbolader 3 oder im Turbolader 3 selbst zusammengeführt sind. Die Abgasrückführleitungen 7, 8 werden vor der Brennluftzuführleitung 6 in einem Leitungsabschnitt 13 zusammengeführt und durch die Abgasrückführventile 9, 10 gesteuert. Die Abgasrückführventile 9, 10 werden dabei von einem gemein­ samen Steller 14 betätigt. Diese Ausgestaltung basiert auf der Erkenntnis, daß innerhalb der Abgasleitungen 4, 5 abwechselnd Druckwellen entstehen, die eine Abgasförderung in die Brennluftzuführleitung 6 bewirken. Gegenüber einer Ausführung mit nur einer Abgasleitung für alle Zylinder der Brennkraftmaschi­ ne, bei der die Druckwellen durch die dämpfende Wirkung des in der Abgaslei­ tung bestehenden Volumens eine bestimmte Amplitude des Spitzendruckes nicht überschreiten können, wird durch die nun zwei getrennten Abgasleitungen 4, 5 die Amplitude des Spitzendruckes wesentlich erhöht und damit auch die Abgas­ förderung in die Brennluftzuführleitung 6.

Es ist vorgesehen, daß die Abgasrückführventile 9, 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 15 angeordnet sind und im wesentlichen vom Abgas- und Brennluft­ druck entlastet ausgeführt sind.

Hierzu zeigt Fig. 2 eine Vergrößerung der Abgasrückführventile 9, 10 mit dem Gehäuse 15, das mit Einlaßöffnungen 16, 17 und Auslaßöffnungen 18, 19 in die Rückführleitungen 7, 8 eingesetzt ist und von dem gemeinsamen pneumatischen oder elektrischen Steller 14 betätigt werden kann. Der Steller 14 wirkt auf eine Stellstange 21, an der drei Ventilteller 22, 23, 24 befestigt sind, die einmal Verbindungskanäle 25, 26 zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen 16, 17 und 18, 19 sowie einen Verbindungskanal 27 zwischen den beiden Einlaßöff­ nungen 16, 17 verschließen oder bei gewünschter Abgasrückführung die Ver­ bindungskanäle 25, 26 öffnen und den Verbindungskanal 27 mit dem Ventiltel­ ler 22 verschließen, so daß die Druckwelle in die zur Brennluftzuführleitung 6 führenden Rückführleitungen 7, 8 eintreten kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist jede Abgasrückführleitung 7, 8 stromab des Abgasrückführventils 9, 10 das Rückschlagventil 11, 12 auf, womit ein Rück­ schlagen der Druckwelle oder Eintritt von Brennluft in die Rückführleitungen 7, 8 verhindert ist. In der geschlossenen Stellung der Ventilteller 22, 23, 24, rechte Seite der Fig. 2, wirkt der in den Abgasleitungen 4, 5 herrschende Druck in jeweils beide Richtungen, schließend und öffnend an den Ventiltellern, so daß die erwähnte Druckentlastung erreicht ist, die eine Öffnung der Abgasventile 9, 10 mit geringer Verstellkraft des Stellers 14 ermöglicht.

Es ist vorteilhaft, wenn die Rückschlagventile 11, 12 und ein Abgaskühler 29 gegebenenfalls in einer Baueinheit 30 angeordnet sind, wie strichpunktiert dar­ gestellt. Der Turbolader 3 weist einen Brennlufteintritt 31 auf und einen Abgas­ austritt 32. Letzterer kann eine Abgasklappe 33 aufweisen. Eine den Turbolader 3 umgehende Abgasleitung 34 weist ein Abblasventil 35 auf.

Das in Fig. 2 dargestellte Abgasrückführventil ist ein Zweistellungsventil. Al­ ternativ hierzu kann jedoch auch ein Analogventil 36 vorgesehen sein, wie in Fig. 3 dargestellt ist, bei dem die Stellstange 21 durch einen Dichteinsatz 37 geführt ist und der aus Fig. 2 bekannte Ventilteller 23 damit entfallen kann.

Die Brennluftzuführleitung 6 kann stromab des Turboladers 3 einen Ladeluft­ kühler 38 und eine Mischstrecke 39 für die Brennluft- und Abgasanteile aufwei­ sen, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Der gemeinsame Leitungsabschnitt 13 der Rückführleitungen 7, 8 mündet in ei­ nen Venturiabschnitt der Brennluftzuführleitung 6 ein, wobei statt des Ventu­ riabschnitts auch eine Ringlochblende oder dergleichen eingesetzt werden kann, um die Verteilung und den Förderdruck des Abgases zu verbessern.

Mit dem erfindungsgemäßen Abgasrückführsystem wird die Abgasrückführung ohne bisherige Maßnahmen zur Förderdruckerhöhung durch die Erhöhung der Amplitude der in der Abgasleitung auftretenden Druckwellen erreicht. Durch die Ansteuerung des Stellers 14 über ein nicht dargestelltes Steuergerät läßt sich eine genaue Steuerung/Regelung der Abgasrückführung erreichen. Das Abgas­ rückführsystem ist mit vergleichbar einfachen Mitteln herzustellen und eignet sich für den Einsatz in eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine.

Claims (3)

1. Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, der über eine Abgasleitung mit dem Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlagt ist und über eine Brennluftzuführleitung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, mit einer zwischen Abgasleitung und Brennluftzuführleitung angeordneten Ab­ gasrückführleitung, welche ein ansteuerbares Abgasrückführventil und ein zur Abgasleitung sperrendes Rückschlagventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (2) zwei getrennte Abgasleitungen (4, 5) aufweist, die unmittelbar vor dem Turbolader (3) oder im Turbolader (3) selbst zusam­ mengeführt sind und jeweils eine Abgasrückführleitung (7, 8) aufweisen, die vor der Brennluftzuführleitung (6) in einem Leitungsabschnitt (13) zusammengeführt und durch Abgasrückführventile (9, 10) gesteuert werden, die von einem ge­ meinsamen Steller (14) betätigbar sind.

2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ gasrückführventile (9, 10) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind und im wesentlichen vom Abgas- und Brennluftdruck entlastet ausgeführt sind.

3. Abgasrückführsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abgasrückführleitung (7, 8) stromab des Abgasrückführventils (9, 10) ein Rück­ schlagventil (11, 12) aufweist.