DE19750588A1 - Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskühler und mit ei­ nem die rückgeführte Abgasmenge bestimmenden, mit einem Stellelement verstellbaren Ventil.

Das Rückführen von gekühltem Abgas zu einem Verbrennungsmotor ist insbesondere zum Senken von Diesel-Emissionen bekannt ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 99 (1997) 9 (R. Lutz: Senkung von Diesel-Emissionen durch Rückführung von gekühltem Abgas). Das Abgasrückführventil (AGR-Ventil) und der Abgaskühler (Abgaswärmeübertrager) sind voneinander unabhängige Bauteile, die an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug eingebaut und mittels einer Abgasleitung miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart abzuwandeln, daß eine ver­ einfachte Herstellung erhalten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abgaskühler und das Ventil unmittelbar aneinander anschließen und eine Bau­ einheit bilden.

Dadurch läßt sich eine vereinfachte und damit verbilligte Herstellung durchführen, da auf einzelne, bisher vorhandene Elemente verzichtet werden kann. Insbesondere entfallen die Abgasleitung zwischen Ventil und Abgaskühler sowie die für diese notwendigen Anschlüsse.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Stellelement an einem Bauteil angebracht ist, das mit dem Ab­ gaskühler in wärmeleitender Verbindung steht. Dies hat den Vorteil, daß auf das Stellelement eine Kühlwirkung mittels des Abgaskühlers ausgeübt wird, so daß das Stellelement weni­ ger thermisch belastet ist.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgese­ hen, daß das Stellelement an einem Bauteil angebracht ist, das mit einem oder mehreren Kanälen für ein flüssiges Kühl­ mittel versehen ist. Damit wird der Vorteil erhalten, daß das Ventil und insbesondere dessen Stellelement aktiv gekühlt wird.

Beide Ausgestaltungen ermöglichen das Ventil auf der Abgaszu­ strömseite des Abgaskühlers anzuordnen. Die Anordnung des Ventils auf der Zuströmseite des Abgaskühlers, d. h. auf der Seite, auf der das heiße Abgas zuströmt, hat den Vorteil, daß die Gefahr relativ gering ist, daß sich Rückstände des Abga­ ses an dem Ventil und seinen Ventilelementen festsetzen. Die­ se Gefahr, die bei einer Anordnung des Ventils nach dem Ab­ gaskühler verstärkt besteht, führt dazu, daß Stellelemente mit relativ großen Stellkräften vorgesehen werden müssen, die eine Verklebung der Ventilelemente aufgrund von abgelagerten Abgasrückständen sicher überwinden können. Bei der Anordnung auf der Abgaszuströmseite ist die Gefahr von Ablagerungen von Abgasrückständen wesentlich geringer. Dagegen besteht jedoch bei dieser Anordnung die Gefahr, daß die Stellelemente, ins­ besondere elektrische Stellelemente, thermisch überlastet sind. Dieser thermischen Überlastung wird dadurch entgegenge­ wirkt, daß das Stellelement an einem Bauteil angebracht wird, dessen Temperatur deutlich geringer ist als die Temperatur des vom Verbrennungsmotor kommenden Abgases.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der oder die Kanäle des das Stellelement tragenden Bauteils an einen Kühlmittelzulauf zu dem Abgaskühler anschließen. Da­ mit läßt sich eine weitere Vereinfachung erzielen, da keine äußeren Verbindungsleitungen zwischen den zum Kühlen dienen­ den Kanäle des das Stellelement tragenden Bauteils und zu dem Abgaskühler vorgesehen werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Abgaskühler eine langgestreckte Gestalt aufweist, und daß das Stellelement im wesentlichen parallel neben dem Abgasküh­ ler angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine kompakte Bauform, die in einem Fahrzeug relativ einfach unterzubringen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit aus einem Abgaskühler und einem die Durchflußmenge des Abgases bestimmenden Ventil,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit aus Abgaskühler und Ventil mit einer aktiven Kühlung für ein zum Ventil gehörendes Stellelement und

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Baueinheit enthält einen Ab­ gaskühler 10 und ein Ventil 11, ein sogenanntes AGR-Ventil. Das Ventil 11 und der Abgaskühler 10 werden bevorzugt so an­ geordnet, wie es in Bild 2 der eingangs genannten Literatur­ stelle dargestellt ist, d. h. das Ventil 11 befindet sich auf der Abgaszulaufseite des Abgaskühlers 10.

Das Ventil 11 ist mit einem Anschlußflansch 12 versehen, mit welchem es an eine von einem Verbrennungsmotor kommende Ab­ gasleitung anschließbar ist. Im Innern des Ventilgehäuses ist in nicht näher dargestellter Weise ein verstellbares Ventil­ element vorgesehen, dem ein Ventilsitz zugeordnet ist. Das Ventil bestimmt die Abgasmenge, die zu dem Abgaskühler 10 strömt. Das Ventilelement wird mittels eines Stellelementes 13 verstellt, insbesondere einem elektromagnetischen Stell­ element. Abhängig von vorgegebenen Motordaten bestimmt das Ventil 11 die Abgasmengen, die der im Verbrennungsmotor zuge­ führten Frischluft zugemischt werden. Das Stellelement 13 kann so arbeiten, daß es eine Zweipunkt-Regelung oder auch eine Querschnitts-Regelung durchführt. Das Ventil 11 ist mit Befestigungsmitteln 14 versehen, mittels derer es an einer Halterung befestigbar ist, beispielsweise an dem Motorblock des Verbrennungsmotors. Das Ventil 11 besitzt eine sich in etwa trichterförmig aufweitende Verteilkammer 15, mittels der das Abgas dem Abgaskühler 10 zugeführt wird.

Der Abgaskühler 10 ist im Prinzip so gestaltet, wie dies aus der eingangs erwähnten Literaturstelle (ATZ Automobiltechni­ sche Zeitschrift 99 (1997) 9) bekannt ist. Er besitzt an sei­ nen Stirnenden jeweils einen Boden, in welchen die Enden ei­ ner Vielzahl von Rechteckrohren eingesetzt sind, die unter­ einander in Abstand angeordnet sind. Das Rohrbündel aus Rechteckrohren ist mit einem Mantel 16 umgeben, der an den beiden Endbereichen umlaufende Kammern 17, 18 bildet. Die Kammern 17, 18 sind mit Anschlüssen 19, 20 versehen, durch die Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes zu- und abgeführt wird. Bevorzugt strömt das Kühlmittel parallel zu dem Abgas in dem Abgaskühler 10, so daß der Anschluß 19 ein Zulaufan­ schluß und der Anschluß 20 ein Rücklaufanschluß ist.

An den die Kammer 18 abschließenden Boden, der die Enden des Rohrbündels aufnimmt, schließt eine sich in etwa trichterför­ mig verjüngende Sammelkammer 21 an, die in einen Flansch 22 übergeht, der mit einer weiterführenden Abgasleitung verbun­ den wird.

Das dem Ventil 11 zugewandte Ende des Abgaskühlers 10 ist mit einem Flansch 23 versehen, der bevorzugt auch den Boden für das Rohrbündel des Abgaskühlers bildet. An diesen Flansch 23 ist das Gehäuse des Ventils 11 angeflanscht. An dem Flansch 23 ist neben dem Abgaskühler 10 das Stellelement 13 befe­ stigt, das im wesentlichen parallel zu dem Mantel 16 des Ab­ gaskühlers ausgerichtet ist. Der Flansch 23 ist relativ dick­ wandig ausgebildet, so daß er eine thermische Trennung zwi­ schen dem Gehäuse des Ventils 11 und dem Stellelement 13 bil­ det. Der Flansch 23, der von dem durch den Abgaskühler 10 strömenden Kühlmittel mitgekühlt wird, besitzt eine deutlich geringere Temperatur als das Ventilgehäuse des Ventils 11, so daß das Stellelement 13 thermisch von dem Ventil 11 getrennt und entsprechend nur relativ gering thermisch belastet ist.

Die ebenfalls aus einem Abgaskühler 10 und einem Ventil 11 gebildete Baueinheit des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 und 4 entspricht in dem prinzipiellen Aufbau und in der prinzipi­ ellen Anordnung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Der Abgaskühler 10 ist jedoch mit einem stärkeren Flansch 24 versehen, der in nicht näher dargestellter Weise mit von ei­ nem Zuführanschluß 25 zu der Kammer 17 des Mantels 16 führen­ den Kanälen versehen ist, durch welche hindurch das Kühlmit­ tel des Verbrennungsmotors zu der Kammer 17 des Abgaskühlers 10 geführt wird. Der Flansch 24 ist daher aktiv gekühlt, so daß eine noch bessere thermische Trennung zwischen dem Ventil 11 und dem Stellelement 13 erhalten wird.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2 und 3, 4 ist je­ weils ein elektromagnetisches Stellelement 13 vorgesehen, das mit einem Anschlußstecker 26 für die Stromversorgung versehen ist. Bei abgewandelten Ausführungsformen werden andere Stell­ elemente vorgesehen, beispielsweise pneumatische Stellelemen­ te, die die gleiche Funktion erfüllen. Auch diese Stellele­ mente sind dann thermisch weitgehend von dem Ventil getrennt, so daß sie nur einer relativ geringen Temperaturbelastung ausgesetzt sind.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbren­ nungsmotor mit einem Abgaskühler und mit einem die rückge­ führte Abgasmenge bestimmenden, mit einem Stellelement ver­ stellbaren Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskühler (10) und das Ventil (11) unmittelbar aneinan­ der anschließen und eine Baueinheit bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (13) an einem Bauteil (23) angebracht ist, das mit dem Abgaskühler (10) in wärmeleitender Verbin­ dung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (13) an einem Bauteil (24) angebracht ist, das mit einem oder mehreren Kanälen für eine flüssiges Kühlmittel versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (11) auf der Abgaszuströmseite des Abgaskühlers (10) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder die Kanäle des das Stellelement (13) tragenden Bauteil (24) an einen Kühlmittelzulauf (17) zu dem Abgaskühler (10) anschließen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskühler (10) eine langgestreckte Gestalt aufweist, und daß das Stellelement (13) im wesentlichen parallel neben dem Abgaskühler (10) an­ geordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskühler (10) und das Ventil (11) aneinander angeflanscht sind, und daß das Stellelement (13) an einem Flansch (23, 24) des Abgaskühlers (10) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse des Ventils (11) mit Befestigungseinrichtungen (14) zum Befestigen der Baueinheit an einer Halterung versehen ist.