DE69300649T2 - Integrated ramp device for exhaust gas recirculation of an internal combustion engine. - Google Patents

Integrated ramp device for exhaust gas recirculation of an internal combustion engine.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückführung der Abgase eines Verbrennungsmotors und mehr besonders eines Dieselmotors.The present invention relates to a device for recirculating the exhaust gases of an internal combustion engine and more particularly of a diesel engine.

Man kennt bereits verschiedene Vorrichtungen, die es gestatten, zum Einlaßsystem hin eines Verbrennungsmotors, einen Teil der von dem Auslass dieses Motors kommenden verbrannten Gase zurückzuführen. Die rückzuführenden Gase werden von wenigstens einem Auslasskanal ab zu einer an dem Motor angeordneten eine Umwälzsammelleitung bildenden Rampe hingebracht, welche jeweils an die in dem Zylinderkopf des Motors angeordneten bzw. gebildeten Einlasskanäle für frische Gase getrennt angeschlossen ist.Various devices are already known which allow part of the burnt gases coming from the exhaust of an internal combustion engine to be returned to the intake system of this engine. The gases to be returned are taken from at least one exhaust duct to a ramp arranged on the engine which forms a recirculation manifold and which is separately connected to the intake ducts for fresh gases arranged or formed in the cylinder head of the engine.

Andererseits sollen die heutigen Motore insbesondere für Kraftfahrzeuge zu gleicher Zeit gedrängt und einfach herzustellen sein. Jedoch wegen den an den Betriebswärmebedingungen einer Brennkraftmaschine gebundenen mechanischen Spannungen ist es schwierig, eine Rampe zur Rückführung der Abgase in ein durch Sandformgiessen erhaltenes Formgußstück des Motors, wie z.B. einen Zylinderkopf einzugliedern.On the other hand, today's engines, especially for motor vehicles, must be both compact and easy to manufacture. However, due to the mechanical stresses associated with the operating heat conditions of an internal combustion engine, it is difficult to incorporate a ramp for the return of exhaust gases into a sand-cast engine casting, such as a cylinder head.

Demzufolge hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, den hier oben angedeuteten Nachteilen abzuhelfen, indem sie eine gedrängte und wirtschaftlich herzustellende Vorrichtung vorschlägt, bei welcher die Rampe in einer einfachen Weise ausgelegt ist und fähig ist, den in dem Motor erzeugten mechanischen Spannungen zu widerstehen.The present invention therefore aims to remedy the drawbacks indicated above by proposing a compact and economical device in which the ramp is designed in a simple manner and is able to withstand the mechanical stresses generated in the engine.

In diesem Zweck hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Rückführung der Abgase eines Verbrennungsmotors zum Gegenstand, derjenigen Gattung, bei welcher eine an den Auspuff des Motors angeschlossene Rampe mit mehreren in dem Zylinderkopf dieses Motors gebildeten Einlasskanälen getrennt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe werkstoffmässig einstückig mit einer Halterung ausgebildet ist, welche Elemente von Nockenwellenlagern aufweist und die den Zylinderkopf abdeckt, wobei Kanalabschnitte sich durch die Halterung in der Fortsetzung der Einlasskanäle des Zylinderkopfes erstrecken.For this purpose, the invention relates to a device for recirculating the exhaust gases of an internal combustion engine, of the type in which a ramp connected to the exhaust of the engine is separately connected to several intake ducts formed in the cylinder head of this engine, characterized in that the ramp is made in one piece with a support which has elements of camshaft bearings and which covers the cylinder head, with channel sections extending through the bracket in continuation of the inlet channels of the cylinder head.

Die Erfindung ist ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass jeder der vorgenannten Kanalabschnitte mit der Rampe jeweils durch ein mit einem ausserhalb der Rampe ausmündenden Loch fluchtend ausgerichtetes und durch einen Stopfen verschlossenes inneres Loch verbunden ist.The invention is also characterized in that each of the aforementioned channel sections is connected to the ramp by an inner hole aligned with a hole opening outside the ramp and closed by a plug.

Gemäss einem anderen Merkmal hat jedes innere Loch der Rampe einen eigenen und zur Optimisierung der Verteilung der zwischen den verschiedenen Einlasskanälen des Motors rückgeführten Abgase gewählten Durchmesser.According to another feature, each internal hole of the ramp has a different diameter, chosen to optimise the distribution of the exhaust gases recirculated between the various intake ports of the engine.

Man wird hier genauer andeuten, dass der vorgenannte Halter ein unter Druck gegossenes Gußstück ist.It will be pointed out more precisely here that the above-mentioned holder is a pressure-cast casting.

Gemäss noch einem anderen Merkmal sind die vorgenannten Elemente mit der vorgenannten Halterung werkstoffmässig einstückig gebildete Deckel von Nockenwellenlagern.According to yet another feature, the aforementioned elements are camshaft bearing covers formed in one piece with the aforementioned bracket.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe an ein Auspuffsammelrohr über ein Verteilungsventil angeschlossen ist.The device is also characterized in that the ramp is connected to an exhaust manifold via a distribution valve.

Ausserdem kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass das vorgenannte Verteilungsventil mit der Rampe mit Hilfe eines etwa in der Mitte der Rampe mit einem in dem Halter eingegliederten zylindrischen Anschlußstück verbundenen leicht biegsamen Rohres verbunden ist.Furthermore, the invention is characterized in that the aforementioned distribution valve is connected to the ramp by means of a slightly flexible tube connected approximately in the middle of the ramp to a cylindrical connecting piece integrated in the holder.

Aber weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser in der ausführlichen Beschreibung einer nur beispielsweise angegebenen Ausführungsform, die folgt und sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, erscheinen, in welchen:But further features and advantages of the invention will appear better in the detailed description of an embodiment given only as an example which follows and refers to the accompanying drawings in which:

Die Figur 1 eine Teilansicht im Querschnitt durch den oberen Teil eines mit der erfindungsgemässen Rückführungsvorrichtung ausgerüsteten Motors ist;Figure 1 is a partial cross-sectional view of the upper part of an engine equipped with the feedback device according to the invention;

Die Figur 2 eine schaubildliche Teilansicht des Motors der Figur 1 ist.Figure 2 is a partial diagrammatic view of the engine of Figure 1.

Bezugnehmend auf die Figuren sieht man den oberen Teil eines Verbrennungsmotors 1, wie eines Dieselmotors z.B. für ein Kraftfahrzeug.Referring to the figures, one sees the upper part of an internal combustion engine 1, such as a diesel engine, e.g. for a motor vehicle.

Die Bezugsziffer 11 bezeichnet den Zylinderkopf des Motors 1. Der Zylinderkopf 11 ist ein Gußstück innerhalb welches vier Einlasskanäle 12 und vier Auslasskanäle 14 des Motors 1 gebildet bzw. angeordnet sind.The reference number 11 designates the cylinder head of the engine 1. The cylinder head 11 is a cast piece within which four intake ports 12 and four exhaust ports 14 of the engine 1 are formed or arranged.

Hier steht jeder der (nicht dargestellten) Zylinder des Motors 1 mit einem der Einlasskanäle 12 und mit einem der Auslasskanäle 14 in Verbindung, um diesen Zylinder jeweils an ein Einlaßsystem 20 für "frische" Gase und an ein Auspuffsystem 40 für die verbrannten Gase innerhalb dieses Zylinders anzuschliessen.Here, each of the cylinders (not shown) of the engine 1 is connected to one of the intake ports 12 and to one of the exhaust ports 14 in order to connect this cylinder to an intake system 20 for "fresh" gases and to an exhaust system 40 for the burned gases within this cylinder.

Ausserdem weist der Motor 1 eine Vorrichtung 60 zur Rückführung der von dem Auspuffsystem 40 kommenden verbrannten Gase. Die Vorrichtung 60 wird im wesentlichen durch eine eine Sammelleitung 65 für die umzuwälzenden Gase bildenden Rampe gebildet, die einerseits an den Auspuff 40 und andererseits an das Einlaßsystem 20 des Motors 1 angeschlossen ist. Die Rampe 65 ist in der Tatsache mit jedem der Einlasskanäle 12 getrennt verbunden, um die rückzuführenden Gase zwischen den verschiedenen Zylindern des Motors 1 zu verteilen.The engine 1 also has a device 60 for recirculating the burnt gases coming from the exhaust system 40. The device 60 is essentially formed by a ramp forming a manifold 65 for the gases to be recirculated, which is connected on the one hand to the exhaust 40 and on the other hand to the intake system 20 of the engine 1. The ramp 65 is in fact connected separately to each of the intake ducts 12 in order to distribute the gases to be recirculated between the various cylinders of the engine 1.

Erfindungsgemäss ist die Rampe 65 einstückig mit einem Halter 50 für Lagerelemente 52 ausgebildet, die geeignet sind, eine Nockenwelle, deren Längsdrehachse X allein auf der Figur 1 sichtbar ist, zu führen.According to the invention, the ramp 65 is formed in one piece with a holder 50 for bearing elements 52 which are suitable for guiding a camshaft, the longitudinal axis of rotation X of which is only visible in Figure 1.

Gemäss dem veranschaulichten Beispiel ist der Halter 50 ein durch Druckgiessen eines metallischen Werkstoffes, wie Aluminium erhaltenes Gußstück, in welchem die Elemente 52 ebenfalls durch Formguss erhaltene Lagerdeckel sind. Der Halter 50 bestimmt zwei parallele Trennebenen 50a, 50b, die sich etwa über die ganze Länge (entlang der Achse X) des Motors 1 erstrecken. Die Trennfläche 50b deckt und stützt sich an einer entsprechenden Trennfläche des Zylinderkopfes 11 ab. Somit bildet der Halter 50, in welchem die Rampe 65 eingegliedert ist, einen Zylinderkopfdeckel auf dessen oberen Trennfläche 50a eine Haube 13 angeordnet ist.According to the example illustrated, the holder 50 is a casting obtained by die-casting a metallic material such as aluminum, in which the elements 52 are bearing caps also obtained by die-casting. The holder 50 defines two parallel parting planes 50a, 50b, which extend approximately over the entire length (along the axis X) of the engine 1. The parting surface 50b covers and rests on a corresponding parting surface of the cylinder head 11. Thus, the holder 50, in which the ramp 65 is incorporated, forms a cylinder head cover on whose upper parting surface 50a a hood 13 is arranged.

Die Rückführungsrampe 65 begrenzt in dem Halter 50 einen länglichen Hohlraum 65a, dessen Querschnitt etwa rechteckig ist und der sich seitlich entlang der Achse X über fast die ganze Länge des Motors 1 erstreckt.The return ramp 65 delimits an elongated cavity 65a in the holder 50, the cross-section of which is approximately rectangular and which extends laterally along the axis X over almost the entire length of the motor 1.

Auf der Figur 1 sieht man, dass ein Kanalabschnitt 62, der senkrecht zu den Ebenen 50a, 50b verläuft, in dem Halter 50 gebildet ist. In der Tatsache durchsetzt ein solcher Kanalabschnitt 62 den Halter 50 in der Verlängerung jedes der Kanalabschnitte 12 des Zylinderkopfes 11. Diese Abschnitte 62 sind im allgemeinen parallel und verbinden jeden der Kanäle 12 mit dem Einlaßsystem 20, der auf der Haube 13 angeordnet ist.In Figure 1, it can be seen that a channel section 62, which is perpendicular to the planes 50a, 50b, is formed in the support 50. In fact, such a channel section 62 passes through the support 50 in the extension of each of the channel sections 12 of the cylinder head 11. These sections 62 are generally parallel and connect each of the channels 12 to the intake system 20 arranged on the hood 13.

Jeder dieser Kanalabschnitte 62 ist jeweils mit dem inneren Hohlraum 65a der Rampe durch ein mit einem ausmündenden Loch 64 fluchtend ausgerichtetes oder gegenüber demselben angeordnetes inneres Loch 63 verbunden. Man versteht beim Anblicken der Figur 1, dass jedes der Löcher 64 ausserhalb der Rampe 65 ausmündet und durch dasselbe Schneidwerkzeug, wie das entsprechende innere Loch 63 gebildet wird. Jedes der ausmündenden Löcher 64 ist durch einen z.B. mit Kraft eingesetzten Stopfen 66 dicht verschlossen.Each of these channel sections 62 is connected to the inner cavity 65a of the ramp by an inner hole 63 aligned with or arranged opposite an outgoing hole 64. It can be understood from looking at Figure 1 that each of the holes 64 opens outside the ramp 65 and is formed by the same cutting tool as the corresponding inner hole 63. Each of the outgoing holes 64 is sealed by a plug 66, for example, inserted by force.

Um eine optimale Verteilung der rückgeführten Abgase zwischen den verschiedenen Zylindern des Motors 1 zu erzielen, können die inneren Löcher 63 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser und also der Querschnitt jedes der Löcher 63 wird in Abhängigkeit der eigenen charakteristischen Kennzeichen des Motors und der Umwälzung der Gase in der Vorrichtung 60 bestimmt.In order to obtain an optimal distribution of the recirculated exhaust gases between the various cylinders of the engine 1, the internal holes 63 can have different diameters. The diameter and therefore the cross-section of each of the holes 63 is determined as a function of the specific characteristics of the engine and the circulation of the gases in the device 60.

Auf den Figuren bemerkt man, dass die Rampe 65 von dem Seitenrand des Zylinderkopfes 11 (zwischen den Teilungsebenen 50a, 50b) vorspringt. Diese Rampe weist etwa in ihrer Mitte entlang der Richtung der Achse X einen werkstoffmässig mit der Rampe 65 einstückig gebildeten und aus der unteren Teilungsebene 50b des Halters 50 vorspringenden zylindrischen Anschlußstutzen 69 auf. Ein leicht biegsames Rohr 67 z.B. aus rostfreiem Stahl ist an dem Anschlußstutzen 69 befestigt, um den inneren Hohlraum 65a mit einem Verteilungsventil 68 zu verbinden. Dieses Ventil 68 gestattet es, eine geeignete Menge von rückzuführenden Abgasen zur Vorrichtung 60 hin zu leiten. Um dieses zu tun, ist das Ventil 68 an einer Auspuffsammelrohrleitung 48, in welcher die vier Kanäle 14 des Zylinderkopfes 11 einmünden, angeschlossen.In the figures, it can be seen that the ramp 65 projects from the side edge of the cylinder head 11 (between the division planes 50a, 50b). This ramp has, approximately in its middle along the direction of the axis X, a cylindrical connecting piece 69, materially formed in one piece with the ramp 65 and projecting from the lower division plane 50b of the support 50. A slightly flexible tube 67, made of stainless steel for example, is fixed to the connecting piece 69 to connect the internal cavity 65a to a distribution valve 68. This valve 68 allows a suitable quantity of exhaust gases to be recirculated to be directed to the device 60. To do this, the valve 68 is connected to an exhaust manifold 48 into which the four channels 14 of the cylinder head 11 open.

Man wird hier bemerken, dass das Rohr 67, das die Rampe 65 mit dem Verteilungsventil 68 verbindet, Balge aufweist, dank welchen die Gestalt des Rohres 67 an die relative Stellung des Anschlußstutzens 69 der Rampe und des Ventils 68 angepasst werden kann.It will be noted here that the pipe 67 connecting the ramp 65 to the distribution valve 68 has bellows thanks to which the shape of the pipe 67 can be adapted to the relative position of the connection piece 69 of the ramp and the valve 68.

Erfindungsgemäss hat man also eine halbeingegliederte Vorrichtung 60 erhalten, dank welcher ein Teil der aus den Kanälen 14 des Motors 1 kommenden Abgase zu den Einlasskanälen 12 dieses Motors hin wieder eingeführt wird, um die Emissionen von Stickstoffoxyden durch Vermischung dieser Abgase mit der dem Motor 1 durch das Einlaßsystem 20 zugeführten Luft zu vermindern.According to the invention, a semi-integrated device 60 has thus been obtained, thanks to which a portion of the exhaust gases coming from the ducts 14 of the engine 1 are reintroduced into the intake ducts 12 of this engine in order to reduce the emissions of nitrogen oxides by mixing these exhaust gases with the air supplied to the engine 1 through the intake system 20.

Die Erfindung ist selbstverständlich keineswegs auf die Ausführungsform, die soeben beschrieben worden ist, beschränkt, aber umfasst alle Äquivalente der beschriebenen technischen Mittel sowie deren Kombinationen.The invention is of course in no way limited to the embodiment just described, but includes all equivalents of the technical means described and their combinations.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Rückführung der Abgase eines Verbrennungsmotors (1), derjenigen Gattung, bei welcher eine an den Auspuff (40) des Motors (1) angeschlossene Rampe (65) mit mehreren in dem Zylinderkopf (11) dieses Motors gebildeten Einlasskanälen (12) getrennt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (65) werkstoffmässig einstückig mit einer Halterung (50) gebildet ist, welche Elemente (52) von Nockenwellenlagern aufweist und die den Zylinderkopf (11) abdeckt, wobei Kanalabschnitte (62) sich durch die Halterung 50 in der Verlängerung der Einlasskanäle (12) des Zylinderkopfes (11) erstrecken.1. Device for recirculating the exhaust gases of an internal combustion engine (1), of the type in which a ramp (65) connected to the exhaust (40) of the engine (1) is separately connected to several intake ducts (12) formed in the cylinder head (11) of this engine, characterized in that the ramp (65) is materially formed in one piece with a holder (50) which has elements (52) of camshaft bearings and which covers the cylinder head (11), with duct sections (62) extending through the holder 50 in the extension of the intake ducts (12) of the cylinder head (11). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der vorgenannten Kanalabschnitte (62) mit der Rampe (65) jeweils durch ein inneres Loch (63) das mit einem ausmündenden Loch (64), das die Rampe (65a) mit der Aussenseite verbindet, fluchtend ausgerichtet ist und das durch einen Stofpen (66) verschlossen ist, verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized in that each of the aforementioned channel sections (62) is connected to the ramp (65) by an inner hole (63) which is aligned with an opening hole (64) which connects the ramp (65a) to the outside and which is closed by a plug (66). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes innere Loch (63) der Rampe einen eigenen und zur Optimisierung der Verteilung der zwischen den verschiedenen Einlasskanälen (12) des Motors (1) rückgeführten Abgase gewählten Duchmesser hat.3. Device according to claim 2, characterized in that each inner hole (63) of the ramp has a specific diameter chosen to optimize the distribution of the exhaust gases recirculated between the various intake channels (12) of the engine (1). 4. Vorrichtung nach einem der Anspruüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannte Halterung (50) ein unter Druck gegossenes Gußstück ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the aforementioned holder (50) is a casting cast under pressure. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannten Elemente (52) mit der vorgenannten Halterung (50) werkstoffmässig einstückig gebildete Deckel von Nockenwellenlagern sind.5. Device according to claim 4, characterized in that the aforementioned elements (52) with the aforementioned holder (50) camshaft bearing covers made from a single piece of material. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass die Rampe (65) an ein Auspuffsammelrohr (48) über ein Ventil (68) zur Verteilung der Abgase angeschlossen ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ramp (65) is connected to an exhaust manifold (48) via a valve (68) for distributing the exhaust gases. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das vorgenannte Verteilungsventil (68) mit der Rampe (65) mit Hilfe eines etwa in der Mitte der Rampe (65) mit einem in der Halterung (50) eingegliederten zylindrischen Anschlußstück (69) verbundenen leicht biegsamen Rohres verbunden ist.7. Device according to claim 6, characterized in that the aforementioned distribution valve (68) is connected to the ramp (65) by means of a slightly flexible tube connected approximately in the middle of the ramp (65) to a cylindrical connecting piece (69) incorporated in the holder (50).
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