EP1030050B2 - Abgasrückführsystem - Google Patents

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EP1030050B2
EP1030050B2 EP00102114.6A EP00102114A EP1030050B2 EP 1030050 B2 EP1030050 B2 EP 1030050B2 EP 00102114 A EP00102114 A EP 00102114A EP 1030050 B2 EP1030050 B2 EP 1030050B2
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EP
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exhaust gas
cooling device
gas recirculation
operating position
bypass
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EP00102114.6A
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EP1030050A1 (de
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Bernhard Dipl.-Ing. Klipfel
Alan-Keith Pelczyk
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Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
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Siebe Automotive Deutschland GmbH
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Publication date
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    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F02M26/26—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses characterised by details of the bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers

Definitions

  • the technical field to which the invention relates concerns in the broadest sense the automotive technology and, in the narrower sense, internal combustion engines in which an exhaust gas recirculation takes place in the air supply system of the internal combustion engine.
  • An arrangement according to the preamble of claim 1 is known from DE 197 33 964 A1 and comprises essentially a cooling device, which is flowed through by the exhaust gases, a bypass line, which bypasses the cooling device, and a valve arrangement, by means of which the exhaust gases are selectively guided by the cooling device or the bypass line.
  • the technical problem (object) of the invention consists in a further improvement of the emission values and the fuel consumption of an internal combustion engine in connection with exhaust gas recirculation and a constructive simplification of the exhaust gas recirculation system.
  • a bypass line which bypasses a cooling device for the recirculated exhaust gas, wherein before the cooling device, a switch is arranged, whose inlet is connected to an exhaust gas recirculation line.
  • This switch has two passages, one of which is connected to the cooling device and the other to the bypass line. This is provided in such a way that the exhaust gases can alternatively be flowed through the cooling device or the bypass line.
  • the switch is an integral part of the cooling device and consists of exactly one bypass valve or exactly one bypass flap, which is arranged in the branch before the cooling device and bypass line and in a first operating position, the cooling device and in a second operating position closes the bypass line.
  • the invention is based on the finding that the recirculation of the exhaust gases does not always lead to favorable results.
  • the temperature of the exhaust gases is too low to achieve the desired result.
  • a switch is provided in front of the cooling device, so that the exhaust gas can be conducted around the cooling device in the warm-up phase, ie can reach the air supply system without cooling, whereby better emission values and more favorable fuel consumption can be achieved in the warm-up phase. If the exhaust gases are then in normal operation at a temperature at which cooling would lead to better results, the switch is switched so that the exhaust gases flow through the radiator and then get cooled accordingly in the air supply system.
  • Fig. 1 shows an exhaust gas recirculation system with the schematic representation of a four-cylinder internal combustion engine 1 with an exhaust pipe system 2 and an air intake 3, which comprises a Heilströmungsmeß réelle 4 and a throttle 5.
  • An essential part of the exhaust gas recirculation system is an exhaust gas recirculation line 6 with an exhaust gas recirculation valve 7 and a radiator 10.
  • the exhaust gas recirculation line 6 opens into the air supply system 3, as the Fig. 1 can be seen.
  • the exhaust gas recirculation is controlled via the exhaust gas recirculation valve 7.
  • a bypass passage 17 bypassing the radiator 10, which is controlled by a bypass valve 18, is in FIG Fig. 1 shown as spatially separated from the radiator 10 valve.
  • Fig. 2 respectively.
  • Fig. 3 shown cooler 10 has an inlet 11 and an outlet 12, respectively for the supply and the discharge of the coolant.
  • an inlet 13 is provided for the supply of the exhaust gas according to an arrow 14.
  • the radiator further has an outlet 15, from which according to the arrow 16 either cooled or not cooled exhaust gas is discharged.
  • the cooler 10 bypasses the bypass line 17.
  • a valve 18 is provided in the inlet region of the radiator according to the embodiment of the Fig. 2 is integrated in the cooler.
  • a flap 19 is provided in the embodiment of the Fig. 3 . This valve 18 and the flap 19 form as bypass organs a switch, through which the exhaust gas either flows through the radiator with an appropriate setting or is passed through the bypass line 17.
  • valve 18 and the flap 19 are connected to a control member 20.
  • this control member presses a spring 21, the valve 18 in accordance with normal operation Fig. 2 in the normal operating position shown in solid lines, in which the exhaust gas is passed through the radiator.
  • Fig. 3 the corresponding position of the flap 19 is also shown in solid lines.
  • the exhaust gas flowing into the inlet 13 passes into the bypass line 17, thus bypasses the radiator 10 and passes uncooled into the outlet 15th
  • the valve 18 or the flap 19 is controlled as a switch by a in FIGS. 2 and 3 not, but in Fig. 1 This is done either depending on the temperature of the recirculated exhaust gas or load-dependent, speed-dependent or by other engine parameters that are detected by a sensor.
  • the exhaust gases When in the warm-up phase, the exhaust gases have a relatively low temperature, the exhaust gases are passed through the bypass line 17 and arrive uncooled in the air supply system of the internal combustion engine.
  • the exhaust gases flow through the radiator in the appropriate position of the switch and get targeted cooled in the air supply system.
  • valve 18 and the flap 19 in the position shown in dashed lines for the warm-up phase takes place against the force of the spring 21 by overpressure or negative pressure, preferably by negative pressure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Das technische Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, betrifft im weitesten Sinne die Kraftfahrzeugtechnik und im engeren Sinne Brennkraftmaschinen, bei denen eine Abgasrückführung in das Luftzufuhrsystem der Brennkraftmaschine erfolgt.
    • Stand der Technik
  • Derartige Abgasrückführsysteme für Brennkraftmaschinen sowie die zugehörigen Abgasrückführ-Absperrorgane sind seit geraumer Zeit bekannt und bedürfen hier keiner besonderen Erläuterung. Im allgemeinen dient diese Abgasrückführung der Verbesserung der Emissionswerte, des Verbrauchs etc.
  • Eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 197 33 964 A1 bekannt und weist im wesentlichen eine Kühleinrichtung, die von den Abgasen durchströmt wird, eine Bypass-Leitung, welche die Kühleinrichtung umgeht, sowie eine Ventilanordnung auf, mittels derer die Abgase wahlweise durch die Kühleinrichtung oder die Bypass-Leitung geführt werden.
  • Die nachveröffentlichte EP 0 987 427 A sowie die Druckschriften US 4,147,141 A und DE 197 33 964 A offenbaren ebenfalls Abgasrückführsysteme mit Bypass-Leitungen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Das technische Problem (Aufgabe) der Erfindung besteht in einer weiteren Verbesserung der Emissionswerte sowie des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine im Zusammenhang mit einer Abgasrückführung sowie einer konstruktiven Vereinfachung des Abgasrückführsystems.
  • Diese Aufgabe wird durch das Abgasrückführsystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere ist eine Bypass-Leitung vorhanden, die eine Kühleinrichtung für das rückgeführte Abgas umgeht, wobei vor der Kühleinrichtung eine Weiche angeordnet ist, deren Einlaß mit einer Abgasrückführleitung verbunden ist. Diese Weiche weist zwei Durchlässe auf, von denen einer mit der Kühleinrichtung und der andere mit der Bypass-Leitung verbunden ist. Dies ist derart vorgesehen, daß die Abgase alternativ durch die Kühleinrichtung oder die Bypass-Leitung strömbar sind. Die Weiche ist integraler Bestandteil der Kühleinrichtung und besteht aus genau einem Bypass-Ventil oder genau einer Bypass-Klappe besteht, das bzw. die in der Verzweigung vor Kühleinrichtung und Bypass-Leitung angeordnet ist und in einer ersten Betriebsstellung die Kühleinrichtung und in einer zweiten Betriebsstellung die Bypass-Leitung verschließt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Rückführung der Abgase nicht jederzeit zu günstigen Ergebnissen führt. Insbesondere wurde erkannt, daß in der Warmlaufphase die Temperatur der Abgase zu niedrig ist, um den angestrebten Erfolg zu erzielen. Erfindungsgemäß ist daher vor der Kühleinrichtung eine Weiche vorgesehen, damit in der Warmlaufphase das Abgas um die Kühleinrichtung herum geleitet werden, also ungekühlt in das Luftzufuhrsystem gelangen kann, wodurch in der Warmlaufphase bessere Emissionswerte und ein günstigerer Kraftstoffverbrauch erzielt werden können. Wenn die Abgase dann im Normalbetrieb eine Temperatur haben, bei der eine Kühlung zu besseren Ergebnissen führen würde, wird die Weiche umgeschaltet, so daß die Abgase den Kühler durchströmen und dann entsprechend gekühlt in das Luftzufuhrsystem gelangen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Prinzipskizze eines Abgasrückführsystems;
    Fig. 2
    eine Schnittansicht durch einen Kühler mit einem eine Weiche bildenden Bypass-Ventil; und
    Fig. 3
    eine andere Ausführungsform eines Kühlers mit einer Bypass-Klappe.
  • Fig. 1 zeigt ein Abgasrückführsystem mit der schematischen Darstellung einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasleitungssystem 2 und einem Luftzuführ- bzw. Luftansaugsystem 3, welches ein Luftströmungsmeßgerät 4 und eine Drossel 5 aufweist. Wesentliches Bestandteil des Abgasrückführsystems ist eine Abgasrückführleitung 6 mit einem Abgasrückführventil 7 und einem Kühler 10. Die Abgasrückführleitung 6 mündet in das Luftzuführsystem 3, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist. Gesteuert wird die Abgasrückführung über das Abgasrückführventil 7. Eine weitere Beschreibung des Prinzips ist hier nicht notwendig, da dies dem Fachmann hinlänglich bekannt ist.
  • Eine den Kühler 10 umgehende Bypass-Leitung 17, die durch ein Bypass-Ventil 18 gesteuert ist, ist in Fig. 1 als vom Kühler 10 räumlich getrenntes Ventil dargestellt.
  • Der in Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellte Kühler 10 weist einen Einlaß 11 und einen Auslaß 12 auf, jeweils für die Zuführung und die Abführung des Kühlmittels. Außerdem ist ein Einlaß 13 vorgesehen für die Zuführung des Abgases entsprechend einem Pfeil 14. Der Kühler weist weiterhin einen Auslaß 15 auf, aus dem entsprechend dem Pfeil 16 entweder gekühltes oder nicht gekühltes Abgas abgegeben wird. Den Kühler 10 umgeht die Bypass-Leitung 17. Im Einlaßbereich des Kühlers gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 ist integriert in den Kühler ein Ventil 18 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist eine Klappe 19 vorgesehen. Dieses Ventil 18 bzw. die Klappe 19 bilden als Bypass-Organe eine Weiche, durch die bei entsprechender Einstellung das Abgas entweder durch den Kühler strömt oder durch die Bypass-Leitung 17 geleitet wird. Das Ventil 18 bzw. die Klappe 19 sind mit einem Steuerorgan 20 verbunden. In diesem Steuerorgan drückt im Normalbetrieb eine Feder 21 das Ventil 18 gemäß Fig. 2 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Normalbetriebsstellung, in der das Abgas durch den Kühler geleitet wird. In Fig. 3 ist die entsprechende Stellung der Klappe 19 ebenfalls in ausgezogenen Linien dargestellt. In der gestrichelten Betriebsstellung des Ventils 18 und der Klappe 19 gelangt das in den Einlaß 13 strömende Abgas in die Bypass-Leitung 17, umgeht also den Kühler 10 und gelangt ungekühlt in den Auslaß 15.
  • Gesteuert wird das Ventil 18 bzw. die Klappe 19 als Weiche durch ein in Fig. 2 und 3 nicht, aber in Fig. 1 dargestelltes elektronisches Steuersystem 8. Dies erfolgt entweder abhängig von der Temperatur des rückgeführten Abgases oder lastabhängig, drehzahlabhängig oder durch andere Motorparameter, die durch einen Sensor erfaßt werden. Wenn in der Warmlaufphase die Abgase eine relativ niedrige Temperatur aufweisen, werden die Abgase durch die Bypass-Leitung 17 geleitet und gelangen ungekühlt in das Luftzufuhrsystem der Brennkraftmaschine. Wenn die Brennkraftmaschine warmgelaufen ist, durchströmen die Abgase bei entsprechender Stellung der Weiche den Kühler und gelangen gezielt gekühlt in das Luftzufuhrsystem.
  • Die Steuerung des Ventils 18 bzw. der Klappe 19 in die gestrichelt dargestellte Stellung für die Warmlaufphase erfolgt gegen die Kraft der Feder 21 durch Überdruck oder Unterdruck, bevorzugt durch Unterdruck.

Claims (2)

  1. Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Diesel- oder Ottomotor,
    mit einem Abgasrückführventil für die Rückführung von Abgasen in das Luftzufuhrsystem der Brennkraftmaschine, wobei die Abgase eine Kühleinrichtung durchströmen, ferner
    mit einer Bypass-Leitung (17), die die Kühleinrichtung (10) umgeht, und
    einer Weiche (18; 19) mit einem Einlass und zwei Durchlässen, die eine Verzweigung bilden, deren Einlass mit einer Abgasrückführleitung verbunden ist und die zwei Durchlässe aufweist, von denen einer mit der Kühleinrichtung (10) und von denen der andere mit der Bypass-Leitung (17) verbunden ist, derart, dass steuerbar die Abgase alternativ durch die Kühleinrichtung (10) oder die Bypass-Leitung (17) strömbar sind, wobei
    die Weiche (18; 19) für eine Betriebsstellung federgesteuert (21) und für die andere Betriebsstellung druckgesteuert ist, und durch eine Feder (21) in der Normalbetriebsstellung gehalten wird, wobei die Normalbetriebsstellung diejenige Betriebsstellung ist, in der das Abgas durch den Kühler geleitet wird, und die Weiche (18; 19) vor der Kühleinrichtung (10) angeordnet und integraler Bestandteil der Kühleinrichtung (10) ist und aus genau einem Bypass-Ventil (18) oder genau einer Bypass-Klappe (19) besteht, das bzw. die in der Verzweigung vor Kühleinrichtung (10) und Bypass-Leitung (17) angeordnet ist und in der druckgesteuerten Betriebsstellung die Kühleinrichtung (10) und in der federgesteuerten Betriebsstellung die Bypass-Leitung (17) verschließt.
  2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Weiche durch eine elektronische Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Motor- und/oder Abgasparametern steuerbar ist.
EP00102114.6A 1999-02-16 2000-02-04 Abgasrückführsystem Expired - Lifetime EP1030050B2 (de)

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DE19906401 1999-02-16
DE19906401A DE19906401C1 (de) 1999-02-16 1999-02-16 Abgasrückführsystem

Publications (3)

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EP1030050A1 EP1030050A1 (de) 2000-08-23
EP1030050B1 EP1030050B1 (de) 2004-09-08
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AT (1) ATE275691T1 (de)
DE (2) DE19906401C1 (de)
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