EP1327769A2 - Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung - Google Patents

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EP1327769A2
EP1327769A2 EP03000240A EP03000240A EP1327769A2 EP 1327769 A2 EP1327769 A2 EP 1327769A2 EP 03000240 A EP03000240 A EP 03000240A EP 03000240 A EP03000240 A EP 03000240A EP 1327769 A2 EP1327769 A2 EP 1327769A2
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EP
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air
internal combustion
exhaust gas
combustion engine
heat exchanger
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Wolfgang Beberdick
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • 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
    • F02M26/31—Air-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a crankcase, in which a crankshaft is rotatably mounted, at least a connecting rod carrying a piston is articulated, the Piston in one of a cylinder head to form a work space covered cylinder is movable and the work area Fresh gas can be supplied from a fresh gas line and exhaust gas can be discharged into an exhaust pipe and the Exhaust line and the fresh gas line via an air-cooled return line are connected.
  • Such an internal combustion engine is known from DE 195 41 362 C1.
  • the return line for the exhaust gas from the exhaust line to the Fresh gas line is used to enhance the cooling effect and the convection surface Provide cooling fins on the outer surface.
  • pure convection cooling is provided.
  • the invention has for its object the cooling of the return line to improve.
  • This problem is solved in that the return line in a section formed as an air-exhaust gas heat exchanger directly is arranged on the internal combustion engine and that the air-exhaust gas heat exchanger from an existing cooling air flow of the internal combustion engine is flowed through.
  • This training can be done without a significant additional effort and without significant changes intensive cooling can be achieved on the internal combustion engine.
  • the cooling air flow from one in the internal combustion engine integrated cooling air blower promoted.
  • a cooling air blower especially in an air and / or oil-cooled Internal combustion engine available, so that according to the invention only the additional air-exhaust gas heat exchanger is provided and to be built in.
  • basically known and existing air-exhaust gas heat exchangers can be used.
  • the air-exhaust gas heat exchanger arranged in the exhaust air flow of the engine cooling system. It is again provided in a further embodiment the air-exhaust gas heat exchanger along at least part of the Arrange cylinder head of the internal combustion engine, wherein between the air-exhaust gas heat exchanger and the cylinder head an air-liquid heat exchanger for the oil or air cooled internal combustion engine is arranged. It is still the case that the cooling air blower the cooling air flow along the cylinder head and / or through promotes part of the cylinder head through, with a partial flow of conveyed cooling air first through the air-liquid heat exchanger and then conveyed through the air-exhaust gas heat exchanger becomes. Here, if at all, only the conveying capacity is required of the cooling air blower to the slightly increased flow resistance adapted by the additional air-exhaust gas heat exchanger to become.
  • the single figure shows an internal combustion engine designed according to the invention, which is a self-igniting, four-cylinder internal combustion engine is.
  • the internal combustion engine has a crankcase 1, which is limited at the bottom by an oil pan 2.
  • a crankshaft mounted on the four connecting rods are correspondingly carrying four pistons.
  • the pistons are in Cylinders that are part of the crankcase, movable and between the pistons and a cylinder head covering the cylinders a working room is formed.
  • the work space is via a gas exchange device in the form of at least one inlet valve
  • Fresh gas (combustion air) from a fresh gas line in the form an intake line or charge air line 3 can be supplied and exhaust gas via at least one exhaust valve into a below the charge air line 3 arranged exhaust pipe can be removed.
  • the crankshaft drives behind a protective housing 4 arranged toothed belt on a camshaft that the actuating cam for gas exchange devices and cams for injection pump elements carries, the injection pump elements approximately arranged parallel to the individual cylinders behind a cover 5 are.
  • These injection pump elements are via short injection lines with injectors arranged in the cylinder head, that protrude into the individual work rooms.
  • V-belt wheel 6 In front of the protective housing 4 there is a V-belt wheel 6 on the crankshaft mounted, which drives a cooling air blower 8 via a V-belt 7. An alternator is integrated in the cooling air blower 8.
  • Oil connections 9 for example for a vehicle interior heat exchanger
  • an oil filter 10 arranged below the cover 5 .
  • a fuel filter 11 and in front of it an oil filler neck 12 and an oil dipstick 13 are arranged.
  • the internal combustion engine shown is oil / air cooled and the cooling air fan 8 conveys the cooling air along the row of cylinders and along the cylinder head.
  • a partial flow of the conveyed cooling air is by an air-oil heat exchanger arranged in the area of the cylinder head passed, above this heat exchanger
  • Air-exhaust gas heat exchanger 14 is arranged through which the cooling air also flows through and emerges upwards into the environment.
  • the air-exhaust gas heat exchanger has end boxes 15a, 15b, wherein the end box 15a via a line 16 to the charge air line 3 connected is.
  • This line 16 and the air-exhaust gas heat exchanger 14 are a part of an exhaust gas recirculation line, the End box 15b connected to the exhaust pipe via a control valve is.
  • the exhaust gas thus flows into the air-exhaust gas heat exchanger via the end box 15b 14, is cooled and reaches the end box 15a and line 16 in the charge air line 3.

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Abstract

2.1 Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum über Gaswechseleinrichtungen Frischgas aus einer Frischgasleitung zuführbar sowie Abgas in eine Abgasleitung abführbar ist und wobei die Abgasleitung und die Frischgasleitung über eine luftgekühlte Rückführleitung verbunden sind. 2.2 Erfindungsgemäß wird die Kühlung der Rückführleitung verbessert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rückführleitung in einem Teilbereich als Luft-Abgas-Wärmetauscher 14 ausgebildet direkt an der Brennkraftmaschine angeordnet ist und dass der Luft-Abgas-Wärmetauscher 14 von einem vorhandenen Kühlluftstrom der Brennkraftmaschine durchströmt ist. Durch diese Ausbildung kann ohne einen wesentlichen Mehraufwand und ohne wesentliche Änderungen an der Brennkraftmaschine eine intensive Kühlung erreicht werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum über Gaswechseleinrichtungen Frischgas aus einer Frischgasleitung zuführbar sowie Abgas in eine Abgasleitung abführbar ist und wobei die Abgasleitung und die Frischgasleitung über eine luftgekühlte Rückführleitung verbunden sind.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 195 41 362 C1 bekannt. Die Rückführleitung für das Abgas von der Abgasleitung zu der Frischgasleitung ist zur Verstärkung des Kühleffekts und der Konvektionsfläche an der Außenoberfläche mit Kühlrippen versehen. Hier ist eine reine Konvektionskühlung vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung der Rückführleitung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Rückführleitung in einem Teilbereich als Luft-Abgas-Wärmetauscher ausgebildet direkt an der Brennkraftmaschine angeordnet ist und dass der Luft-Abgas-Wärmetauscher von einem vorhandenen Kühlluftstrom der Brennkraftmaschine durchströmt ist. Durch diese Ausbildung kann ohne einen wesentlichen Mehraufwand und ohne wesentliche Änderungen an der Brennkraftmaschine eine intensive Kühlung erreicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird der Kühlluftstrom von einem in die Brennkraftmaschine integrierten Kühlluftgebläse gefördert. Ein solches Kühlluftgebläse ist, insbesondere bei einer luft- und/oder ölgekühlten Brennkraftmaschine vorhanden, sodass erfindungsgemäß nur der zusätzliche Luft-Abgas-Wärmetauscher bereitgestellt und eingebaut werden. Dabei kann hier wieder auf grundsätzlich bekannte und vorhandene Luft-Abgas-Wärmetauscher zurückgegriffen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Luft-Abgas-Wärmetauscher im Abluftstrom des Brennkraftmaschinen-Kühlsystems angeordnet. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dem Luft-Abgas-Wärmetauscher entlang zumindest eines Teils des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine anzuordnen, wobei zwischen dem Luft-Abgas-Wärmetauscher und dem Zylinderkopf ein Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher für die öl- oder luftgekühlte Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dabei ist es weiterhin so, dass das Kühlluftgebläse den Kühlluftstrom entlang des Zylinderkopfs und/oder durch einen Teil des Zylinderkopfs hindurch fördert, wobei ein Teilstrom der geförderten Kühlluft zunächst durch den Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher und anschließend durch den Luft-Abgas-Wärmetauscher gefördert wird. Hierbei braucht - wenn überhaupt - nur die Förderleistung des Kühlluftgebläses an den geringfügig erhöhten Strömungswiderstand durch den zusätzlichen Luft-Abgas-Wärmetauscher angepasst zu werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäß ausgestaltete Brennkraftmaschine, die eine selbstzündende, vierzylindrige Brennkraftmaschine ist. Die Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse 1 auf, das nach unten von einer Ölwanne 2 begrenzt wird. In dem Kurbelgehäuse 1 ist eine Kurbelwelle gelagert, an der vier Pleuel angelenkt sind, die entsprechend vier Kolben tragen. Die Kolben sind in Zylindern, die Bestandteil des Kurbelgehäuses sind, bewegbar und zwischen den Kolben und einem die Zylinder abdeckenden Zylinderkopf ist ein jeweils ein Arbeitsraum gebildet. Dem Arbeitsraum ist über eine Gaswechseleinrichtung in Form von zumindest einem Einlassventil Frischgas (Brennluft) aus einer Frischgasleitung in Form einer Ansaugleitung oder Ladeluftleitung 3 zuführbar sowie Abgas ist über zumindest ein Auslassventil in eine unter der Ladeluftleitung 3 angeordnete Abgasleitung abführbar.
Die Kurbelwelle treibt über einen hinter einem Schutzgehäuse 4 angeordneten Zahnriemen eine Nockenwelle an, die die Betätigungsnocken für die Gaswechseleinrichtungen und Nocken für Einspritzpumpenelemente trägt, wobei die Einspritzpumpenelemente in etwa parallel zu den einzelnen Zylindern hinter einer Abdeckhaube 5 angeordnet sind. Diese Einspritzpumpenelemente sind über kurze Einspritzleitungen mit in dem Zylinderkopf angeordneten Einspritzventilen, die in die einzelnen Arbeitsräume hineinragen, verbunden.
Vor dem Schutzgehäuse 4 ist auf der Kurbelwelle ein Keilriemenrad 6 montiert, das über einen Keilriemen 7 ein Kühlluftgebläse 8 antreibt. In das Kühlluftgebläse 8 ist eine Lichtmaschine integriert.
Unterhalb der Abdeckhaube 5 sind an der Kurbelgehäusewand verschiedene Ölanschlüsse 9 (beispielsweise für einen Fahrzeuginnenraum-Wärmetauscher) sowie ein Ölfilter 10 angeordnet. Seitlich neben den Ölanschlüssen 9 ist ein Kraftstofffilter 11 und davorliegend ein Öleinfüllstutzen 12 sowie ein Ölpeilstab 13 angeordnet.
Die dargestellte Brennkraftmaschine ist öl-/luftgekühlt und das Kühlluftgebläse 8 fördert die Kühlluft entlang der Zylinderreihe und entlang dem Zylinderkopf. Ein Teilstrom der geförderten Kühlluft wird durch einen im Bereich des Zylinderkopfs angeordneten Luft-Öl-Wärmetauscher geleitet, wobei oberhalb dieses Wärmetauschers ein Luft-Abgas-Wärmetauscher 14 angeordnet ist, durch den die Kühlluft ebenfalls hindurchströmt und nach oben in die Umgebung austritt. Der Luft-Abgas-Wärmetauscher weist Endkästen 15a, 15b auf, wobei der Endkasten 15a über eine Leitung 16 mit der Ladeluftleitung 3 verbunden ist. Diese Leitung 16 und der Luft-Abgas-Wärmetauscher 14 insgesamt sind ein Teil einer Abgasrückführleitung, wobei der Endkasten 15b mit der Abgasleitung über ein Regelventil verbunden ist. Das Abgas strömt folglich über den Endkasten 15b in den Luft-Abgas-Wärmetauscher 14, wird gekühlt, und gelangt über den Endkasten 15a und die Leitung 16 in die Ladeluftleitung 3. Diese Ausbildung und Anordnung des Luft-Abgas-Wärmetauschers 14 an dem Zylinderkopf oberhalb des Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschers stellt eine sehr kompakte Ausbildung dar, die die äußeren Abmessungen der Brennkraftmaschine nicht oder nur unwesentlich beeinflusst. Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, den Luft-Abgas-Wärmetauscher neben dem Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher innerhalb der vorhandenen zylinderkopfseitigen Außenkonturen der Brennkraftmaschine anzuordnen.

Claims (6)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum über Gaswechseleinrichtungen Frischgas aus einer Frischgasleitung zuführbar sowie Abgas in eine Abgasleitung abführbar ist und wobei die Abgasleitung und die Frischgasleitung über eine luftgekühlte Rückführleitung verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung in einem Teilbereich als Luft-Abgas-Wärmetauscher (14) ausgebildet direkt an der Brennkraftmaschine angeordnet ist und dass der Luft-Abgas-Wärmetauscher (14) von einem vorhandenen Kühlluftstrom der Brennkraftmaschine durchströmt ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom von einem in die Brennkraftmaschine integrierten Kühlluftgebläse (8) gefördert wird.
  3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Abgas-Wärmetauscher (14) im Abluftstrom des Brennkraftmaschinen-Kühlsystems angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine luft- und/oder ölgekühlt ist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Abgas-Wärmetauscher (14) entlang zumindest eines Teils des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine angeordnet ist
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Luft-Abgas-Wärmetauscher (14) und dem Zylinderkopf ein Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher für öl- und/oder luftgekühlte Brennkraftmaschinen ist.
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