EP1493914A1 - Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1493914A1
EP1493914A1 EP04015453A EP04015453A EP1493914A1 EP 1493914 A1 EP1493914 A1 EP 1493914A1 EP 04015453 A EP04015453 A EP 04015453A EP 04015453 A EP04015453 A EP 04015453A EP 1493914 A1 EP1493914 A1 EP 1493914A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
gas recirculation
recirculation valve
piston
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04015453A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Geist
Thomas Kaiser
Berndt Schütz
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
    • F02M26/68—Closing members; Valve seats; Flow passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine, in particular in V-form with exhaust gas recirculation according to the preamble of claim 1.
  • DE 43 25 600 A1 is a supercharged internal combustion engine with at least two exhaust gas turbochargers known whose exhaust gas turbines each arranged in a separate exhaust pipe are, wherein the cross section of each exhaust pipe downstream of the Exhaust gas turbine via a valve element as a function of Operating parameters of the internal combustion engine is controllable.
  • a disadvantage of the described internal combustion engine is in particular that the cylinder banks and the exhaust pipes through the rotary valve are not completely separated from each other, but this depending on the position only one of the exhaust pipes closes while in the open exhaust pipe pressure oscillations can occur, which is in the respective Continue cylinder bank.
  • an exhaust gas recirculation valve for the exhaust gas recirculation of an internal combustion engine in particular an internal combustion engine in V-form, indicate at which the exhaust gas is taken from two cylinder banks, wherein the two cylinder banks and the exhaust pipes at one Closed position of the exhaust gas recirculation valve on the exhaust side are separated.
  • the exhaust gas recirculation valve according to the invention is characterized characterized in that the valve stem with a valve plate and a piston formed thereon is in communication, wherein this piston in a closed position of the exhaust gas recirculation valve the inlet openings are separated from each other.
  • the exhaust gas recirculation valve in an open position a connection the exhaust pipes and the cylinder banks provides.
  • the piston is in one formed in a base of the exhaust gas recirculation valve Cylinder out, being between a wall of the cylinder and the housing are formed two ribs.
  • two chambers are formed in the base, through the wall of the cylinder, the housing and the ribs are limited, and one of the inlet openings opens into one the chambers, wherein the chambers in a flow direction through the pistons are completed.
  • a gap is between the piston and the wall of the cylinder, which is so dimensioned is that the piston movement is damped.
  • Figs. 1A to 1C show various views of one According to the invention configured exhaust gas recirculation valve. 1
  • the exhaust gas recirculation valve 1 In the exhaust gas recirculation valve 1 according to the invention two exhaust gas streams from two cylinder banks of an internal combustion engine in V-construction merged and in a common intake manifold initiated. The exhaust gas flows must be closed Exhaust gas recirculation valve 1 be separated. The pressure pulsations, which by opening the exhaust valves of each Cylinders arise in the cylinder banks, allowed the exhaust gas recirculation valve 1 do not vibrate.
  • the inventively embodied exhaust gas recirculation valve 1 comprises essentially a gas-conducting housing 2, which two Inlet openings 3, 4 and an outlet opening 5 has.
  • the Inlet openings 3 and 4 are visible in FIGS. 1A and 1C, which Outlet opening 5 in Fig. 1A and 1B.
  • the inlet openings 3 and 4 are arranged in a base 12 of the gas-conducting housing 2.
  • the outlet opening 5 can for better connection to the Not shown suction tube formed nozzle-shaped be.
  • Fig. 1C is a plan view of the exhaust gas recirculation valve. 1 shown in which a later described in more detail valve stem 7 can be seen through a recess 18. Not one further illustrated valve drive is at least partially in arranged the recess 18 and closes this against the Environment.
  • FIGS. 1A to 1C 1 are sections along different Planes through the exhaust gas recirculation valve shown in FIGS. 1A to 1C 1 and a section in the area E shown.
  • Fig. 2A shows a section along that in Fig. 1B with A-A designated line.
  • the valve arrangement 6 comprises the already further above-mentioned valve stem 7, a valve plate 8 and a Piston 9.
  • the valve stem 7 is in a recess 10th guided, which is formed in the housing 2.
  • the valve stem 7 can be integrally formed with the valve disc 8 or connected as a separate component with this form-fitting be.
  • the valve disk 8 is part of a piston 9, which is hollow formed and guided in a cylinder 11.
  • the Piston 9 can be used as a separate component or in one piece with the Valve disc 8 may be formed.
  • the cylinder 11 is in one Base 12 of the exhaust gas recirculation valve 1 is formed.
  • the housing 2 has two Ribs 13, which between the inlet openings 3 and 4 are formed and an interior 14 of the exhaust gas recirculation valve 1 split into two chambers 15. Is the Pistons 9 in the position shown in FIGS. 2A and 2B are the two chambers 15 separated from each other.
  • Fig. 2C is a section on the inflow side of the piston 9 through the base 12 of the exhaust gas recirculation valve. 1 placed.
  • Fig. 2C is a section on the inflow side of the piston 9 through the base 12 of the exhaust gas recirculation valve. 1 placed.
  • FIG. 2D shows a further section through the housing 2, FIG. which is downstream of the section shown in Fig. 2C is placed through the exhaust gas recirculation valve 1.
  • the Wall of the cylinder 11 to see in supervision, the chambers 15th However, they are still separated from each other by the piston 9.
  • the two chambers 15 are connected to each other, and exhaust from both exhaust pipes may be the exhaust gas recirculation valve 1 flow through.
  • Gap 16 is dimensioned so that on the one hand the Leakage can be kept sufficiently low and on the other hand a clamping of the piston 9 in the cylinder 11 is prevented can be. About the extent of the gap 16, the attenuation of the Valve disc 8 realized and adjusted.
  • Fig. 2E is the designated in Fig. 2B with E cutout shown enlarged.
  • An edge 17 of the cylinder 11 is in this case designed so that the piston 9 during its movement along it grazes and deposits in the area of the piston 9, which can be caused by particles in the exhaust gas, be stripped off. As a result, the formation of encrustations, which lead to jamming of the piston 9 in the cylinder 11 could be avoided.
  • the advantages of the exhaust gas recirculation valve 1 according to the invention lie especially in the simple realization of simultaneous Control of exhaust gas recirculation and merging of two exhaust streams, without being switched off exhaust gas recirculation an overflow is possible.
  • the inventive Design allows by the piston 9, vibrations of the To prevent valve disc 8.
  • the damping can be set about the play of the piston 9.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

2.1. Es wird ein Abgasrückführventil (1) vorgeschlagen, mit einem Gehäuse (2) und einem über einen Verstellantrieb verstellbaren Ventilteil, welches einen in dem Gehäuse geführten Ventilschaft (7) aufweist, sowie mit zwei Einlassöffnungen (3, 4) und einer Auslassöffnung (5), welche im Innern des Gehäuses (2) miteinander verbindbar sind. 2.2. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ventilschaft (7) mit einem Ventilteller (8) und einem daran ausgebildeten Kolben (9) in Verbindung steht, wobei der Kolben (9) in einer Geschlossen-Stellung des Abgasrückführventils (1) die Einlassöffnungen (3, 4) voneinander trennt. 2.3. Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine insbesondere in V-Form mit Abgasrückführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 43 25 600 A1 ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Abgasturboladern bekannt, deren Abgasturbinen jeweils in einer separaten Abgasleitung angeordnet sind, wobei der Querschnitt jeder Abgasleitung stromab der Abgasturbine über ein Ventilelement in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuerbar ist. Zur Reduzierung des Bauaufwandes sowie zur Reduzierung der Kräfte zur Betätigung des Ventilelements wird in der DE 43 25 600 A1 vorgeschlagen, die beiden Abgasleitungen stromab der Abgasturbinen in eine gemeinsame Sammelleitung übergehen zu lassen und das Ventilelement in einem im Bereich der Zusammenführung der beiden Abgasleitungen angeordneten, die Querschnitte der beiden Abgasleitungen nacheinander steuernden Drehschieber auszubilden.
Nachteilig bei der beschriebenen Brennkraftmaschine ist insbesondere, dass die Zylinderbänke und die Abgasleitungen durch den Drehschieber nicht vollständig voneinander getrennt werden, sondern dieser je nach Stellung nur eine der Abgasleitungen schließt, während in der jeweils offenen Abgasleitung Druckschwingungen auftreten können, welche sich in die jeweilige Zylinderbank fortsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Abgasrückführventil für die Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine in V-Form, anzugeben, bei welcher das Abgas beiden Zylinderbänken entnommen wird, wobei die beiden Zylinderbänke und die Abgasleitungen bei einer Geschlossen-Stellung des Abgasrückführventils abgasseitig getrennt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Abgasrückführventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Abgasrückführventil zeichnet sich dabei dadurch aus, dass der Ventilschaft mit einem Ventilteller und einem daran ausgebildeten Kolben in Verbindung steht, wobei dieser Kolben in einer Geschlossen-Stellung des Abgasrückführventils die Einlassöffnungen voneinander trennt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abgasrückführventil in einer Offen-Stellung eine Verbindung der Abgasleitungen und der Zylinderbänke vorsieht.
In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben in einem in einem Sockel des Abgasrückführventils ausgebildeten Zylinder geführt, wobei zwischen einer Wandung des Zylinders und dem Gehäuse zwei Rippen ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise sind in dem Sockel zwei Kammern ausgebildet, die durch die Wandung des Zylinders, das Gehäuse und die Rippen begrenzt sind, und je eine der Einlassöffnungen mündet in eine der Kammern, wobei die Kammern in einer Abströmrichtung durch den Kolben abgeschlossen sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Kolben und der Wandung des Zylinders ein Spalt ausgebildet, welcher so dimensioniert ist, dass die Kolbenbewegung gedämpft wird.
In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Wandung des Zylinders eine Kante vorgesehen, welche Ablagerungen am Kolben abstreift.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und einem zugehörigen Beispiel näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1A-C
verschiedene Ansichten eines Abgasrückführventils eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zur Anwendung in einer Brennkraftmaschine, und
Fig. 2A-E
Schnitte in verschiedenen Ebenen durch das in Fig. 1A bis 1C dargestellte erfindungsgemäß ausgestaltete Abgasrückführventil.
Die Fig. 1A bis 1C zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäß ausgestalteten Abgasrückführventils 1.
In dem Abgasrückführventil 1 werden erfindungsgemäß zwei Abgasströme aus zwei Zylinderbänken einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise zusammengeführt und in ein gemeinsames Saugrohr eingeleitet. Dabei müssen die Abgasströme bei geschlossenem Abgasrückführventil 1 getrennt sein. Die Druckpulsationen, welche durch das Öffnen der Auslassventile der einzelnen Zylinder in den Zylinderbänken entstehen, dürfen das Abgasrückführventil 1 nicht zum Schwingen bringen.
Bekannt sind Lösungen mit zwei Ventiltellern bzw. Schieberegler, welche einerseits eine aufwändige und damit fehleranfällige Bauweise aufweisen. Andererseits sind Abgasrückführventile 1 mit zwei Ventiltellern anfälliger gegenüber den Schwingungen der Abgasströme.
Das erfindungsgemäß ausgestaltete Abgasrückführventil 1 umfasst im wesentlichen ein gasführendes Gehäuse 2, welches zwei Einlassöffnungen 3, 4 und eine Auslassöffnung 5 aufweist. Die Einlassöffnungen 3 und 4 sind in Fig. 1A und 1C sichtbar, die Auslassöffnung 5 in Fig. 1A und 1B. Die Einlassöffnungen 3 und 4 sind in einem Sockel 12 des gasführenden Gehäuses 2 angeordnet. Die Auslassöffnung 5 kann zum besseren Anschluss an das nicht näher dargestellte Saugrohr stutzenförmig ausgebildet sein.
In Fig. 1C ist eine Aufsicht auf das Abgasrückführventil 1 dargestellt, bei welcher ein später näher beschriebener Ventilschaft 7 durch eine Ausnehmung 18 erkennbar ist. Ein nicht weiter dargestellter Ventilantrieb ist zumindest teilweise in der Ausnehmung 18 angeordnet und schließt diese gegenüber der Umgebung ab.
In den Fig. 2A bis 2E sind Schnitte entlang verschiedener Ebenen durch das in den Fig. 1A bis 1C dargestellte Abgasrückführventil 1 sowie ein Ausschnitt im Bereich E dargestellt.
Fig. 2A zeigt einen Schnitt entlang der in Fig. 1B mit A-A bezeichneten Linie. In dem Gehäuse 2 ist eine Ventilanordnung 6 ausgebildet. Die Ventilanordnung 6 umfasst den bereits weiter oben erwähnten Ventilschaft 7, einen Ventilteller 8 und einen Kolben 9. Der Ventilschaft 7 ist dabei in einer Ausnehmung 10 geführt, welche in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist. Der Ventilschaft 7 kann mit dem Ventilteller 8 einstückig ausgebildet oder als getrenntes Bauteil mit diesem formschlüssig verbunden sein. Der Ventilteller 8 ist Teil eines Kolbens 9, welcher hohl ausgebildet und in einem Zylinder 11 geführt ist. Auch der Kolben 9 kann als separates Bauteil oder einstückig mit dem Ventilteller 8 ausgebildet sein. Der Zylinder 11 ist in einem Sockel 12 des Abgasrückführventils 1 ausgebildet. In dem Gehäuse 2 ist abströmseitig des Kolbens 9 bzw. des Ventiltellers 8 ein ringförmiger Ventilsitz 20 ausgebildet, welcher so gestaltet ist, dass er im Dauerbetrieb des Abgasrückführventils 1 verschleißfrei bleibt und ein Kleben des Ventiltellers am Ventilsitz 20 verhindert wird.
Wie aus Fig. 2B bis 2D ersichtlich, weist das Gehäuse 2 zwei Rippen 13 auf, welche zwischen den Einlassöffnungen 3 und 4 ausgebildet sind und einen Innenraum 14 des Abgasrückführventils 1 in zwei Kammern 15 aufteilen. Befindet sich der Kolben 9 in der in Fig. 2A und 2B gezeigten Stellung, sind die beiden Kammern 15 voneinander getrennt.
Zur Verdeutlichung dienen die beiden in Fig. 2C und 2D dargestellten Schnitte. In Fig. 2C ist ein Schnitt zuströmseitig des Kolbens 9 durch den Sockel 12 des Abgasrückführventils 1 gelegt. Man erkennt die im Gehäuse 2 ausgebildeten Kammern 15, die die Kammern 15 trennenden Rippen 13 sowie die Wandung des Zylinders 11.
Fig. 2D zeigt einen weiteren Schnitt durch das Gehäuse 2, welcher abströmseitig des in Fig. 2C dargestellten Schnitts durch das Abgasrückführventil 1 gelegt ist. Hierbei ist die Wandung des Zylinders 11 in Aufsicht zu sehen, die Kammern 15 sind jedoch immer noch durch den Kolben 9 voneinander getrennt.
Wird der Kolben 9 durch den weiter oben erwähnten, nicht weiter dargestellten Verstellantrieb in den Zylinder 11 hineingefahren, werden die beiden Kammern 15 miteinander verbunden, und Abgas aus beiden Abgasleitungen kann das Abgasrückführventil 1 durchströmen.
Ein zwischen dem Kolben 9 und dem Zylinder 11 ausgebildeter Spalt 16 ist dabei so dimensioniert, dass einerseits die Leckage ausreichend gering gehalten werden kann und andererseits einem Klemmen des Kolbens 9 im Zylinder 11 vorgebeugt werden kann. Über das Maß des Spalts 16 wird die Dämpfung des Ventiltellers 8 realisiert und eingestellt.
In Fig. 2E ist der in Fig. 2B mit E bezeichnete Ausschnitt vergrößert dargestellt. Eine Kante 17 des Zylinders 11 ist dabei so ausgebildet, dass der Kolben 9 bei seiner Bewegung daran entlang streift und Ablagerungen im Bereich des Kolbens 9, welche durch Partikel im Abgas verursacht werden können, abgestreift werden. Dadurch kann die Bildung von Verkrustungen, welche zum Verklemmen des Kolbens 9 im Zylinder 11 führen könnten, vermieden werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils 1 liegen insbesondere in der einfachen Realisierung der gleichzeitigen Regelung der Abgasrückführung und des Zusammenführens von zwei Abgasströmen, ohne dass bei abgeschalteter Abgasrückführung ein Überströmen möglich ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht durch den Kolben 9, Schwingungen des Ventiltellers 8 zu verhindern. Zusätzlich kann die Dämpfung über das Spiel des Kolbens 9 eingestellt werden.

Claims (13)

  1. Abgasrückführventil (1) mit einem Gehäuse (2) und einem über einen Verstellantrieb verstellbaren Ventilteil, das einen in dem Gehäuse (2) geführten Ventilschaft (7) aufweist, sowie zwei Einlassöffnungen (3, 4) und einer Auslassöffnung (5), welche im Innern des Gehäuses (2) miteinander verbindbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (7) mit einem Ventilteller (8) und einem daran ausgebildeten Kolben (9) in Verbindung steht, wobei der Kolben (9) in einer Geschlossen-Stellung des Abgasrückführventils (1) die Einlassöffnungen (3, 4) voneinander trennt.
  2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Geschlossen-Stellung des Abgasrückführventils (1) die Einlassöffnungen (3, 4) und die Auslassöffnung (5) voneinander getrennt sind.
  3. Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) in einem in einem Sockel (12) des Abgasrückführventils (1) ausgebildeten Zylinder (11) geführt ist.
  4. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) abströmseitig des Kolbens (9) ein Ventilsitz (20) vorgesehen ist.
  5. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Wandung (19) des Zylinders (11) und dem Gehäuse (2) zwei Rippen (13) ausgebildet sind.
  6. Abgasrückführventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sockel (12) zwei Kammern (15) ausgebildet sind, die durch die Wandung (19) des Zylinders (11), das Gehäuse (2) und die Rippen (13) begrenzt sind.
  7. Abgasrückführventil nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass je eine der Einlassöffnungen (3, 4) in eine der Kammern (15) einmündet.
  8. Abgasrückführventil nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (15) in einer Abströmrichtung durch den Kolben (9) abgeschlossen sind.
  9. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) durch den Verstellantrieb in den Zylinder (11) in Richtung auf die Einlassöffnungen (3, 4) verschiebbar ist.
  10. Abgasrückführventil nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einer Offen-Stellung des Abgasrückführventils (1) die Einlassöffnungen (3, 4) und die Auslassöffnung (5) miteinander verbunden sind.
  11. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolben (9) und der Wandung (19) des Zylinders (11) ein Spalt (16) ausgebildet ist.
  12. Abgasrückführventil nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (19) des Zylinders (11) eine den Spalt (16) verengende Kante (17) aufweist.
  13. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9), der Ventilteller (8) und der Ventilschaft (7) einstückig ausgebildet sind.
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