EP1544450A2 - Abgasrückführ-Regelung mit mechanischer Temperaturregelung - Google Patents

Abgasrückführ-Regelung mit mechanischer Temperaturregelung Download PDF

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EP1544450A2 EP04025856A EP04025856A EP1544450A2 EP 1544450 A2 EP1544450 A2 EP 1544450A2 EP 04025856 A EP04025856 A EP 04025856A EP 04025856 A EP04025856 A EP 04025856A EP 1544450 A2 EP1544450 A2 EP 1544450A2
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    • F02M2026/004—EGR valve controlled by a temperature signal or an air/fuel ratio (lambda) signal

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a suction line for supplying the intake air to the individual combustion chambers, with an exhaust pipe for removing the exhaust gases from the combustion chambers and with a connecting the suction pipe and the exhaust pipe Exhaust gas recirculation line, wherein in the exhaust pipe a the Return of exhaust gas through the exhaust gas recirculation line controlling Temperature sensor is arranged.
  • Such an internal combustion engine is known from DE 199 12 317 C2.
  • a central electronic control device provided in addition to the temperature the amount of fresh air supplied, the temperature of the recirculated Exhaust gas also the temperature of the total supplied Mixture quantity determined.
  • Such exhaust gas recirculation control is also referred to as EGR regulation.
  • the invention is based on the object, an internal combustion engine with an EGR control according to the preamble of claim 1 create that without electronic control device, without control motors and manages without electrical measuring sensors.
  • the temperature sensor is a mechanical thermocouple whose temperature-dependent deflection is an exhaust flap mechanically controls is an EGR control without electronic control device, without control motors and without electrical measuring sensors created.
  • This EGR regulation is based solely on the Controlled variable exhaust gas temperature, which however is directly load-dependent.
  • Such EGR control according to the invention is in particular for such internal combustion engines interesting, which does not have electronic Have engine governor, but where the injection pump of a mechanical regulator is controlled.
  • thermocouple in the exhaust pipe is in Flow direction before the exhaust gas removal of the exhaust gas recirculation line arranged.
  • the exhaust valve arranged in the exhaust gas recirculation line, preferably before Entry into the intake line.
  • the exhaust valve in the exhaust pipe in the flow direction behind the branch arranged the exhaust gas recirculation line. This leaves the exhaust gas recirculation line always connected to the suction line. Will through Close the exhaust flap, the exhaust back pressure in the exhaust pipe increases, more exhaust gas is returned to the intake manifold accordingly.
  • thermocouple is a bimetallic spring or a Memory spring.
  • the internal combustion engine is a self-igniting Internal combustion engine.
  • Figure 1 shows a section of an internal combustion engine 1. Im Only the parts relevant to the invention will be described below.
  • the intake air passes via an intake passage 2 via not shown here Gas exchange valves in the individual combustion chambers 3 of the internal combustion engine 1.
  • the intake pipe 2 adjacent is an exhaust pipe 4 provided, via which the exhaust gases from the combustion chambers. 3 are also removed via not shown gas exchange valves.
  • an exhaust valve 7 is arranged, with the Passage cross section of the exhaust gas recirculation line 5 is adjustable.
  • thermocouple 6 As a temperature sensor.
  • the thermocouple 6 is here in the exhaust pipe 4 in the flow direction before the exhaust gas removal 8 the exhaust gas recirculation line 5 is arranged.
  • a thermocouple 6 comes preferably a bimetallic spring or a memory spring in question.
  • to Control of the exhaust valve 7 is the temperature-dependent mechanical Deflection of the thermocouple 6 with the exhaust valve 7 so connected to the exhaust flap 7 by the deflection of the Thermocouple 6 is controlled or controlled.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of an EGR control, in an exhaust flap 7 in the flow direction behind the exhaust gas removal 8 of the exhaust gas recirculation line 5 is arranged.
  • the intake air passes via an intake passage 2 via not shown here Gas exchange valves in the individual combustion chambers 3 of the internal combustion engine 1.
  • the intake pipe 2 adjacent is an exhaust pipe 4 provided, via which the exhaust gases from the combustion chambers. 3 are also removed via not shown gas exchange valves.
  • the exhaust gas recirculation line 5 always remains connected to the intake passage 2 with its full passage cross-section. Is by closing the exhaust valve 7, the exhaust back pressure increases in the exhaust pipe 4, is correspondingly more Exhaust gas returned to the intake.
  • thermocouple is preferably a bimetallic spring or a memory spring.
  • Exhaust flap 7 may be known for engine braking devices exhaust flap be used.
  • the internal combustion engine 1 is preferably a self-igniting internal combustion engine (Diesel engine), especially for use as stationary Motor, preferably for driving a generator for generating electricity.
  • Diesel engine a self-igniting internal combustion engine
  • the internal combustion engine is air-cooled and has an injection system on, which has a mechanical regulator for controlling the Injection has.
  • Figure 3 shows an exhaust gas recirculation line 5 made of gray cast iron with a Inner 9 and outer ribbing 10 in plan view and longitudinal and cross section.
  • the outer ribbing 10 is in this embodiment of itself in the radial direction of the exhaust gas recirculation line 5 extending and on the outer circumference circumferential rib rings 11.
  • the individual Rib rings 11 are arranged one behind the other with the same distance.
  • the inner ribbing 9 consists of one behind the other in the longitudinal direction arranged rib rings 12. These rib rings 12 are each from individual in the longitudinal direction and radially inward extending ribs 14. The size of these ribs 14, i. their Length in the longitudinal direction is the same for all ribs.
  • the ribs 14a of a rib ring 12a offset to the ribs 14b of its adjacent rib ring 12b arranged. This offset is half the distance between two adjacent ribs 14 of a rib ring 12th
  • Each rib ring 12 preferably consists of ten to twenty-two at the same distance on the inner circumference arranged ribs 14th In this preferred embodiment in FIG. 3, each one exists Rib ring 12 of sixteen at the same distance on the inner circumference arranged ribs 14th
  • the reference numeral 13 denotes a connecting flange, which - as shown - as a screw or even for example can be designed as a plug-in flange.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine AGR-Regelung mit mechanischer Temperaturregelung. Eine derartige AGR-Regelung wird an Brennkraftmaschinen (1) mit einer Ansaugleitung (2) zur Zuführung der Ansaugluft zu den einzelnen Brennräumen (3), mit einer Abgasleitung (4) zur Abführung der Abgase aus den Brennräumen (3) und mit einer die Ansaugleitung (2) und die Abgasleitung (4) verbindenden Abgasrückführleitung (5) verwendet, wobei in der Abgasleitung (4) ein Temperatursensor angeordnet ist, dessen Temperaturwert zur Steuerung der durch die Abgasrückführleitung (5) rückgeführten Abgase verwendet wird. Erfindungsgemäß ist der Temperatursensor ein mechanisches Thermoelement (6), dessen temperaturabhängige Auslenkung eine Abgasklappe (7) mechanisch steuert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Ansaugleitung zur Zuführung der Ansaugluft zu den einzelnen Brennräumen, mit einer Abgasleitung zur Abführung der Abgase aus den Brennräumen und mit einer die Ansaugleitung und die Abgasleitung verbindenden Abgasrückführleitung, wobei in der Abgasleitung ein die Rückführung von Abgas durch die Abgasrückführleitung steuernder Temperatursensor angeordnet ist.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 199 12 317 C2 bekannt. Zur Steuerung eines Abgasrückführventils ist hier eine zentrale elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, die neben der Temperatur der zugeführten Frischluftmenge, der Temperatur der rückgeführten Abgasmenge auch die Temperatur der insgesamt zugeführten Gemischmenge ermittelt. Eine derartige Abgasrückführregelung wird auch als AGR-Regelung bezeichnet.
Nachteilig hieran ist, dass unter anderem immer eine elektronische Steuereinrichtung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkraftmaschine mit einer AGR-Regelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die ohne elektronische Steuereinrichtung, ohne Steuermotoren und ohne elektrische Messsensoren auskommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der Temperatursensor ein mechanisches Thermoelement ist, dessen temperaturabhängige Auslenkung eine Abgasklappe mechanisch steuert, ist eine AGR-Regelung ohne elektronische Steuereinrichtung, ohne Steuermotoren und ohne elektrische Messsensoren geschaffen. Diese AGR-Regelung basiert einzig allein auf der Regelgröße Abgastemperatur, die jedoch direkt lastabhängig ist.
Eine derartige erfindungsgemäße AGR-Regelung ist insbesondere für solche Brennkraftmaschinen interessant, die keinen elektronischen Motorregler haben, sondern bei denen die Einspritzpumpe von einem mechanischen Regler gesteuert wird.
Erfindungsgemäß ist das Thermoelement in der Abgasleitung in Strömungsrichtung vor der Abgasentnahme der Abgasrückführleitung angeordnet.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Abgasklappe in der Abgasrückführleitung angeordnet, bevorzugt vor dem Eintritt in die Ansaugleitung.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Abgasklappe in der Abgasleitung in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung der Abgasrückführleitung angeordnet. Hierbei bleibt die Abgasrückführleitung immer mit der Ansaugleitung verbunden. Wird durch Schließen der Abgasklappe der Abgasgegendruck in der Abgasleitung erhöht, wird entsprechend mehr Abgas in die Ansaugleitung zurückgeführt.
Bevorzugt ist das Thermoelement eine Bimetallfeder oder eine Memoryfeder.
Als Abgasklappen können die für Motorbremsvorrichtungen bekannten Abgasklappen verwendet werden.
Erfindungsgemäß ist die Brennkraftmaschine eine selbstzündende Brennkraftmaschine.
Bevorzugt ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen als stationärer Motor, insbesondere zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind. Es zeigen:
Fig.1
eine Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer AGR-Regelung, die eine Abgasklappe in der Abgasrückführleitung aufweist,
Fig.2
eine Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer AGR-Regelung, die eine Abgasklappe in der Abgasleitung aufweist und
Fig.3
eine Abgasrückführleitung aus Grauguss mit einer Innen- und Außenverrippung in Draufsicht und Längs- und Querschnitt.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Brennkraftmaschine 1. Im Folgenden werden nur die für die Erfindung relevanten Teile beschrieben.
Die Ansaugluft gelangt über eine Ansaugleitung 2 über hier nicht gezeigte Gaswechselventile in die einzelnen Brennräume 3 der Brennkraftmaschine 1. Der Ansaugleitung 2 benachbart ist eine Abgasleitung 4 vorgesehen, über die die Abgase aus den Brennräumen 3 gleichfalls über nicht gezeigte Gaswechselventile abgeführt werden.
Eine Abgasrückführleitung 5, ausgehend von einer Abgasentnahme 8 an der Abgasleitung 4, verbindet die Abgasleitung 4 mit der Ansaugleitung 2. In der Abgasrückführleitung 5, vor deren Eintritt in die Ansaugleitung 2, ist eine Abgasklappe 7 angeordnet, mit der der Durchlassquerschnitt der Abgasrückführleitung 5 regelbar ist.
Gesteuert wird diese Abgasklappe 7 von einem mechanischen Thermoelement 6 als Temperatursensor. Das Thermoelement 6 ist dabei in der Abgasleitung 4 in Strömungsrichtung vor der Abgasentnahme 8 der Abgasrückführleitung 5 angeordnet. Als Thermoelement 6 kommt bevorzugt eine Bimetallfeder oder eine Memoryfeder in Frage. Zur Steuerung der Abgasklappe 7 ist die temperaturabhängige mechanische Auslenkung des Thermoelements 6 mit der Abgasklappe 7 derart verbunden, dass die Abgasklappe 7 durch die Auslenkung des Thermoelements 6 geregelt bzw. gesteuert wird.
Da die Abgastemperatur direkt lastabhängig ist, ist mit dieser AGR-Regelung eine rein mechanische Regelung geschaffen, bei der unter anderem keine elektronische Steuereinrichtung erforderlich ist.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer AGR-Regelung, bei der eine Abgasklappe 7 in Strömungsrichtung hinter der Abgasentnahme 8 der Abgasrückführleitung 5 angeordnet ist.
Die Ansaugluft gelangt über eine Ansaugleitung 2 über hier nicht gezeigte Gaswechselventile in die einzelnen Brennräume 3 der Brennkraftmaschine 1. Der Ansaugleitung 2 benachbart ist eine Abgasleitung 4 vorgesehen, über die die Abgase aus den Brennräumen 3 gleichfalls über nicht gezeigte Gaswechselventile abgeführt werden.
Eine Abgasrückführleitung 5, ausgehend von einer Abgasentnahme 8 an der Abgasleitung 4, verbindet die Abgasleitung 4 mit der Ansaugleitung 2. Zum Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 1 ist bei dieser Ausführungsform die Abgasklappe 7 in der Abgasleitung 4 in Strömungsrichtung hinter der Abgasentnahme 8 der Abgasrückführleitung 5 angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform bleibt die Abgasrückführleitung 5 immer mit ihrem vollen Durchlassquerschnitt mit der Ansaugleitung 2 verbunden. Wird durch Schließen der Abgasklappe 7 der Abgasgegendruck in der Abgasleitung 4 erhöht, wird entsprechend mehr Abgas in die Ansaugleitung zurückgeführt.
Wie schon in der Beschreibung zu Figur 1 ausgeführt, ist das Thermoelement bevorzugt eine Bimetallfeder oder eine Memoryfeder. Als Abgasklappe 7 kann eine für Motorbremsvorrichtungen bekannte Abgasklappe verwendet werden.
Die Brennkraftmaschine 1 ist bevorzugt eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Dieselmotor), insbesondere zur Verwendung als stationärer Motor, bevorzugt zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung. Die Brennkraftmaschine ist luftgekühlt und weist ein Einspritzsystem auf, das einen mechanischen Regler zur Steuerung der Einspritzung aufweist.
Figur 3 zeigt eine Abgasrückführleitung 5 aus Grauguss mit einer Innen- 9 und Außenverrippung 10 in Draufsicht und Längs- und Querschnitt.
Die Außenverrippung 10 besteht in dieser Ausführungsform aus sich in radialer Richtung der Abgasrückführleitung 5 erstreckenden und auf dem Außenumfang umlaufenden Rippenringen 11. Die einzelnen Rippenringe 11 sind dabei hintereinander mit gleichem Abstand angeordnet.
Die Innenverrippung 9 besteht aus in Längsrichtung hintereinander angeordneten Rippenringen 12. Diese Rippenringe 12 bestehen jeweils aus einzelnen sich in Längsrichtung und radial nach innen erstreckenden Rippen 14. Die Größe dieser Rippen 14, d.h. deren Länge in Längsrichtung ist bei allen Rippen gleich.
Zur besseren Kühlung sind die Rippen 14a eines Rippenringes 12a zu den Rippen 14b seines benachbarten Rippenringes 12b versetzt angeordnet. Dieser Versatz beträgt dabei den halben Abstand zwischen zwei benachbarten Rippen 14 eines Rippenringes 12.
Bevorzugt besteht jeder Rippenring 12 aus zehn bis zweiundzwanzig im gleichen Abstand auf dem Innenumfang angeordneten Rippen 14. Bei dieser in der Figur 3 bevorzugten Ausführungsform besteht jeder Rippenring 12 aus sechzehn im gleichen Abstand auf dem Innenumfang angeordneten Rippen 14.
Mit dem Bezugszeichen 13 ist ein Anschlussflansch bezeichnet, der - wie dargestellt - als Schraubflansch oder aber auch beispielsweise als Steckflansch ausgebildet sein kann.
Bezugszeichenliste:
1
Brennkraftmaschine
2
Ansaugleitung
3
Brennräume
4
Abgasleitung
5
Abgasrückführleitung
6
Thermoelement
7
Abgasklappe
8
Abgasentnahme
9
Innenverrippung
10
Außenverrippung
11
außen umlaufender Rippenring
12, a, b
Rippenring
13
Anschlussflansch
14, a, b,
Rippe

Claims (9)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit einer Ansaugleitung (2) zur Zuführung der Ansaugluft zu den einzelnen Brennräumen (3), mit einer Abgasleitung (4) zur Abführung der Abgase aus den Brennräumen (3) und mit einer die Ansaugleitung (2) und die Abgasleitung (4) verbindenden Abgasrückführleitung (5), wobei in der Abgasleitung (4) ein die Rückführung von Abgas durch die Abgasrückführleitung (5) steuernder Temperatursensor angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor ein mechanisches Thermoelement (6) ist, dessen temperaturabhängige Auslenkung eine Abgasklappe (7) mechanisch steuert.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (6) in der Abgasleitung (4) in Strömungsrichtung vor der Abgasentnahme (8) der Abgasrückführleitung (5) angeordnet ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasklappe (7) in der Abgasrückführleitung (5) angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasklappe (7) in der Abgasrückführleitung (5) vor dem Eintritt in die Ansaugleitung (2) angeordnet ist.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasklappe (7) in der Abgasleitung (4) in Strömungsrichtung hinter der Abgasentnahme (8) der Abgasrückführleitung (5) angeordnet ist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (6) eine Bimetallfeder oder eine Memoryfeder ist.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasklappe (7) eine für Motorbremsvorrichtungen bekannte Abgasklappe ist.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist.
  9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung als stationärer Motor, insbesondere zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung.
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