EP1826391A2 - Exhaust gas recirculation device - Google Patents

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EP1826391A2
EP1826391A2 EP06126368A EP06126368A EP1826391A2 EP 1826391 A2 EP1826391 A2 EP 1826391A2 EP 06126368 A EP06126368 A EP 06126368A EP 06126368 A EP06126368 A EP 06126368A EP 1826391 A2 EP1826391 A2 EP 1826391A2
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EP
European Patent Office
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section
wall portion
exhaust gas
fresh gas
venturi nozzle
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Withdrawn
Application number
EP06126368A
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German (de)
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EP1826391A3 (en
Inventor
Rafael Weisz
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1826391A2 publication Critical patent/EP1826391A2/en
Publication of EP1826391A3 publication Critical patent/EP1826391A3/en
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    • F02D9/18—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having elastic-wall valve members
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    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • an exhaust gas recirculation device which has a return line and which is equipped with a fresh gas line section.
  • a Venturi nozzle is formed in an introduction region of the fresh gas line section.
  • the return line is now connected to the fresh gas line section so that it opens into a low-pressure region of the Venturi nozzle.
  • the pressure in the fresh gas line in many operating ranges of the internal combustion engine may be higher than the pressure in an exhaust pipe. Exhaust gas recirculation is then not possible without additional measures.
  • the pressure in the fresh gas line can be locally lowered so far that a sufficient pressure gradient between Exhaust pipe and fresh gas line is created to allow the desired exhaust gas recirculation.
  • the desired local pressure reduction can only be achieved if the flow velocities prevailing therein are relatively high, e.g. greater than 0.65 Mach.
  • the throughput is limited by a Venturi nozzle on the adjusting when reaching the speed of sound mass flow.
  • the design of the Venturi nozzle must therefore take into account the maximum required mass flow of fresh gas. At low engine speed and / or low load is reduced in many applications, the flow velocity in the Venturi so far that the pressure reduction required for the intake of the exhaust gases is not achieved.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an exhaust gas recirculation device of the type mentioned in an improved embodiment, which is particularly characterized in that it operates reliably in a relatively large operating range of the internal combustion engine and allows a sufficient, preferably adjustable, exhaust gas recirculation rate.
  • the invention is based on the general idea to design the Venturi nozzle with a variable nozzle geometry, such that the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle is variable or adjustable.
  • a comparatively large flow cross-section can thus be set in order to set the particular desired pressure drop and thus the respective desired return flow rate at a flow rate close to the speed of sound.
  • the flow cross-section can be narrowed accordingly, in order to realize flow velocities in the vicinity of the speed of sound. Accordingly, even with relatively small mass flows, a sufficient pressure reduction in the Venturi nozzle can be set in order to achieve the respectively desired exhaust gas recirculation rate.
  • variable venturi in a large, preferably in the entire, operating range of the internal combustion engine, to produce a pressure drop in the Venturi nozzle required to realize the respective desired exhaust gas recirculation rate.
  • the exhaust gas recirculation device is thereby more efficient and improves the pollutant emission of the engine equipped therewith over a wider operating range.
  • the adjustability of the flow cross section can be realized in principle with the Venturi nozzle in different ways.
  • An embodiment with such an adjustable wall section can be realized comparatively inexpensively.
  • an internal combustion engine 1 in particular in a motor vehicle, comprises an engine block 2 with a plurality of cylinders 3.
  • the internal combustion engine 1 has a fresh gas line 4 which supplies fresh gas to the cylinders 3.
  • an exhaust pipe 5 is provided, which discharges exhaust gas from the cylinders 3.
  • the internal combustion engine 1 is equipped with an exhaust gas recirculation device 6, which has a return line 7 and a fresh gas line section 8.
  • the fresh gas line section 8 is shown in FIG mounted state in the fresh gas line 4 installed.
  • the return line 7 connects in the illustrated assembled state, the exhaust pipe 5 with the fresh gas line section. 8
  • the Venturi nozzle 10 is designed such that it has a variable flow cross-section, which is symbolized in Fig. 1 by a control arrow 12.
  • the internal combustion engine 1 is a supercharged internal combustion engine 1, e.g. Diesel engine or gasoline engine, which has a charging device or a supercharger 13 in the fresh gas line 4.
  • the supercharger 13 is a compressor 14 of an exhaust-gas turbocharger 15, the turbine 16 of which is arranged in the exhaust-gas line 5.
  • another embodiment of the supercharger 13 is possible, for example a mechanically driven compressor, in particular Roots blower.
  • a charge air cooler 17 may be arranged downstream of the supercharger 13.
  • an exhaust gas recirculation cooler 18 may be arranged in the return line 7 upstream of the fresh gas line section 8. Furthermore, the return line 7, for example, the exhaust gas recirculation cooler 18, a check valve 19 include.
  • the exhaust gas recirculation device 6 can be equipped with an adjusting device 20 for realizing the adjustability of the narrowest flow cross section of the Venturi nozzle 10.
  • the adjusting device 20 may be an electric motor, in particular a stepper motor, or any other actuator that can operate electrically, magnetically, hydraulically and / or pneumatically.
  • the venturi 10 may have at least one adjustable wall section 21 in accordance with the embodiments shown here.
  • the adjustable wall portion 21 is adjustable with respect to its distance from an opposite wall portion 22.
  • the last-mentioned wall section 22 is fixed and is therefore referred to below as a fixed wall section 22.
  • the distance between the adjustable wall portion 21 and the fixed wall distance 22 is measured transversely to a flow direction 23 of the Venturi nozzle 10. This flow direction 23 is symbolized here by an arrow.
  • the wall sections 21, 22 of the Venturi nozzle 10 form in the flow direction 23 a Venturi nozzle profile, which first converges and then diverges.
  • the venturi 10 has transversely to its flow direction 23 is substantially a rectangular profile.
  • This construction simplifies the realization of the variable flow cross section by means of the adjustable wall section 21.
  • the wall sections 21, 22 are bounded laterally, ie transversely to the flow direction 23 by side walls 24, of which only one is visible in the illustrated sectional views. These side walls 24 may be flat in order to be able to displace the adjustable wall section 21 comparatively densely along the side walls 24 transversely to the flow direction 23.
  • the adjustable wall section 21 is formed by a resiliently bendable membrane 25.
  • the membrane 25, which may for example consist of a steel sheet, is fastened to its fresh gas line section 8 at its end sections 26, 27 which are spaced apart from one another in the throughflow direction 23.
  • at least one of these end sections 26, 27, in this case the downstream end section 27, is fastened to the fresh gas line section 8 such that it can be displaced in the throughflow direction 23 relative to the fresh gas line section 8.
  • This displacement can be achieved for example by means of a slot configuration 28, which is indicated in Fig. 3.
  • the membrane 25 is shaped so that it automatically assumes a starting position in which the distance between the two wall sections 21, 22 is maximum. In this starting position, it is biased by their spring property.
  • an additional spring can be installed, for example, a cylindrical coil spring which acts on the diaphragm 25 or on the valve or actuator 29 explained in more detail below, and in particular is arranged concentrically to the valve 29.
  • this initial position can be defined by the slot configuration 28.
  • the adjusting device 21 can adjust the diaphragm 25 in the direction of the fixed wall section 22, whereby the distance between the wall sections 21, 22 is reduced.
  • the minimum adjustable distance is again defined by the slot configuration 28.
  • the adjusting device 20 is drive-coupled to the adjustable wall section 21.
  • the adjusting device 20 on an actuator 29, which is designed here by way of example in the manner of a valve lifter.
  • the actuator 29 is drive-coupled to the diaphragm 25, by means of a driver 30 which cooperates with a driver plate 31.
  • the driver plate 31 is attached to the membrane 25 and forms together with the driver 30 a driver assembly.
  • the driver assembly 30, 31 may be configured so that it has a predetermined idle stroke. This means that the actuator 29 must first perform the idle stroke before its stroke adjustment causes an adjustment of the diaphragm 25.
  • the idle stroke is used to actuate a check valve 32, by means of which the return line 7 is blocked or can be opened.
  • a check valve 32 By means of which the return line 7 is blocked or can be opened.
  • the recirculated exhaust gas symbolized by an arrow 34, enters the venturi 10.
  • a valve seat 35 of the check valve 32 is formed which cooperates with a valve member 36. When retracted into its valve seat 35 valve member 36, the return line 7 is locked and turned off the exhaust gas recirculation.
  • said check valve 32 can be configured completely independently of the adjusting device 20.
  • the valve member 36 is formed on the actuator 29 of the actuator 20, so that via the actuator 20 at the same time the check valve 32 can be actuated. In order to open the check valve 32 at the maximum flow cross-section of the venturi 10, the aforementioned idle stroke is required.
  • the actuator 29 is in the direction of the distance between the two wall sections 21, 22, so transversely to the flow direction 23 stroke adjustable. Furthermore, the actuator 29 penetrates here the membrane 25 and extends in its stroke direction through the mouth opening 33 through to the return line 7. Accordingly, the actuator 29 passes through a passing through the Venturi nozzle 10 Flow path 37, which is also indicated by an arrow.
  • the return line 7 has a mouth section 38 which opens into the fresh gas line section 8 and can form an integral component together with the fresh gas line section 8.
  • this mouth section 38 has a longitudinal direction which runs essentially transversely to the throughflow direction 23.
  • the mouth opening 33 is arranged in the middle section of the venturi 10 and is therefore located in the region of the narrowest flow cross-section of the venturi 10. The relative position between the mouth 33 within the venturi 10 is stationary or invariant.
  • the actuator 20 may include an eccentric 39 to provide rotational movement, e.g. a rotary actuator to convert into the lifting movement of the actuator 29.
  • the exhaust gas recirculation device 6 may be equipped with a fail-safe function which sets a minimum Abraskostexrate, in particular to the value zero, for the exhaust gas recirculation, for example by the venturi 10 set to maximum flow area or minimum pressure drop is and in particular the check valve 19 and 32 is actuated to lock the return line 7.
  • the mouth section 38 of the return line 7 opening into the fresh gas line section 8 is arranged stationarily in the interior of the fresh gas line section 8, preferably such that the longitudinal direction of the mouth section 38 extends substantially parallel to the flow direction 23 , Furthermore, this mouth portion 38 is arranged in the fresh gas line section 8 so that the mouth opening 33 is open axially and in the flow direction 23. Furthermore, the arrangement of the mouth section 38 takes place in such a way that here too the mouth opening 33 is located in the region of the narrowest flow cross-section of the venturi 10.
  • the mouth portion 38 may have a cross-sectional profile which is elliptical in the mouth opening 33 and continuously merges upstream into a circular profile. In this way, the mouth section 38 in the region of the mouth opening 33 is adapted to the rectangular profile of the Venturi nozzle 10.
  • the actuator 29 is arranged exclusively on a side of the membrane 25 facing away from the flow path 37. That is, the actuator 29 does not protrude into the flow path 37 and thereby does not lead to a disturbance of the fresh gas flow in the fresh gas line section 8.
  • the actuator 29 is supported here on a large area of the membrane 25 via a driver plate 31.
  • the adjustable wall section 21 can be pivotally attached to the fresh gas line section 8 at one of its end sections 26, 27, here at the downstream end section 27 substantially around a pivot axis 40 extending transversely to the flow direction.
  • the adjustable wall section 21 may be designed as a resilient membrane in said end section 27 or may be fastened to the fresh gas line section 8 via a spring-elastic membrane 41. The bending deformation of the membrane 41 or of the membrane-like end section 27 results in the pivot axis 40, whose spatial position can change during the pivotal adjustment of the wall section 21.
  • the use of a hinge is possible, which provides a fixedly defined pivot axis 40.
  • the adjustable wall portion 21 is comparatively solid, but in particular designed rigid or rigid.
  • the actuator coupling of the adjustable wall portion 21 with the adjusting device 20 takes place in the region of the other, ie the upstream end portion 26.
  • the actuator 29 is wedge-shaped in the present case and in the manner of a slide along a flat wall 42 of the fresh gas line section 8 parallel to the flow direction 23 relative to the fresh gas line section 8 and thus relative to the adjustable wall section 21 adjustable.
  • the wedge-shaped actuator 29 has on its flow path 37 side facing a ramp 43, on which the adjustable wall section 21 rests with its upstream end section 26 and slides off during adjustment movements of the actuator 29 along the ramp 43.
  • the latter has, for example, a gear mechanism 44.
  • the adjustable wall section 21 can have at least two wall sections, namely a first wall section 45 and a second wall section 46, which overlap one another in the flow direction 23.
  • the first wall section 45 is pivotally attached to the fresh gas line section 8 at an end section 47 remote from the second wall section 46, which here is arranged at the outlet of the Venturi nozzle 10, about a pivot axis 48 extending transversely to the flow direction 23.
  • the first wall portion 45 is formed for example by a resilient membrane, for example made of sheet steel.
  • the pivotability about the pivot axis 48 results from bending deformations of the membrane-like first wall section 45 in the region of the fixed end section 47.
  • a hinge with a defined pivot axis 48 can alternatively be provided.
  • the second wall portion 46 is rotatably mounted on a shaft 50 at an end portion 49 remote from the first wall portion 45, which is arranged here at the inlet of the venturi 10.
  • Said shaft 50 is rotatably arranged on the fresh gas line section 8 about a rotation axis 51, which extends transversely to the flow direction 23 and parallel to the pivot axis 48.
  • the actuator 20 is, e.g. via gears 52, 53, drive-coupled to the shaft 50 and thereby drives the second wall portion 46 to pivotal adjustments with respect to the axis of rotation 51 at.
  • the shaft 50 forms the actuator 29 of the actuator 20.
  • the second wall section 46 abuts against the first wall section 45 on a side facing the flow path 37 and slides thereon.
  • the second wall section 46 can take along the first wall section 45 during pivoting, wherein it pivots about its pivot axis 48.
  • the first wall section 45 is preferably pivoted against a spring force. When turning back the second wall section 46, the first wall section 45 can follow automatically by said spring force.
  • the overlapping region 54 can be arranged, for example, in the region of the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle 10, that is to say essentially centrally.
  • the exhaust gas recirculation device 6 makes it possible to adjust the exhaust gas recirculation rate by adjusting the pressure drop in the low pressure region 11 of the venturi 10 by varying the (narrowest) flow cross section of the venturi 10.
  • sufficient exhaust gas recirculation can be realized even with comparatively small fresh gas volume flows by reducing the flow cross section of the Venturi 10 until flow velocities in the Venturi 10 are established which produce the pressure drop in the low pressure region 11 required for the exhaust gas intake.
  • the pressure drop in the Venturi nozzle 10 is adjusted so that the exhaust gas recirculation amount reaches the desired or required value. This value as well as other engine values may e.g. be stored in the engine control as a map.

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Abstract

The exhaust gas recirulation device has a recirculation line (7) and a fresh gas line section (8), in which a venturi nozzle (10) is designed in a discharge area. The recirculation line discharges in a low pressure area (11) of venturi nozzle into the fresh gas line section and the venturi nozzle consists of variable flow cross section.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.

Aus der DE 44 29 232 C1 ist eine Abgasrückführeinrichtung bekannt, die eine Rückführleitung aufweist und die mit einem Frischgasleitungsabschnitt ausgestattet ist. In einem Einleitungsbereich des Frischgasleitungsabschnitts ist eine Venturidüse ausgebildet. Die Rückführleitung ist nun so an den Frischgasleitungsabschnitt angeschlossen, dass sie in einem Niederdruckbereich der Venturidüse einmündet.From the DE 44 29 232 C1 an exhaust gas recirculation device is known, which has a return line and which is equipped with a fresh gas line section. In an introduction region of the fresh gas line section, a Venturi nozzle is formed. The return line is now connected to the fresh gas line section so that it opens into a low-pressure region of the Venturi nozzle.

Insbesondere bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen kann der Druck in der Frischgasleitung in vielen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine höher sein als der Druck in einer Abgasleitung. Eine Abgasrückführung ist dann ohne zusätzliche Maßnahmen nicht möglich. Durch Einsatz einer Venturidüse kann in der Frischgasleitung der Druck lokal soweit abgesenkt werden, dass ein hinreichendes Druckgefälle zwischen Abgasleitung und Frischgasleitung entsteht, um die gewünschte Abgasrückführung zu ermöglichen.In particular, in supercharged internal combustion engines, the pressure in the fresh gas line in many operating ranges of the internal combustion engine may be higher than the pressure in an exhaust pipe. Exhaust gas recirculation is then not possible without additional measures. By using a Venturi nozzle, the pressure in the fresh gas line can be locally lowered so far that a sufficient pressure gradient between Exhaust pipe and fresh gas line is created to allow the desired exhaust gas recirculation.

Allerdings lässt sich mit einer Venturidüse die gewünschte lokale Druckminderung nur dann erreichen, wenn die darin herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten relativ hoch sind, z.B. größer als 0,65 Mach. Desweiteren ist der Durchsatz durch eine Venturidüse auf den sich bei Erreichen der Schallgeschwindigkeit einstellenden Massenstrom begrenzt. Die Auslegung der Venturidüse muss daher den maximal benötigen Massenstrom an Frischgas berücksichtigen. Bei geringer Motordrehzahl und/oder bei geringer Last reduziert sich bei vielen Anwendungen die Strömungsgeschwindigkeit in der Venturidüse soweit, dass die zum Ansaugen der Abgase erforderliche Druckabsenkung nicht erreicht wird.However, with a Venturi nozzle, the desired local pressure reduction can only be achieved if the flow velocities prevailing therein are relatively high, e.g. greater than 0.65 Mach. Furthermore, the throughput is limited by a Venturi nozzle on the adjusting when reaching the speed of sound mass flow. The design of the Venturi nozzle must therefore take into account the maximum required mass flow of fresh gas. At low engine speed and / or low load is reduced in many applications, the flow velocity in the Venturi so far that the pressure reduction required for the intake of the exhaust gases is not achieved.

Aus der US 6,502,397 B1 ist eine weitere Abgasrückführeinrichtung bekannt, die mit einer Venturidüse arbeitet. Dort ist ein Mündungsabschnitt der Rückführleitung koaxial zur Venturidüse angeordnet und axial verstellbar am Frischgasleitungabschnitt gelagert. Durch axiales Positionieren einer Mündungsöffnung der Rückführleitung relativ zur Venturidüse lässt sich der an der Mündungsöffnung herrschende Druck variieren. Hierdurch lässt sich die Rückführrate einstellen. Allerdings ist auch bei dieser Ausführungsform die Venturidüse auf den maximal erforderlichen Frischgasmassenstrom auszulegen.From the US 6,502,397 B1 is another exhaust gas recirculation device known which works with a venturi. There, a mouth portion of the return line is arranged coaxially to the venturi and mounted axially adjustable on the fresh gas line section. By axially positioning an orifice of the return line relative to the venturi, the pressure prevailing at the orifice can be varied. This allows the return rate to be set. However, in this embodiment too, the venturi nozzle must be designed for the maximum fresh gas mass flow required.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasrückführeinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie in einem vergleichsweise großen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zuverlässig arbeitet und eine hinreichende, vorzugsweise einstellbare, Abgasrückführrate ermöglicht.The present invention is concerned with the problem of providing for an exhaust gas recirculation device of the type mentioned in an improved embodiment, which is particularly characterized in that it operates reliably in a relatively large operating range of the internal combustion engine and allows a sufficient, preferably adjustable, exhaust gas recirculation rate.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Venturidüse mit einer variablen Düsengeometrie auszugestalten, derart, dass der engste Durchströmungsquerschnitt der Venturidüse variierbar bzw. einstellbar ist. Für große Frischgasmassenströme lässt sich somit ein vergleichsweise großer Durchströmungsquerschnitt einstellen, um bei einer Durchströmung nahe der Schallgeschwindigkeit den jeweils gewünschten Druckabfall und somit die jeweils gewünschte Rückführrate einzustellen. Bei kleineren Frischgasmassenströmen kann der Durchströmungsquerschnitt entsprechend verengt werden, um auch hier Strömungsgeschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit zu realisieren. Dementsprechend lässt sich auch bei relativ kleinen Massenströmen eine ausreichende Druckabsenkung in der Venturidüse einstellen, um die jeweils gewünschte Abgasrückführrate zu erzielen. Insoweit ermöglicht es die variable Venturidüse, in einem großen, vorzugsweise im gesamten, Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, einen zur Realisierung der jeweils erwünschten Abgasrückführrate erforderlichen Druckabfall in der Venturidüse zu erzeugen. Die Abgasrückführeinrichtung wird dadurch leistungsfähiger und verbessert die Schadstoffemission der damit ausgestatteten Brennkraftmaschine über einen weiteren Betriebsbereich.The invention is based on the general idea to design the Venturi nozzle with a variable nozzle geometry, such that the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle is variable or adjustable. For large fresh gas mass flows, a comparatively large flow cross-section can thus be set in order to set the particular desired pressure drop and thus the respective desired return flow rate at a flow rate close to the speed of sound. For smaller fresh gas mass flows, the flow cross-section can be narrowed accordingly, in order to realize flow velocities in the vicinity of the speed of sound. Accordingly, even with relatively small mass flows, a sufficient pressure reduction in the Venturi nozzle can be set in order to achieve the respectively desired exhaust gas recirculation rate. In that regard, it allows the variable venturi, in a large, preferably in the entire, operating range of the internal combustion engine, to produce a pressure drop in the Venturi nozzle required to realize the respective desired exhaust gas recirculation rate. The exhaust gas recirculation device is thereby more efficient and improves the pollutant emission of the engine equipped therewith over a wider operating range.

Die Verstellbarkeit des Durchströmungsquerschnitts lässt sich bei der Venturidüse grundsätzlich auf verschiedene Wege realisieren. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die Venturidüse zumindest einen verstellbaren Wandabschnitt aufweist, der hinsichtlich seines Abstands gegenüber einem gegenüberliegenden Wandabschnitt verstellbar ist. Durch Variieren des quer zur Durchströmungsrichtung der Venturidüse gemessenen Abstands lässt sich der Durchströmungsquerschnitt der Venturidüse einstellen. Eine Ausführungsform mit einem solchen verstellbaren Wandabschnitt ist vergleichsweise preiswert realisierbar.The adjustability of the flow cross section can be realized in principle with the Venturi nozzle in different ways. Preferred is an embodiment in which the Venturi nozzle has at least one adjustable wall section, which is adjustable in terms of its distance from an opposite wall section. By varying the distance measured transversely to the direction of flow of the Venturi nozzle, the flow cross section of the Venturi nozzle can be adjusted. An embodiment with such an adjustable wall section can be realized comparatively inexpensively.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1
eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung,
Fig. 2
eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht auf eine Abgasrückführeinrichtung,
Fig. 3
eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch aus einer anderen Blickrichtung,
Fig. 4 bis 6
Ansichten wie in Fig. 2, jedoch bei jeweils anderen Ausführungsformen.
Show, in each case schematically,
Fig. 1
a circuit diagram-like schematic diagram of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation,
Fig. 2
a partially cutaway perspective view of an exhaust gas recirculation device,
Fig. 3
a view as in Fig. 2, but from a different perspective,
4 to 6
Views as in Fig. 2, but in each other embodiments.

Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, einen Motorblock 2 mit mehreren Zylindern 3. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Frischgasleitung 4 auf, die den Zylindern 3 Frischgas zuführt. Desweiteren ist eine Abgasleitung 5 vorgesehen, die Abgas von den Zylindern 3 abführt. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Abgasrückführeinrichtung 6 ausgestattet, die eine Rückführleitung 7 und einen Frischgasleitungsabschnitt 8 aufweist. Der Frischgasleitungsabschnitt 8 ist im gezeigten montierten Zustand in die Frischgasleitung 4 eingebaut. Die Rückführleitung 7 verbindet im gezeigten montierten Zustand die Abgasleitung 5 mit dem Frischgasleitungsabschnitt 8.According to FIG. 1, an internal combustion engine 1, in particular in a motor vehicle, comprises an engine block 2 with a plurality of cylinders 3. The internal combustion engine 1 has a fresh gas line 4 which supplies fresh gas to the cylinders 3. Furthermore, an exhaust pipe 5 is provided, which discharges exhaust gas from the cylinders 3. The internal combustion engine 1 is equipped with an exhaust gas recirculation device 6, which has a return line 7 and a fresh gas line section 8. The fresh gas line section 8 is shown in FIG mounted state in the fresh gas line 4 installed. The return line 7 connects in the illustrated assembled state, the exhaust pipe 5 with the fresh gas line section. 8

Im Frischgasleitungsabschnitt 8 ist für die Abgaseinleitung ein Einleitungsbereich 9 vorgesehen, in dem eine Venturidüse 10 ausgebildet ist. Die Rückführleitung 7 ist so an den Frischgasleitungsabschnitt 8 angeschlossen, dass die Rückführleitung 7 in einem Niederdruckbereich 11 der Venturidüse 10 in den Frischgasleitungsabschnitt 8 einmündet. Erfindungsgemäß ist die Venturidüse 10 so ausgestaltet, dass sie einen variablen Durchströmungsquerschnitt aufweist, was in Fig. 1 durch einen Stellpfeil 12 symbolisiert ist.In the fresh gas line section 8, an introduction region 9 is provided for the exhaust gas inlet, in which a venturi 10 is formed. The return line 7 is connected to the fresh gas line section 8 such that the return line 7 opens into the fresh gas line section 8 in a low-pressure region 11 of the Venturi nozzle 10. According to the invention, the Venturi nozzle 10 is designed such that it has a variable flow cross-section, which is symbolized in Fig. 1 by a control arrow 12.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Brennkraftmaschine 1 um eine aufgeladene Brennkraftmaschine 1, z.B. Dieselmotor oder Benzinmotor, die in der Frischgasleitung 4 eine Ladeeinrichtung bzw. einen Lader 13 aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Lader 13 um einen Verdichter 14 eines Abgasturboladers 15, dessen Turbine 16 in der Abgasleitung 5 angeordnet ist. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Ausführungsform des Laders 13 möglich, beispielsweise ein mechanisch angetriebener Kompressor, insbesondere Roots-Gebläse.Preferably, the internal combustion engine 1 is a supercharged internal combustion engine 1, e.g. Diesel engine or gasoline engine, which has a charging device or a supercharger 13 in the fresh gas line 4. In the exemplary embodiment shown, the supercharger 13 is a compressor 14 of an exhaust-gas turbocharger 15, the turbine 16 of which is arranged in the exhaust-gas line 5. In principle, however, another embodiment of the supercharger 13 is possible, for example a mechanically driven compressor, in particular Roots blower.

In der Frischgasleitung 4 kann stromab des Laders 13 ein Ladeluftkühler 17 angeordnet sein. In der Rückführleitung 7 kann stromauf des Frischgasleitungsabschnitts 8 ein Abgasrückführkühler 18 angeordnet sein. Desweiteren kann die Rückführleitung 7, z.B. des Abgasrückführkühlers 18, ein Sperrventil 19 enthalten.In the fresh gas line 4, a charge air cooler 17 may be arranged downstream of the supercharger 13. In the return line 7 upstream of the fresh gas line section 8, an exhaust gas recirculation cooler 18 may be arranged. Furthermore, the return line 7, for example, the exhaust gas recirculation cooler 18, a check valve 19 include.

Entsprechend den Fig. 2 bis 6 kann die Abgasrückführeinrichtung 6 zur Realisierung der Verstellbarkeit des engsten Strömungsquerschnitts der Venturidüse 10 mit einer Stelleinrichtung 20 ausgestattet sein. Die Stelleinrichtung 20 kann ein Elektromotor, insbesondere ein Schrittmotor, oder ein beliebiger anderer Aktuator sein, der elektrisch, magnetisch, hydraulisch und/oder pneumatisch arbeiten kann.According to FIGS. 2 to 6, the exhaust gas recirculation device 6 can be equipped with an adjusting device 20 for realizing the adjustability of the narrowest flow cross section of the Venturi nozzle 10. The adjusting device 20 may be an electric motor, in particular a stepper motor, or any other actuator that can operate electrically, magnetically, hydraulically and / or pneumatically.

Um den Durchströmungsquerschnitt variieren zu können, kann die Venturidüse 10 entsprechend den hier gezeigten Ausführungsformen wenigstens einen verstellbaren Wandabschnitt 21 aufweisen. Der verstellbare Wandabschnitt 21 ist bezüglich seines Abstands gegenüber einem gegenüberliegenden Wandabschnitt 22 verstellbar. In den gezeigten Beispielen ist der zuletzt genannte Wandabschnitt 22 fest und wird im folgenden daher als fester Wandabschnitt 22 bezeichnet. Der Abstand zwischen dem verstellbaren Wandabschnitt 21 und dem festen Wandabstand 22 wird dabei quer zu einer Durchströmungsrichtung 23 der Venturidüse 10 gemessen. Diese Durchströmungsrichtung 23 ist hier durch einen Pfeil symbolisiert. Die Wandabschnitte 21, 22 der Venturidüse 10 bilden in der Durchströmungsrichtung 23 ein Venturidüsenprofil, das zunächst konvergiert und anschließend divergiert. Auf diese Weise ergibt sich in der Durchströmungsrichtung 23 eine variierende durchströmbare Querschnittsfläche. In den gezeigten Ausführungsbeispielen besitzt die Venturidüse 10 quer zu ihrer Durchströmungsrichtung 23 im wesentlichen ein Rechteckprofil. Diese Bauweise vereinfacht die Realisierung des variablen Durchströmungsquerschnitts mittels des verstellbaren Wandabschnitts 21. Die Wandabschnitte 21, 22 sind seitlich, also quer zur Durchströmungsrichtung 23 durch Seitenwände 24 begrenzt, von denen in den dargestellten Schnittansichten jeweils nur eine erkennbar ist. Diese Seitenwände 24 können eben sein, um den verstellbaren Wandabschnitt 21 vergleichsweise dicht entlang den Seitenwänden 24 quer zur Durchströmungsrichtung 23 verstellen zu können.In order to be able to vary the flow cross-section, the venturi 10 may have at least one adjustable wall section 21 in accordance with the embodiments shown here. The adjustable wall portion 21 is adjustable with respect to its distance from an opposite wall portion 22. In the examples shown, the last-mentioned wall section 22 is fixed and is therefore referred to below as a fixed wall section 22. The distance between the adjustable wall portion 21 and the fixed wall distance 22 is measured transversely to a flow direction 23 of the Venturi nozzle 10. This flow direction 23 is symbolized here by an arrow. The wall sections 21, 22 of the Venturi nozzle 10 form in the flow direction 23 a Venturi nozzle profile, which first converges and then diverges. In this way, a varying flow-through cross-sectional area results in the throughflow direction 23. In the shown Embodiments, the venturi 10 has transversely to its flow direction 23 is substantially a rectangular profile. This construction simplifies the realization of the variable flow cross section by means of the adjustable wall section 21. The wall sections 21, 22 are bounded laterally, ie transversely to the flow direction 23 by side walls 24, of which only one is visible in the illustrated sectional views. These side walls 24 may be flat in order to be able to displace the adjustable wall section 21 comparatively densely along the side walls 24 transversely to the flow direction 23.

Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist der verstellbare Wandabschnitt 21 durch eine federelastisch biegeverformbare Membran 25 gebildet. Die Membran 25, die beispielsweise aus einem Stahlblech bestehen kann, ist an ihren in der Durchströmungsrichtung 23 voneinander beabstandeten Endabschnitten 26, 27 am Frischgasleitungsabschnitt 8 befestigt. Dabei ist zumindest einer dieser Endabschnitte 26, 27, hier der stromabliegende Endabschnitt 27 am Frischgasleitungsabschnitt 8 so befestigt, dass er in der Durchströmungsrichtung 23 relativ zum Frischgasleitungsabschnitt 8 verschiebbar ist. Diese Verschiebbarkeit kann beispielsweise mit Hilfe einer Langlochkonfiguration 28 erreicht werden, was in Fig. 3 angedeutet ist. Die Membran 25 ist so geformt, dass sie selbsttätig eine Ausgangslage einnimmt, in welcher der Abstand zwischen den beiden Wandabschnitten 21, 22 maximal ist. In diese Ausgangslage ist sie durch ihre Federeigenschaft vorgespannt. Falls die Federkraft der Membran 25 nicht ausreicht, kann eine zusätzliche Feder eingebaut werden, z.B. eine zylindrische Schraubenfeder, die auf die Membran 25 oder auf das weiter unten noch näher erläuterte Ventil oder Stellglied 29 wirkt, und insbesondere zum Ventil 29 konzentrisch angeordnet ist. Gleichzeitig kann diese Ausgangslage durch die Langlochkonfiguration 28 definiert sein. Die Stelleinrichtung 21 kann die Membran 25 in Richtung auf den festen Wandabschnitt 22 verstellen, wodurch sich der Abstand zwischen den Wandabschnitten 21, 22 reduziert. Der minimal einstellbare Abstand ist wieder durch die Langlochkonfiguration 28 definiert.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the adjustable wall section 21 is formed by a resiliently bendable membrane 25. The membrane 25, which may for example consist of a steel sheet, is fastened to its fresh gas line section 8 at its end sections 26, 27 which are spaced apart from one another in the throughflow direction 23. In this case, at least one of these end sections 26, 27, in this case the downstream end section 27, is fastened to the fresh gas line section 8 such that it can be displaced in the throughflow direction 23 relative to the fresh gas line section 8. This displacement can be achieved for example by means of a slot configuration 28, which is indicated in Fig. 3. The membrane 25 is shaped so that it automatically assumes a starting position in which the distance between the two wall sections 21, 22 is maximum. In this starting position, it is biased by their spring property. If the spring force of the membrane 25 is insufficient, an additional spring can be installed, for example, a cylindrical coil spring which acts on the diaphragm 25 or on the valve or actuator 29 explained in more detail below, and in particular is arranged concentrically to the valve 29. At the same time, this initial position can be defined by the slot configuration 28. The adjusting device 21 can adjust the diaphragm 25 in the direction of the fixed wall section 22, whereby the distance between the wall sections 21, 22 is reduced. The minimum adjustable distance is again defined by the slot configuration 28.

Zu diesem Zweck ist die Stelleinrichtung 20 mit dem verstellbaren Wandabschnitt 21 antriebsgekoppelt. Hierzu weist die Stelleinrichtung 20 ein Stellglied 29 auf, das hier exemplarisch nach Art eines Ventilstößels ausgestaltet ist. Das Stellglied 29 ist mit der Membran 25 antriebsgekoppelt, und zwar mittels eines Mitnehmers 30, der mit einer Mitnehmerplatte 31 zusammenwirkt. Die Mitnehmerplatte 31 ist an der Membran 25 angebracht und bildet zusammen mit dem Mitnehmer 30 eine Mitnehmeranordnung.For this purpose, the adjusting device 20 is drive-coupled to the adjustable wall section 21. For this purpose, the adjusting device 20 on an actuator 29, which is designed here by way of example in the manner of a valve lifter. The actuator 29 is drive-coupled to the diaphragm 25, by means of a driver 30 which cooperates with a driver plate 31. The driver plate 31 is attached to the membrane 25 and forms together with the driver 30 a driver assembly.

Im gezeigten Beispiel kann die Mitnehmeranordnung 30, 31 so ausgestaltet sein, dass sie einen vorbestimmten Leerhub besitzt. Das bedeutet, dass das Stellglied 29 erst den Leerhub durchführen muss, bevor seine Hubverstellung eine Verstellbewegung der Membran 25 bewirkt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform wird der Leerhub dazu genutzt, ein Sperrventil 32 zu betätigen, mit dessen Hilfe die Rückführleitung 7 gesperrt bzw. geöffnet werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich eine Mündungsöffnung 33 der Rückführleitung 7 im festen Wandabschnitt 2. Über die Mündungsöffnung 33 gelangt das rückgeführte Abgas, symbolisiert durch einen Pfeil 34, in die Venturidüse 10. Im Bereich der Mündungsöffnung 33 ist ein Ventilsitz 35 des Sperrventils 32 ausgebildet, der mit einem Ventilglied 36 zusammenwirkt. Bei in seinen Ventilsitz 35 eingefahrenem Ventilglied 36 ist die Rückführleitung 7 gesperrt und die Abgasrückführung ausgeschaltet.In the example shown, the driver assembly 30, 31 may be configured so that it has a predetermined idle stroke. This means that the actuator 29 must first perform the idle stroke before its stroke adjustment causes an adjustment of the diaphragm 25. In the embodiment shown here, the idle stroke is used to actuate a check valve 32, by means of which the return line 7 is blocked or can be opened. In the illustrated embodiment, there is a mouth opening 33 of the return line 7 in the fixed wall section 2. About the mouth opening 33, the recirculated exhaust gas, symbolized by an arrow 34, enters the venturi 10. In the region of the mouth opening 33, a valve seat 35 of the check valve 32 is formed which cooperates with a valve member 36. When retracted into its valve seat 35 valve member 36, the return line 7 is locked and turned off the exhaust gas recirculation.

Grundsätzlich kann besagtes Sperrventil 32 völlig unabhängig von der Stelleinrichtung 20 ausgestaltet sein. Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten speziellen Ausführungsform ist jedoch das Ventilglied 36 am Stellglied 29 der Stelleinrichtung 20 ausgebildet, so dass über das Stellglied 20 gleichzeitig das Sperrventil 32 betätigt werden kann. Um bei maximalem Durchströmungsquerschnitt der Venturidüse 10 das Sperrventil 32 öffnen zu können, ist der vorstehend genannte Leerhub erforderlich.Basically, said check valve 32 can be configured completely independently of the adjusting device 20. In the particular embodiment shown in FIGS. 2 and 3, however, the valve member 36 is formed on the actuator 29 of the actuator 20, so that via the actuator 20 at the same time the check valve 32 can be actuated. In order to open the check valve 32 at the maximum flow cross-section of the venturi 10, the aforementioned idle stroke is required.

Das Stellglied 29 ist in Richtung des Abstands zwischen den beiden Wandabschnitten 21, 22, also quer zur Durchströmungsrichtung 23 hubverstellbar. Desweiteren durchdringt das Stellglied 29 hier die Membran 25 und erstreckt sich in seiner Hubrichtung durch die Mündungsöffnung 33 hindurch bis in die Rückführleitung 7. Dementsprechend durchquert das Stellglied 29 einen durch die Venturidüse 10 hindurchführenden Strömungspfad 37, der ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist.The actuator 29 is in the direction of the distance between the two wall sections 21, 22, so transversely to the flow direction 23 stroke adjustable. Furthermore, the actuator 29 penetrates here the membrane 25 and extends in its stroke direction through the mouth opening 33 through to the return line 7. Accordingly, the actuator 29 passes through a passing through the Venturi nozzle 10 Flow path 37, which is also indicated by an arrow.

Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform besitzt die Rückführleitung 7 einen in den Frischgasleitungsabschnitt 8 einmündenden Mündungsabschnitt 38, der zusammen mit dem Frischgasleitungsabschnitt 8 ein integrales Bauteil bilden kann. Dieser Mündungsabschnitt 38 besitzt hier eine Längsrichtung, die im wesentlichen quer zur Durchströmungsrichtung 23 verläuft. Die Mündungsöffnung 33 ist hier im Mittelabschnitt der Venturidüse 10 angeordnet und befindet sich dadurch im Bereich des engsten Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse 10. Die relative Lage zwischen der Mündungsöffnung 33 innerhalb der Venturidüse 10 ist dabei stationär bzw. invariant.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the return line 7 has a mouth section 38 which opens into the fresh gas line section 8 and can form an integral component together with the fresh gas line section 8. Here, this mouth section 38 has a longitudinal direction which runs essentially transversely to the throughflow direction 23. Here, the mouth opening 33 is arranged in the middle section of the venturi 10 and is therefore located in the region of the narrowest flow cross-section of the venturi 10. The relative position between the mouth 33 within the venturi 10 is stationary or invariant.

Zum Hubverstellen des Stellglieds 29 kann die Stelleinrichtung 20 einen Exzenter 39 aufweisen, um eine Drehbewegung, z.B. eines Drehaktuators, in die Hubbewegung des Stellglieds 29 umzuwandeln.For stroke adjustment of the actuator 29, the actuator 20 may include an eccentric 39 to provide rotational movement, e.g. a rotary actuator to convert into the lifting movement of the actuator 29.

Für einen Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 1 kann die Abgasrückführeinrichtung 6 mit einer Fail-Safe-Funktion ausgestattet sein, die für die Abgasrückführung eine minimale Abrasrückführrate, insbesondere auf den Wert Null, einstellt, beispielsweise indem die Venturidüse 10 auf maximalen Strömungsquerschnitt bzw. auf minimalen Druckabfall eingestellt wird und indem insbesondere das Sperrventil 19 bzw. 32 zum Sperren der Rückführleitung 7 betätigt wird.For an emergency operation of the internal combustion engine 1, the exhaust gas recirculation device 6 may be equipped with a fail-safe function which sets a minimum Abrasrückführrate, in particular to the value zero, for the exhaust gas recirculation, for example by the venturi 10 set to maximum flow area or minimum pressure drop is and in particular the check valve 19 and 32 is actuated to lock the return line 7.

Bei den in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsformen ist der in den Frischgasleitungsabschnitt 8 einmündende Mündungsabschnitt 38 der Rückführleitung 7 im Inneren des Frischgasleitungsabschnitts 8 stationär angeordnet, und zwar vorzugsweise so, dass sich die Längsrichtung des Mündungsabschnitts 38 im wesentlichen parallel zur Durchströmungsrichtung 23 erstreckt. Desweiteren ist dieser Mündungsabschnitt 38 im Frischgasleitungsabschnitt 8 so angeordnet, dass die Mündungsöffnung 33 axial und in der Durchströmungsrichtung 23 offen ist. Desweiteren erfolgt die Anordnung des Mündungsabschnitts 38 so, dass sich auch hier die Mündungsöffnung 33 im Bereich des engsten Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse 10 befindet. Der Mündungsabschnitt 38 kann ein Querschnittsprofil aufweisen, das in der Mündungsöffnung 33 elliptisch ist und stromauf kontinuierlich in ein Kreisprofil übergeht. Auf diese Weise ist der Mündungsabschnitt 38 im Bereich der Mündungsöffnung 33 an das Rechteckprofil der Venturidüse 10 angepasst.In the embodiments shown in FIGS. 4 to 6, the mouth section 38 of the return line 7 opening into the fresh gas line section 8 is arranged stationarily in the interior of the fresh gas line section 8, preferably such that the longitudinal direction of the mouth section 38 extends substantially parallel to the flow direction 23 , Furthermore, this mouth portion 38 is arranged in the fresh gas line section 8 so that the mouth opening 33 is open axially and in the flow direction 23. Furthermore, the arrangement of the mouth section 38 takes place in such a way that here too the mouth opening 33 is located in the region of the narrowest flow cross-section of the venturi 10. The mouth portion 38 may have a cross-sectional profile which is elliptical in the mouth opening 33 and continuously merges upstream into a circular profile. In this way, the mouth section 38 in the region of the mouth opening 33 is adapted to the rectangular profile of the Venturi nozzle 10.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Stellglied 29 ausschließlich an einer vom Strömungspfad 37 abgewandten Seite der Membran 25 angeordnet. D.h., das Stellglied 29 ragt nicht in den Strömungspfad 37 hinein und führt dadurch nicht zu einer Störung der Frischgasströmung im Frischgasleitungsabschnitt 8. Das Stellglied 29 ist auch hier über eine Mitnehmerplatte 31 großflächig an der Membran 25 abgestützt.In the embodiment shown in FIG. 4, the actuator 29 is arranged exclusively on a side of the membrane 25 facing away from the flow path 37. That is, the actuator 29 does not protrude into the flow path 37 and thereby does not lead to a disturbance of the fresh gas flow in the fresh gas line section 8. The actuator 29 is supported here on a large area of the membrane 25 via a driver plate 31.

Entsprechend Fig. 5 kann der verstellbare Wandabschnitt 21 bei einer anderen Ausführungsform an einem seiner Endabschnitte 26, 27, hier am stromab liegenden Endabschnitt 27 im wesentlichen um eine quer zur Durchströmungsrichtung verlaufende Schwenkachse 40 am Frischgasleitungsabschnitt 8 schwenkbar befestigt sein. Der verstellbare Wandabschnitt 21 kann hierzu in besagtem Endabschnitt 27 als federelastische Membran ausgestaltet sein oder über eine federelastische Membran 41 am Frischgasleitungsabschnitt 8 befestigt sein. Durch die Biegeverformung der Membran 41 bzw. des membranartigen Endabschnitts 27 ergibt sich die Schwenkachse 40, deren Raumlage sich während der Schwenkverstellung des Wandabschnitts 21 ändern kann. Ebenso ist zur schwenkbaren Befestigung des Wandabschnitts 21 am Frischgasleitungsabschnitt 8 die Verwendung eines Scharniers möglich, das eine ortsfest definierte Schwenkachse 40 bereitstellt. Vorzugsweise ist der verstellbare Wandabschnitt 21 vergleichsweise massiv, insbesondere jedoch starr oder steif ausgestaltet.According to FIG. 5, in another embodiment, the adjustable wall section 21 can be pivotally attached to the fresh gas line section 8 at one of its end sections 26, 27, here at the downstream end section 27 substantially around a pivot axis 40 extending transversely to the flow direction. For this purpose, the adjustable wall section 21 may be designed as a resilient membrane in said end section 27 or may be fastened to the fresh gas line section 8 via a spring-elastic membrane 41. The bending deformation of the membrane 41 or of the membrane-like end section 27 results in the pivot axis 40, whose spatial position can change during the pivotal adjustment of the wall section 21. Likewise, for the pivotable attachment of the wall portion 21 on the fresh gas line section 8, the use of a hinge is possible, which provides a fixedly defined pivot axis 40. Preferably, the adjustable wall portion 21 is comparatively solid, but in particular designed rigid or rigid.

Die Antriebskopplung des verstellbaren Wandabschnitts 21 mit der Stelleinrichtung 20 erfolgt im Bereich des anderen, also hier des stromauf liegenden Endabschnitts 26. Hierzu ist das Stellglied 29 im vorliegenden Fall keilförmig ausgestaltet und nach Art eines Schiebers entlang einer ebenen Wandung 42 des Frischgasleitungsabschnitts 8 parallel zur Durchströmungsrichtung 23 relativ zum Frischgasleitungsabschnitt 8 und somit relativ zum verstellbaren Wandabschnitt 21 verstellbar. Das keilförmige Stellglied 29 weist an seiner dem Strömungspfad 37 zugewandten Seite eine Rampe 43 auf, auf welcher der verstellbare Wandabschnitt 21 mit seinem stromauf liegenden Endabschnitt 26 aufliegt und bei Verstellbewegungen des Stellglieds 29 entlang der Rampe 43 abgleitet. Zur Antriebskopplung des Stellglieds 29 mit dem Stellantrieb 20 weist letzterer beispielsweise ein Zahnradgetriebe 44 auf. Durch Verstellen des Stellglieds 29 in der Durchströmungsrichtung 23 wird der verstellbare Wandabschnitt 21 um die Schwenkachse 40 verschwenkt. Dabei verändert sich der Abstand zwischen dem verstellbaren Wandabschnitt 21 und dem festen Wandabschnitt 22.The actuator coupling of the adjustable wall portion 21 with the adjusting device 20 takes place in the region of the other, ie the upstream end portion 26. For this purpose, the actuator 29 is wedge-shaped in the present case and in the manner of a slide along a flat wall 42 of the fresh gas line section 8 parallel to the flow direction 23 relative to the fresh gas line section 8 and thus relative to the adjustable wall section 21 adjustable. The wedge-shaped actuator 29 has on its flow path 37 side facing a ramp 43, on which the adjustable wall section 21 rests with its upstream end section 26 and slides off during adjustment movements of the actuator 29 along the ramp 43. For the drive coupling of the actuator 29 with the actuator 20, the latter has, for example, a gear mechanism 44. By adjusting the actuator 29 in the flow direction 23 of the adjustable wall portion 21 is pivoted about the pivot axis 40. In this case, the distance between the adjustable wall portion 21 and the fixed wall portion 22 changes.

Entsprechend Fig. 6 kann der verstellbare Wandabschnitt 21 bei einer weiteren Ausführungsform zumindest zwei Wandteilabschnitte, nämlich einen ersten Wandteilabschnitt 45 und eine zweiten Wandteilabschnitt 46 aufweisen, die einander in der Durchströmungsrichtung 23 überlappen. Der erste Wandteilabschnitt 45 ist an einem vom zweiten Wandteilabschnitt 46 entfernten Endabschnitt 47, der hier am Auslauf der Venturidüse 10 angeordnet ist, um eine Schwenkachse 48, die quer zur Durchströmungsrichtung 23 verläuft, am Frischgasleitungsabschnitt 8 schwenkbar befestigt. Der erste Wandteilabschnitt 45 ist beispielsweise durch eine federelastische Membran, z.B. aus Stahlblech, gebildet. Die Schwenkbarkeit um die Schwenkachse 48 ergibt sich dabei durch Biegeverformungen des membranartigen ersten Wandteilabschnitts 45 im Bereich des fixierten Endabschnitts 47. Auch hier kann alternativ ein Scharnier mit definierter Schwenkachse 48 vorgesehen sein.According to FIG. 6, in a further embodiment, the adjustable wall section 21 can have at least two wall sections, namely a first wall section 45 and a second wall section 46, which overlap one another in the flow direction 23. The first wall section 45 is pivotally attached to the fresh gas line section 8 at an end section 47 remote from the second wall section 46, which here is arranged at the outlet of the Venturi nozzle 10, about a pivot axis 48 extending transversely to the flow direction 23. The first wall portion 45 is formed for example by a resilient membrane, for example made of sheet steel. The pivotability about the pivot axis 48 results from bending deformations of the membrane-like first wall section 45 in the region of the fixed end section 47. Here, too, a hinge with a defined pivot axis 48 can alternatively be provided.

Der zweite Wandteilabschnitt 46 ist an einem vom ersten Wandteilabschnitt 45 entfernten Endabschnitt 49, der hier am Einlauf der Venturidüse 10 angeordnet ist, an einer Welle 50 drehfest angebracht. Besagte Welle 50 ist um eine Drehachse 51, die sich quer zur Durchströmungsrichtung 23 und parallel zur Schwenkachse 48 erstreckt, drehbar am Frischgasleitungsabschnitt 8 angeordnet. Die Stelleinrichtung 20 ist, z.B. über Zahnräder 52, 53, mit der Welle 50 antriebsgekoppelt und treibt dadurch den zweiten Wandteilabschnitt 46 zu Schwenkverstellungen bezüglich der Drehachse 51 an. Bei dieser Ausführungsform bildet somit die Welle 50 das Stellglied 29 der Stelleinrichtung 20.The second wall portion 46 is rotatably mounted on a shaft 50 at an end portion 49 remote from the first wall portion 45, which is arranged here at the inlet of the venturi 10. Said shaft 50 is rotatably arranged on the fresh gas line section 8 about a rotation axis 51, which extends transversely to the flow direction 23 and parallel to the pivot axis 48. The actuator 20 is, e.g. via gears 52, 53, drive-coupled to the shaft 50 and thereby drives the second wall portion 46 to pivotal adjustments with respect to the axis of rotation 51 at. Thus, in this embodiment, the shaft 50 forms the actuator 29 of the actuator 20.

In einem Überlappungsbereich 54 liegt der zweite Wandteilabschnitt 46 an einer dem Strömungspfad 37 zugewandten Seite am ersten Wandteilabschnitt 45 an und gleitet an diesem ab. Hierbei kann der zweite Wandteilabschnitt 46 beim Verschwenken den ersten Wandteilabschnitt 45 mitnehmen, wobei dieser um seine Schwenkachse 48 verschwenkt. Bei einer Drehverstellung, die zu einer Vergrößerung des Abstands zwischen den Wandabschnitten 21, 22 führt, wird der erste Wandteilabschnitt 45 vorzugsweise gegen eine Federkraft verschwenkt. Beim Zurückdrehen des zweiten Wandteilabschnitts 46 kann der erste Wandteilabschnitt 45 durch besagte Federkraft selbsttätig folgen.In an overlapping region 54, the second wall section 46 abuts against the first wall section 45 on a side facing the flow path 37 and slides thereon. In this case, the second wall section 46 can take along the first wall section 45 during pivoting, wherein it pivots about its pivot axis 48. In a rotational adjustment, which leads to an increase in the distance between the wall sections 21, 22, the first wall section 45 is preferably pivoted against a spring force. When turning back the second wall section 46, the first wall section 45 can follow automatically by said spring force.

Der Überlappungsbereich 54 kann beispielsweise im Bereich des engsten Strömungsquerschnitts der Venturidüse 10, also im wesentlichen mittig angeordnet sein.The overlapping region 54 can be arranged, for example, in the region of the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle 10, that is to say essentially centrally.

Die erfindungsgemäße Abgasrückführeinrichtung 6 ermöglicht zum einen die Einstellung der Abgasrückführrate, indem durch Variieren des (engsten) Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse 10 der Druckabfall im Niederdruckbereich 11 der Venturidüse 10 entsprechend eingestellt wird. Zum anderen kann bei der erfindungsgemäßen Abgasrückführeinrichtung 6 auch bei vergleichsweise kleinen Frischgasvolumenströmen eine hinreichende Abgasrückführung realisiert werden, indem der Durchströmungsquerschnitt der Venturidüse 10 soweit reduziert wird, bis sich in der Venturidüse 10 Strömungsgeschwindigkeiten einstellen, die den zur Abgasansaugung erforderlichen Druckabfall im Niederdruckbereich 11 erzeugen. Der Druckabfall in der Venturidüse 10 wird so eingestellt, dass die Abgasrückführmenge den gewünschten bzw. erforderlichen Wert erreicht. Dieser Wert sowie andere Motorenwerte können z.B. in der Motorsteuerung als Kennfeld gespeichert sein.The exhaust gas recirculation device 6 according to the invention makes it possible to adjust the exhaust gas recirculation rate by adjusting the pressure drop in the low pressure region 11 of the venturi 10 by varying the (narrowest) flow cross section of the venturi 10. On the other hand, in the exhaust gas recirculation device 6 according to the invention sufficient exhaust gas recirculation can be realized even with comparatively small fresh gas volume flows by reducing the flow cross section of the Venturi 10 until flow velocities in the Venturi 10 are established which produce the pressure drop in the low pressure region 11 required for the exhaust gas intake. The pressure drop in the Venturi nozzle 10 is adjusted so that the exhaust gas recirculation amount reaches the desired or required value. This value as well as other engine values may e.g. be stored in the engine control as a map.

Claims (11)

Abgasrückführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, - mit wenigstens einer Rückführleitung (7), - mit einem Frischgasleitungsabschnitt (8), in dem in einem Einleitungsbereich (9) eine Venturidüse (10) ausgebildet ist, - wobei die wenigstens eine Rückführleitung (7) in einem Niederdruckbereich (11) der Venturidüse (10) in den Frischgasleitungsabschnitt (8) einmündet, dadurch gekennzeichnet,
dass die Venturidüse (10) einen variablen Durchströmungsquerschnitt aufweist.Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine (1), in particular in a motor vehicle, with at least one return line (7), with a fresh gas line section (8) in which a Venturi nozzle (10) is formed in an introduction region (9), - Wherein the at least one return line (7) in a low-pressure region (11) of the Venturi nozzle (10) opens into the fresh gas line section (8), characterized,
that the Venturi nozzle (10) having a variable flow cross section. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Stelleinrichtung (20) zum Verstellen des Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse (10) vorgesehen ist.Exhaust gas recirculation device according to claim 1,
characterized,
that an adjusting device (20) for adjusting the flow cross-section of the venturi nozzle (10) is provided. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, - dass die Venturidüse (10) zumindest einen verstellbaren Wandabschnitt (21) aufweist, der hinsichtlich seines Abstands gegenüber einem gegenüberliegenden Wandabschnitt (22) verstellbar ist, und/oder - dass eine Mündungsöffnung (33), über welche die Rückführleitung (7) in den Frischgasleitungsabschnitt (8) einmündet, im gegenüberliegenden Wandabschnitt (22) angeordnet ist. Exhaust gas recirculation device according to claim 1 or 2,
characterized, - That the venturi nozzle (10) has at least one adjustable wall portion (21), with respect to its distance opposite to an opposite wall portion (22) is adjustable, and / or - That a mouth opening (33) through which the return line (7) opens into the fresh gas line section (8), in the opposite wall portion (22) is arranged. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, - dass der verstellbare Wandabschnitt (21) durch eine federelastisch biegeverformbare Membran (25) gebildet ist, die an ihren in der Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) voneinander beabstandeten Endabschnitten (26, 27) am Frischgasleitungsabschnitt (8) befestigt ist, - dass die Membran (25) mit wenigstens einem ihrer Endabschnitte (27) am Frischgasleitungsabschnitt (8) in der Durchströmungsrichtung (23) relativ zum Frischgasleitungsabschnitt (8) verschiebbar befestigt ist. Exhaust gas recirculation device according to claim 3,
characterized, - That the adjustable wall portion (21) by a resiliently bendable diaphragm (25) is formed, which at their in the flow direction (23) of the venturi nozzle (10) spaced apart end portions (26, 27) is attached to the fresh gas line section (8) - That the membrane (25) with at least one of its end portions (27) on the fresh gas line section (8) in the flow direction (23) relative to the fresh gas line section (8) is slidably mounted. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 2 sowie nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, - dass die Stelleinrichtung (20) mit dem verstellbaren Wandabschnitt (21) antriebsgekoppelt ist, und/oder - dass die Stelleinrichtung (20) ein mit der Membran (25) antriebsgekoppeltes Stellglied (29) aufweist, und/oder - dass das Stellglied (29) ausschließlich an einer von dem durch die Venturidüse (10) führenden Strömungspfad (37) abgewandten Seite der Membran (25) angeordnet ist, und/oder - dass das Stellglied (29) die Membran (25) quer zur Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) durchdringt und ein Ventilglied (36) zum Steuern einer Mündungsöffnung (33) der Rückführleitung (7) aufweist, und/oder - dass das Stellglied (29) quer zur Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) hubverstellbar ist, und/oder - dass das Stellglied (29) mit dem verstellbaren Wandabschnitt (21) oder mit der Membran (25) über eine Mitnehmeranordnung (30, 31) antriebsgekoppelt ist, so dass das Stellglied (29) den verstellbaren Wandabschnitt (21) oder die Membran (25) erst ab einen vorbestimmten Leerhub mitnimmt. Exhaust gas recirculation device according to claim 2 and according to claim 3 or 4,
characterized, - That the adjusting device (20) with the adjustable wall portion (21) is drive-coupled, and / or - That the adjusting device (20) has a with the diaphragm (25) drive-coupled actuator (29), and / or - That the actuator (29) exclusively at one of the through the venturi (10) leading flow path (37) opposite side of the membrane (25) is arranged, and / or - That the actuator (29) penetrates the membrane (25) transversely to the flow direction (23) of the venturi (10) and a valve member (36) for controlling a mouth opening (33) of the return line (7), and / or - that the actuator (29) transverse to the flow direction (23) of the Venturi nozzle (10) is an adjustable stroke, and / or - That the actuator (29) with the adjustable wall portion (21) or with the membrane (25) via a driver assembly (30, 31) is drive-coupled, so that the actuator (29) the adjustable wall portion (21) or the membrane (25 ) only takes off from a predetermined idle stroke. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, - dass der verstellbare Wandabschnitt (21) an einem stromauf oder stromab liegenden Endabschnitt (27) um eine quer zur Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) verlaufenden Schwenkachse (40) verschwenkbar am Frischgasleitungsabschnitt (8) befestigt ist, und/oder - dass der verstellbare Wandabschnitt (21) steif oder starr ist. Exhaust gas recirculation device according to claim 3,
characterized, - That the adjustable wall portion (21) at an upstream or downstream end portion (27) about a transverse to the flow direction (23) of the Venturi nozzle (10) extending pivot axis (40) is pivotally attached to the fresh gas line section (8), and / or - That the adjustable wall portion (21) is rigid or rigid. Abgasrückführeinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet, - dass die Stelleinrichtung (20) im Bereich des anderen Endabschnitts (26) mit dem verstellbaren Wandabschnitt (21) antriebsgekoppelt ist, und/oder - dass die Stelleinrichtung (20) ein keilförmiges Stellglied (29) aufweist, das parallel zur Durchströmungsrichtung (23) relativ zum Frischgasleitungsabschnitt (8) verstellbar ist und mit dem anderen Endabschnitt (26) des verstellbaren Wandabschnitts (21) zusammenwirkt und diesen in Abhängigkeit seiner Relativlage mehr oder weniger um die Schwenkachse (40) verschwenkt. Exhaust gas recirculation device according to claims 2 and 6,
characterized, - That the adjusting device (20) in the region of the other end portion (26) with the adjustable wall portion (21) is drive-coupled, and / or - That the adjusting device (20) has a wedge-shaped actuator (29) which is parallel to the flow direction (23) relative to the Frischgasleitungsabschnitt (8) adjustable and cooperates with the other end portion (26) of the adjustable wall portion (21) and this in dependence Relative position more or less pivoted about the pivot axis (40). Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, - dass der verstellbare Wandabschnitt (21) zwei einander in Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) überlappende Wandteilabschnitte (45, 46) aufweist, - dass der erste Wandteilabschnitt (45) an einem vom zweiten Wandteilabschnitt (46) entfernten Endabschnitt (47) um eine quer zur Durchströmungsrichtung (23) verlaufende Schwenkachse (48) verschwenkbar am Frischgasleitungsabschnitt (8) befestigt ist, - dass der zweite Wandteilabschnitt (46) an einem vom ersten Wandteilabschnitt (45) entfernten Endabschnitt (49) an einer Welle (50) befestigt ist, die um eine quer zur Durchströmungsrichtung (43) verlaufende Drehachse (51) drehbar am Frischgasleitungsabschnitt (8) angeordnet. Exhaust gas recirculation device according to claim 3,
characterized, - That the adjustable wall portion (21) has two mutually in the flow direction (23) of the Venturi nozzle (10) overlapping wall sections (45, 46), - That the first wall portion (45) at one of the second wall portion (46) remote end portion (47) about a transverse to the flow direction (23) extending pivot axis (48) is pivotally attached to the fresh gas line section (8) in that the second wall part section (46) is fastened to a shaft (50) at an end section (49) remote from the first wall section (45), which is rotatable about a fresh gas line section (8) about a rotation axis (51) extending transversely to the flow direction (43). arranged. Abgasrückführeinrichtung nach den Ansprüche 2 und 8,
dadurch gekennzeichnet, - dass die Stelleinrichtung (20) mit der Welle (50) antriebsgekoppelt ist, und/oder - dass der zweite Wandteilabschnitt (46) beim Verschwenken den ersten Wandteilabschnitt (45) mitnimmt oder gegen Federkraft mitnimmt, und/oder - dass der zweite Wandteilabschnitt (46) im Überlappungsbereich (54) am ersten Wandteilabschnitt (45) abgleitet, und/oder - dass der Überlappungsbereich (54) im Bereich des engsten Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse (10) ausgebildet ist. Exhaust gas recirculation device according to claims 2 and 8,
characterized, - That the adjusting device (20) is drive-coupled to the shaft (50), and / or - That the second wall portion (46) during pivoting the first wall portion (45) entrains or entrains against spring force, and / or - That the second wall portion portion (46) in the overlapping region (54) on the first wall portion portion (45) slides, and / or - That the overlap region (54) is formed in the region of the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle (10). Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, - dass die wenigstens eine Rückführleitung (7) im Bereich des engsten Durchströmungsquerschnitts der Venturidüse (10) in den Frischgasleitungsabschnitt (8) einmündet, und/oder - dass die wenigstens eine Rückführleitung (7) einen in den Frischgasleitungsabschnitt (8) einmündenden Mündungsabschnitt (38) aufweist, dessen Längsrichtung im wesentlichen quer zur Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) verläuft, und/oder - dass die wenigstens eine Rückführleitung (7) einen in den Frischgasleitungsabschnitt (8) einmündenden Mündungsabschnitt (38) aufweist, der im Inneren des Frischgasleitungsabschnitts (8) angeordnet ist und dessen Längsrichtung im wesentlichen parallelen zur Durchströmungsrichtung (23) der Venturidüse (10) verläuft, und/oder - dass die Venturidüse (10) quer zu ihrer Durchströmungsrichtung (23) im wesentlichen ein Rechteckprofil mit in der Durchströmungsrichtung (23) variierender Querschnittsfläche aufweist. Exhaust gas recirculation device according to one of claims 1 to 9,
characterized, - That the at least one return line (7) in the region of the narrowest flow cross-section of the Venturi nozzle (10) opens into the fresh gas line section (8), and / or - That the at least one return line (7) has an opening into the fresh gas line section (8) mouth portion (38) whose longitudinal direction is substantially transverse to the flow direction (23) of the venturi (10), and / or - That the at least one return line (7) in the fresh gas line section (8) opens mouth section (38) which is arranged in the interior of the fresh gas line section (8) and its longitudinal direction runs substantially parallel to the flow direction (23) of the venturi (10), and / or - That the Venturi nozzle (10) transversely to its flow direction (23) has a substantially rectangular profile with in the flow direction (23) of varying cross-sectional area. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, - dass die Rückführleitung (7) stromauf einer Turbine (16) eines Abgasturboladers (15) an eine Abgasleitung (5) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossen ist, und/oder - dass der Frischgasleitungsabschnitt (8) stromab eines Laders (13), insbesondere eines Verdichters (14) eines Abgasturboladers (15), in eine Frischgasleitung (4) der Brennkraftmaschine (1) eingebaut ist. Exhaust gas recirculation device according to one of claims 1 to 10,
characterized, - That the return line (7) upstream of a turbine (16) of an exhaust gas turbocharger (15) to an exhaust pipe (5) of the internal combustion engine (1) is connected, and / or - That the fresh gas line section (8) downstream of a supercharger (13), in particular a compressor (14) of an exhaust gas turbocharger (15), in a fresh gas line (4) of the internal combustion engine (1) is installed.
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