EP1875061B1

EP1875061B1 - Abgasrückführeinrichtung

Info

Publication number: EP1875061B1
Application number: EP06722588A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Bischofberger; Rafael Weisz; Andreas GRÜNER
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-03-11
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2026-03-11
Also published as: WO2006116957A1; DE502006003726D1; DE102005020484A1; EP1875061A1; US20090050120A1; US7798135B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Abgasrückführleitung (2) zum Einleiten von Abgas in eine Frischluftleitung (4), mit einem Abgasrückführventil (3) zum Steuern der Abgasrückführleitung (2), wobei die Abgasrückführleitung (2) einen in der Frischluftleitung (4) verlaufenden Endabschnitt (7) mit einer Mündungsöffnung (8) aufweist, Um die Zuverlässigkeit der Abgasrückführeinrichtung (1) zu verbessern, weist das Abgasrückführventil (3) eine in der Frischluftleitung (4) angeordnete Hülse (10) auf, welche die Abgasrückführleitung (2) im Bereich der Mündungsöffnung (8) umhüllt, welche in der Frischluftleitung (4) axial verstellbar gelagert ist und welche radial innen eine Düsenkontur (11) mit einem in Strömungsrichtung erst abnehmenden und dann zunehmenden Strömungsquerschnitt aufweist, wobei das Abgasrückführventil (3) eine Stelleinrichtung (12) zum axialen Verstellen der Hülse (10) relativ zur Frischluftleitung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der US 6,502,397 ist eine derartige Abgasrückführeinrichtung bekannt, die mit einer Abgasrückführleitung zum Einleiten von Abgas in eine Frischluftleitung der Brennkraftmaschine ausgestattet ist. Des Weiteren ist ein Abgasrückführventil zum Steuern der Abgasrückführleitung vorgesehen. Die Abgasrückführleitung weist einen Endabschnitt auf, der innerhalb der Frischluftleitung verläuft und der eine axial offene Mündungsöffnung aufweist. Die Abgasrückführleitung durchdringt somit eine Hülle der Frischluftleitung, um die rückgeführten Abgase in die Frischluftleitung einleiten zu können. Die Abgasrückführleitung umfasst bei der bekannten Abgasrückführeinrichtung ein relativ zur Frischluftleitung axial verstellbar gelagertes Rohr, das austrittsseitig die Mündungsöffnung und eintrittsseitig eine Einlassöffnung aufweist, sowie einen Zuführabschnitt, der an einen Verbindungsraum angeschlossen ist, in dem sich auch die Einlassöffnung des Rohrs befindet. Das Abgasrückführventil umfasst eine Stelleinrichtung, mit deren Hilfe das Rohr zwischen einer Offenstellung, in welcher die Einlassöffnung von einem Ventilsitz axial beabstandet ist, und einer Schließstellung verstellbar ist, in welcher das Rohr mit seiner Einlassöffnung dichtend auf dem Ventilsitz aufliegt. Die Rückführrate lässt sich durch Verändern des Abstands zwischen Ventilsitz und Einlassöffnung des Rohrs einstellen. Das Rohr ist im Bereich seiner Einlassöffnung den rückgeführten Abgasen ausgesetzt. Ebenso ist ein Stellglied, über welches die Stelleinrichtung das Rohr axial antreibt, den rückgeführten Abgasen ausgesetzt. Die dem Abgas ausgesetzten Komponenten der Abgasrückführeinrichtung können verrußen bzw. versotten. Dies kann zu einer Schwergängigkeit und im Extremfall zu einem Festsitzen des Abgasrückführventils führen, wodurch eine ordnungsgemäße Funktion der Abgasrückführeinrichtung gefährdet ist.
Bei der bekannten Abgasrückführeinrichtung weist das Abgasrückführventil außerdem eine in der Frischluftleitung angeordnete Hülse auf, welche die wenigstens eine Abgasrückführleitung im Bereich der Mündungsöffnung umhüllt, welche in der Frischluftleitung axial verstellbar gelagert ist und welche radial innen eine Düsenkontur mit einem in Strömungsrichtung erst abnehmenden und dann zunehmenden Strömungsquerschnitt aufweist. Darüber hinaus ist das Abgasrückführventil mit einer Stelleinrichtung zum axialen Verstellen der Hülse relativ zur Frischluftleitung ausgestattet.
Weitere Abgasrückführeinrichtungen, die mit einer Düsenkontur arbeiten, sind aus der US 5,611,204 und aus der DE 44 29 232 C1 bekannt.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasrückführeinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich die Abgasrückführrate besser einstellen lässt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rückführrate mittels einer Düse aerodynamisch zu steuern. Die Steuerung der Rückführrate erfolgt dabei durch die axiale Relativlage zwischen Mündungsöffnung und Düse, da der in der Mündungsöffnung herrschende Druck von der axialen Position der Mündungsöffnung innerhalb der Düse abhängt. Dieses Steuerungsprinzip wird bei der Erfindung damit kombiniert, dass der die Mündungsöffnung aufweisende Endabschnitt innerhalb der Frischluftleitung ortsfest angeordnet ist, während eine die Düse aufweisende oder ausbildende Hülse in der Frischluftleitung verstellbar angeordnet ist. Hierdurch gelangt die Abgasströmung ungehindert bis zur Mündungsöffnung, ohne dabei bewegliche Teile zu beaufschlagen. Des Weiteren ist es durch die vorgeschlagene Bauweise möglich, die Hülse mit einer Stelleinrichtung zu verstellen, ohne dass dabei die Stelleinrichtung mit den rückgeführten Abgasen beaufschlagt wird. Diese Bauweise reduziert die Gefahr einer Verrußung oder Versottung von Komponenten der Abgasrückführeinrichtung, da ein Kontakt mit den rückgeführten Abgasen weitgehend vermieden wird. Darüber hinaus erfolgt die Einleitung der Abgase in die Frischluftströmung im Bereich der Düse, also in einem Bereich erhöhter Strömungsgeschwindigkeiten. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten reduzieren jedoch die Gefahr von Verrußung und Versottung.
Erfindungsgemäß ist an der Hülse zumindest ein Verschlusskörper, vorzugsweise koaxial zur Mündungsöffnung, angeordnet, der bei maximal stromauf verstellter Hülse mit der Mündungsöffnung zum Einstellen eines minimalen Öffnungsquerschnitts der wenigstens einen Abgasrückführleitung zusammenwirkt. Auf diese Weise lässt sich die Rückführrate in Grenzen, die nicht mehr aerodynamisch gesteuert werden können, mechanisch steuern. Insbesondere lässt sich im Grenzfall auch eine Rückführrate mit dem Wert Null einstellen. Das heißt, die Abgasrückführleitung kann gesperrt werden, indem der Verschlusskörper die Mündungsöffnung verschließt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsformen kann die Stelleinrichtung, mit deren Hilfe die Hülse relativ zur Frischluftleitung axial verstellt werden kann, mit wenigstens einem elektromagnetischen Stellantrieb ausgestattet sein, der mittels elektromagnetischer Kräfte die Hülse axial verstellen kann. Da somit seitens des Stellantriebs bewegliche Bauteile wegfallen, reduziert sich auch die Gefahr einer Verrußung oder Versottung von Komponenten des Stellantriebs. Gleichzeitig ist es möglich, den Stellantrieb außerhalb der Frischluftleitung anzuordnen, wodurch der komplette Stellantrieb weder den Abgasen noch der Frischluft ausgesetzt ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 bis 9: jeweils eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht auf eine Abgasrückführeinrichtung nach der Erfindung, bei unterschiedlichen Zuständen bzw. bei unterschiedlichen Ausführungsformen.

Entsprechend den Fig. 1 bis 9 umfasst eine erfindungsgemäße Abgasrückführeinrichtung 1 zumindest eine Abgasrückführleitung 2 und ein Abgasrückführventil 3. Der Begriff "Abgasrückführung" wird im folgenden mit AGR abgekürzt. Die Abgasrückführeinrichtung 1 bzw. die AGR-Einrichtung 1 wird bei einer hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine dazu benutzt, einen Teil der Abgase, die im Betrieb der Brennkraftmaschine entstehen, auf die Frischluftseite der Brennkraftmaschine zurückzuführen. Insbesondere Kraftfahrzeuge sind mit Brennkraftmaschinen ausgestattet, die über eine AGR-Einrichtung 1 verfügen.
Dementsprechend zeigen die Fig. 1 bis 9 eine Frischluftleitung 4 der im übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine, die dazu dient, den Zylindern bzw. den Brennräumen der Brennkraftmaschine Frischluft zuzuführen. Eine entsprechende Frischluftströmung ist durch Pfeile 5 angedeutet. Die AGR-Leitung 2 dient zum Einleiten von Abgas in die Frischluftleitung 4. Eine entsprechende Abgasströmung ist durch Pfeile 6 angedeutet. Die AGR-Leitung 2 weist einen Endabschnitt 7 auf, der eine axial offene Mündungsöffnung 8 besitzt, die zweckmäßig in der Strömungsrichtung der Frischluftströmung 5 offen ist. Des Weiteren verläuft der Endabschnitt 7 innerhalb der Frischluftleitung 4. Zu diesem Zweck ist die AGR-Leitung 2 durch eine Hülle 9 der Frischluftleitung 4 hindurchgeführte. Die Frischluftleitung 4 kann sich vorzugsweise in dem Bereich, in dem die AGR-Leitung 2 darin eingeführt ist, geradlinig erstrecken.
Mit Hilfe des AGR-Ventils 3 kann die AGR-Leitung 2 gesteuert werden. Das heißt, die Menge der rückgeführten Abgase, also die AGR-Rate kann mit Hilfe des AGR-Ventils 3 eingestellt werden. Zu diesem Zweck weist das AGR-Ventil 3 eine Hülse 10 auf. Die Hülse 10 ist im Inneren der Frischluftleitung 4 angeordnet, und zwar so, dass sie die AGR-Leitung 2 bzw. deren Endabschnitt 7 im Bereich der Mündungsöffnung 8 umhüllt. Des Weiteren ist die Hülse 10 an ihrer der Mündungsöffnung 8 zugewandten Innenseite, also radial innen, mit einer Düsenkontur 11 versehen. Diese Düsenkontur 11 charakterisiert sich dadurch, dass sie einen Strömungsquerschnitt aufweist, der in der Strömungsrichtung der Frischluftströmung 5 zuerst abnimmt und dann wieder zunimmt. Dabei ist ein anströmseitiger Axialabschnitt der Düsenkontur 11 mit dem abnehmenden Strömungsquerschnitt axial kürzer als ein abströmseitiger Axialabschnitt mit dem zunehmenden Strömungsquerschnitt. Beispielsweise ist der anströmseitige Axialabschnitt etwa halb so groß wie der abströmseitige Axialabschnitt. Zweckmäßig ist die Düsenkontur 11 als Venturi-Düse ausgestaltet, das heißt, der Querschnittsverlauf innerhalb der Düsenkontur 11 ist so gewählt, dass sich eine Venturi-Düse ausbildet.
Des Weiteren ist die Hülse 10 relativ zur Frischluftleitung 4 axial verstellbar angeordnet und ist hierzu vorzugsweise an der Frischluftleitung 4 axial verstellbar gelagert. Außerdem umfasst das AGR-Ventil 3 eine Stelleinrichtung 12, mit deren Hilfe die Hülse 10 relativ zur Frischluftleitung 4 verstellt werden kann. Durch die Verstellbarkeit der Hülse 10 kann die Relativlage der Mündungsöffnung 8 innerhalb der Düsenkontur 11 eingestellt werden. Bei der Durchströmung der Düsenkontur 11 kommt es zu einer Änderung des in der Frischluftströmung 5 herrschenden Drucks, wobei der aktuelle Druckwert von der aktuellen Position innerhalb der Düsenkontur 11 abhängt. Dementsprechend kann der an der Mündungsöffnung 8 herrschende Druck durch Einstellen der Relativlage zwischen Mündungsöffnung 8 und Hülse 10 variiert werden. Mit dem an der Mündungsöffnung 8 herrschenden Druck korreliert jedoch auch die Menge der rückgeführten Abgase, also die AGR-Rate. Letztlich kann somit durch Positionieren der Hülse 10 relativ zur Mündungsöffnung 8 die AGR-Rate eingestellt werden.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist das AGR-Ventil 3 außerdem mit wenigstens einem Verschlusskörper 13 ausgestattet, der bezüglich der Hülse 10 ortsfest angeordnet ist. Dieser Verschlusskörper 13 ist dabei koaxial zur Mündungsöffnung 8 positioniert. Bei einer Verstellung der Hülse 10 entgegen der Frischluftströmung 5 nähert sich der Verschlusskörper 13 der Mündungsöffnung 8 an. Bei maximal stromauf verstellter Hülse 10 wirkt der Verschlusskörper 13 mit der Mündungsöffnung 8 zum Einstellen eines minimalen Öffnungsquerschnitts der AGR-Leitung 2 zusammen.
Fig. 2 zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bei maximal stromauf verstellter Hülse 10. Bei dieser Ausführungsform kann die Hülse 10 soweit stromauf verstellt werden, das der Verschlusskörper 13 die Mündungsöffnung 8 verschließt. Die AGR-Leitung 2 ist dadurch gesperrt. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, die maximal stromauf verstelle Position der Hülse 10 so zu wählen, dass der minimale Öffnungsquerschnitt durch einen Spalt, vorzugsweise durch einen Ringspalt gebildet ist, der zwischen dem Verschlusskörper 13 und dem Endabschnitt 7 verbleibt.
Der Verschlusskörper 13 ist zweckmäßig mit einem Strömungsprofil ausgestattet. Dieses Strömungsprofil kann beispielsweise als Tropfenprofil gestaltet sein. Vorzugsweise weist der Verschlusskörper 13 bei den hier gezeigten Ausführungsformen anströmseitig ein Halbkugelprofil auf und kann abströmseitig mit einem Kegelprofil ausgestattet sein. Wesentlich ist, dass der Verschlusskörper 13, wenn er zum Verschließen der Mündungsöffnung 8 vorgesehen ist, zumindest anströmseitig komplementär zur Mündungsöffnung 8 geformt ist. Bei einer kreisförmigen Mündungsöffnung 8 wird daher eine Halbkugelform für die Anströmseite des Verschlusskörpers 13 bevorzugt. Grundsätzlich sind auch andere Formen für den Verschlusskörper 13 denkbar, die sich ebenfalls durch einen geringen Strömungswiderstand auszeichnen.
Darüber hinaus kann der Verschlusskörper 13 und zusätzlich oder alternativ die jeweilige Mündungsöffnung 8 mit einer haftungsreduzierenden Beschichtung versehen sein. Eine derartige Beschichtung, beispielsweise mittels PTFE oder Silikon, kann eine Anlagerung von Schmutzpartikeln an der Mündungsöffnung 8 bzw. am Verschlusskörper 13 reduzieren. Optional kann auch zumindest ein Dichtelement vorgesehen sein, das am Verschlusskörper 13 und/oder an der Mündungsöffnung 8 angeordnet ist.
Der Verschlusskörper 13 ist an der Hülse 10 befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen Hülse 10 und Verschlusskörper 13 mittels wenigstens eines Radialstegs 14. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 und 6 bis 8 sind drei Radialstege 14 vorgesehen, um den Verschlusskörper 13 an der Hülse 10 zu befestigen. Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 sowie 9 jeweils nur ein Radialsteg 14 zur Verbindung zwischen Verschlusskörper 13 und Hülse 10 vorgesehen.
Die Stelleinrichtung 12 umfasst einen Stellantrieb 15, mit dessen Hilfe die Hülse 10 antreibbar ist. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 und 6 bis 9 treibt der Stellantrieb 15 ein Stellglied 16 an, das mit der Hülse 10 verbunden ist. Zweckmäßig ist dabei dieses Stellglied 16 stromauf der Mündungsöffnung 8 angeordnet, wodurch eine Beaufschlagung des Stellglieds 16 mit Abgas vermieden werden kann. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 und 6 bis 8 ist das Stellglied 16 an seinem abströmseitigen Ende mit wenigstens einem Radialsteg 17 versehen, der über einen Axialsteg 18 mit der Hülse 10 verbunden ist. Bei den gezeigten Ausführungsformen sind jeweils drei Radialstege 17 vorgesehen, die jeweils über einen Axialsteg 18 mit der Hülse 10 verbunden sind.
Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 9 das Stellglied 16 direkt mit der Hülse 10 verbunden, was durch eine entsprechende, nahe der Hülle 9 gewählte Anordnung des Stellglieds 16 erreicht wird. Diese Ausführungsform lässt sich mit einem reduzierten Aufwand realisieren und kann einen vergleichsweise niedrigen Strömungswiderstand aufweisen.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2, 4 und 6 bis 9 ist der Stellantrieb 15 außerhalb der Frischluftleitung 4 angeordnet. Das Stellglied 16 durchdringt bei diesen Ausführungsformen die Hülle 9 der Frischluftleitung 4 abgedichtet. Des Weiteren ist die Frischluftleitung 4 in dem Bereich, in dem das Stellglied 16 durch die Hülle 9 hindurchgeführt ist, gekrümmt, um den Aufwand zur Realisierung einer axialen Verstellbarkeit des Stellglieds 16 mit Hilfe des Stellantriebs 15 zu reduzieren.
Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Stellantrieb 15 im Inneren der Frischluftleitung 4 angeordnet, und zwar zweckmäßig stromauf der Mündungsöffnung 8, um auch hier eine Beaufschlagung des Stellantriebs 15 mit Abgas zu vermeiden. Dabei kann der Stellantrieb 15 wie hier in Fig. 3 hinsichtlich seines Querschnitts so klein dimensioniert werden, dass er umfangsmäßig von der Frischluftströmung 5 umströmbar ist. Hierzu ist der Stellantrieb 15 über Radialstege 19 an der Hülle 9 der Frischluftleitung 4 befestigt. Bei einem elektromotorischen Stellantrieb 15 können Stromversorgungsleitungen und Steuerleitungen durch einen der Radialstege 19 hindurchgeführt sein.
Wie hier besonders deutlich zu erkennen ist, können die einzelnen Radialstege 19 bzw. 17 bzw. 14 aerodynamisch so profiliert sein, dass sie einen möglichst niedrigen Strömungswiderstand aufweisen.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform lässt sich besonders einfach in die Frischluftleitung 4 integrieren. Grundsätzlich ist jedoch klar, dass die Frischluftleitung 4 im Bereich des Stellantriebs 15 auch einen entsprechend aufgeweiteten Querschnitt aufweisen kann, um den Strömungswiderstand in diesem Bereich zu reduzieren.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kommt der Stellantrieb 15 ohne Stellglied 16 aus, da der Stellantrieb 15 bei dieser Ausführungsform elektromagnetisch arbeitet. Dementsprechend kann der Stellantrieb 15 hier auch außerhalb der Frischluftleitung 4 angeordnet sein. Beispielsweise erstreckt sich der Stellantrieb 15 koaxial zur Frischluftleitung 4 im Bereich der Hülse 10 und kann insbesondere an der Hülle 9 außen anliegen. Der Stellantrieb 15 wirkt bei dieser Ausführungsform mit der Hülse 10 berührungslos über elektromagnetische Kräfte zusammen, und zwar durch die Hülle 9 hindurch. Es ist klar, dass hierzu die Hülse 10 und die Hülle 9 aus entsprechenden Werkstoffen hergestellt sind. Beispielsweise besteht die Hülle 9 der Frischluftleitung 4 aus einem Kunststoff, während die Hülse 10 durch einen ferromagnetischen Werkstoff gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform existieren somit neben der Hülse 10 keine beweglichen Komponenten, wodurch die Gefahr einer Verrußung oder Versottung und somit eine Funktionsbeeinträchtigung des AGR-Ventils 3 reduziert ist.
Zusätzlich oder alternativ kann der elektromagnetisch arbeitende Stellantrieb 15 auch mit einem hier nicht gezeigten Stellglied 16 zusammenwirken, das mit der Hülse 10 verbunden ist, um die Hülse 10 zum axialen Verstellen anzutreiben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das AGR-Ventil 3 außerdem mit einer Rückstelleinrichtung ausgestattet sein, die bei den hier gezeigten Ausführungsformen jedoch nicht dargestellt ist. Eine derartige Rückstelleinrichtung kann beispielsweise in Form einer Rückstellfeder vorgesehen sein und insbesondere in den Stellantrieb 15 integriert sein. Die Rückstelleinrichtung ist so ausgestaltet, dass sie die Hülse 10 bei ausgefallener oder ausgeschalteter Stelleinrichtung 12 stromauf antreibt. Mit Hilfe der Rückstelleinrichtung nimmt die Hülse 10 somit von selbst eine Position mit minimierter AGR-Rate ein. Sofern der Verschlusskörper 13 vorgesehen ist, wird dieser in die Position mit minimalem Öffnungsquerschnitt bzw. in die Verschlussposition angetrieben.
Entsprechend der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform kann das AGR-Ventil 3 außerdem mit wenigstens einem Strömungsleitelement 20 ausgestattet sein. Dieses Strömungsleitelement 20 ist dabei so ausgestaltet, dass es bei aktiver Abgasrückführung die aus der Mündungsöffnung 8 austretenden Abgase zumindest teilweise am Verschlusskörper 13 vorbeileitet. Dabei ist es grundsätzlich möglich, ein derartiges Strömungsleitelement 20 wie in der dargestellten Ausführungsform an der Hülse 10 zu befestigen, wobei sich das Strömungsleitelement 20 dabei innerhalb der Frischluftleitung 4 stromauf des Verschlusskörpers 13 befindet. Dabei ist klar, dass das an der Hülse 10 befestigte Strömungsleitelement 20 so positioniert ist, dass es beim Verstellen der Hülse 10 nicht mit dem Endabschnitt 7 kollidiert. Alternativ könnte das Strömungsleitelement 20 grundsätzlich auch am Verschlusskörper 13 befestigt sein.
In Fig. 6 ist außerdem eine Variante dargestellt, die kumulativ oder alternativ zur Anwendung kommen kann, bei welcher zwei Strömungsleitelemente 20' in der AGR-Leitung 2 bzw. in deren Endabschnitt 7 stromauf der Mündungsöffnung 8 angeordnet sind. Ebenso ist es möglich, das Strömungsleitelement 20 am Endabschnitt 7 zu befestigen, und zwar so, dass es sich dann stromauf der Mündungsöffnung 8 in der Frischluftleitung 4 befindet. Dabei ist klar, dass das am Endabschnitt 7 befestigte Strömungsleitelement 20 so positioniert ist, dass es beim Verstellen der Hülse 10 nicht mit dem Verschlusskörper 13 kollidiert.
Zwar sind die hier gezeigten Strömungsleitelemente 20, 20' grundsätzlich einer starken Beaufschlagung mit Abgas ausgesetzt, jedoch sind diese Strömungsleitelemente 20, 20' nicht an der Einstellung der AGR-Rate beteiligt, so dass eine Verrußung oder Versottung dieser Strömungsleitelemente 20, 20' keinen Einfluss auf die Funktionsweise der AGR-Einrichtung 1 hat.
Zusätzlich oder alternativ zu dem wenigstens einen Strömungsleitelement 20, 20' kann der Endabschnitt 7 zumindest in einem die Mündungsöffnung 8 aufweisenden Endbereich 21 gegenüber der Strömungsrichtung der Frischluftströmung 5 einen geneigten Verlauf aufweisen. Auf diese Weise erhält das Abgas an der Mündungsöffnung 8 eine Richtungskomponente, die das Abgas an dem fluchtend zur Mündungsöffnung 8 angeordneten Verschlusskörper 13 vorbeiführt. Mit Hilfe des geneigten Endbereichs 21 und/oder mit Hilfe des wenigstens einen Strömungsleitelements 20; 21 wird eine direkte Beaufschlagung des Verschlusskörpers 13 mit den rückgeführten Abgasen vermieden, wodurch die Gefahr einer Versottung oder Verrußung des Verschlusskörpers 13 reduziert ist.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen erstreckt sich der Endabschnitt 7 zumindest bereichsweise parallel zur Frischluftleitung 4. Zweckmäßig ist der Endabschnitt 7 oder zumindest die Mündungsöffnung 8 konzentrisch innerhalb der Frischluftleitung 4 angeordnet. Grundsätzlich ist jedoch auch eine exzentrische Anordnung der Mündungsöffnung 8 möglich.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 und 9 ist jeweils nur eine einzige AGR-Leitung 2 vorgesehen. Bei einigen Brennkraftmaschinen können abgasseitig Pulsationen entstehen, die sich nachteilig auf die Abgasrückführung auswirken können. Um solche Rückwirkungen zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, mehr als eine AGR-Leitung 2 vorzusehen, wobei die einzelnen AGR-Leitungen 2 abgasseitig verschiedenen Zylindern oder verschiedenen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Dementsprechend zeigen die Fig. 7 und 8 zwei Ausführungsbeispiele für Varianten der AGR-Einrichtung 1, die jeweils mit zwei AGR-Leitungen 2 und 2' arbeiten. Mit beiden AGR-Leitungen 2, 2' können bei aktiver Abgasrückführung die Abgase parallel in die Frischluftleitung 4 eingeleitet werden. Die beiden AGR-Leitungen 2, 2' sind dabei zweckmäßig zwei verschiedenen Zylindern oder Zylindergruppen der Brennkraftmaschine zugeordnet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind die beiden AGR-Leitungen 2, 2' separat ausgestaltet und separat durch die Hülle 9 der Frischluftleitung 4 hindurchgeführt. Des Weiteren sind die beiden Mündungsöffnungen 8, 8' der beiden Endabschnitte 7, 7' innerhalb der Frischluftleitung 4 zweckmäßig nebeneinander angeordnet. Bei der Variante gemäß Fig. 7 ist das AGR-Ventil 3 zum Steuern der AGR-Leitungen 2, 2' mit zwei Verschlusskörpern 13, 13' ausgestattet, die gemeinsam an der Hülse 10 befestigt sind und gemeinsam durch axiales Verstellen der Hülse 10 relativ zur jeweiligen Mündungsöffnung 8, 8' positionierbar sind.
Im Unterschied dazu sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 die beiden AGR-Leitungen 2, 2' integriert ausgebildet. In der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform sind dabei die beiden AGR-Leitungen 2, 2' koaxial ineinander angeordnet. Die Abgase der inneren AGR-Leitung 2' werden dabei dem Inneren der inneren AGR-Leitung 2' transportiert, während die Abgase der äußeren AGR-Leitung 2 im Ringraum zwischen der äußeren AGR-Leitung 2 und der inneren AGR-Leitung 2' transportiert werden.
Bei dieser Ausführungsform sind auch die Mündungsöffnungen 8, 8' der beiden AGR-Leitungen 2, 2' innerhalb der Frischluftleitung 4 konzentrisch zueinander angeordnet bzw. konzentrisch ineinander angeordnet. Dabei können die beiden Mündungsöffnungen 8, 8' in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sein, derart, dass ein gemeinsamer Verschlusskörper 13 ausreicht, die Mündungsöffnung 8 der äußeren AGR-Leitung 2 oder gleichzeitig beide Mündungsöffnungen 8, 8' zu verschließen.
Entsprechend Fig. 9 kann die AGR-Einrichtung 1 bei einer weiteren Ausführungsform außerdem mit einer Frischlufthilfsleitung 22 ausgestattet sein. Diese Frischlufthilfsleitung 22 erstreckt sich auslassseitig im Endabschnitt 7 der AGR-Leitung 2, und zwar koaxial zum Endabschnitt 7 und wenigstens bis zu dessen Mündungsöffnung 8. In Fig. 9 ist ein auslassseitiges Ende der Frischlufthilfsleitung 22 erkennbar, das in der Mündungsöffnung 8 konzentrisch angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Frischlufthilfsleitung 22 kann Frischluft zentral in den Abgasstrom 6 eingeleitet werden, der bei aktiver Abgasrückführung durch die Mündungsöffnung 8 in die Frischluftleitung 4 eintritt. Die in die Frischlufthilfsleitung 22 einlassseitig eintretende und auslassseitig austretende Frischluft ist in Fig. 9 durch Pfeile 23 symbolisiert. Da die Mündungsöffnung 8 vorzugsweise fluchtend zum Verschlusskörper 13 ausgerichtet ist, fluchtet auch das auslassseitige Ende der Frischlufthilfsleitung 22 zum Verschlusskörper 13. Dementsprechend wird der Verschlusskörper 13 bei aktiver Abgasrückführung mit der zentral strömenden Frischluft 23 aus der Frischlufthilfsleitung 22 beaufschlagt, die dabei den Verschlusskörper 13 umströmt. Hierdurch wird quasi ein Schutzfilm aus Frischluft für den Verschlusskörper 13 gebildet, der einen unmittelbaren Kontakt des Verschlusskörpers 13 mit den rückgeführten Abgasen 6 verhindert oder zumindest erschwert. Die Gefahr einer Verschmutzung des Verschlusskörpers 13 wird dadurch erheblich reduziert.
Um Frischluft 23 zentral in die rückgeführten Abgase 6 einleiten zu können, ist die Frischlufthilfsleitung 22 einlassseitig mit einer entsprechenden Frischluftquelle gekoppelt. Im vorliegenden Fall erstreckt sich die Frischlufthilfsleitung 22 einlassseitig bis in die Frischluftleitung 4, und zwar so, dass sich ihr einlassseitiges Ende stromauf der Mündungsöffnung 8 der AGR-Leitung 2 befindet. Erreicht wird dies hier dadurch, dass sich die Frischlufthilfsleitung 22 durch eine nicht näher bezeichnete Wandung der AGR-Leitung 2 hindurch erstreckt. Das einlassseitige Ende der Frischlufthilfsleitung 22 befindet sich dann stromauf der AGR-Leitung 2 in der Frischluftleitung 4. Vorzugsweise erstreckt sich die Frischlufthilfsleitung 22 wie hier zwischen ihren Enden geradlinig.
Die Positionierung des auslassseitigen Endes der Frischluftleitung 22 innerhalb der Mündungsöffnung 8 erfolgt zweckmäßig so, dass mit Hilfe des Verschlusskörpers 13 bei deaktivierter Abgasrückführung zumindest die Mündungsöffnung 8 in gewünschter Weise verschlossen werden kann. Gleichzeitig kann außerdem das auslassseitige Ende der Frischlufthilfsleitung 22 mit Hilfe des Verschlusskörpers 13 verschlossen werden. Sofern als Minimalquerschnitt für die Mündungsöffnung 8 ein vorbestimmter Mindestspalt offen bleiben soll, lässt sich mit Hilfe des auslassseitigen Endes der Frischlufthilfsleitung 22 ein entsprechender Anschlag für den Verschlusskörper 13 definieren.
Es ist klar, dass bei einer Ausführungsform mit zwei AGR-Leitungen 2, 2' auch dementsprechend zwei Frischlufthilfsleitungen 22 vorgesehen sein können.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform, wird die Frischluft 23, die zentral in die rückgeführten Abgase 6 eingeblasen wird, intern aus der Frischluftleitung 4 entnommen. Bei einer anderen Ausführungsform ist grundsätzlich auch eine externe Zuführung dieser Frischluft 23 denkbar. Beispielsweise könnte die Frischlufthilfsleitung 22 wie die zweite AGR-Leitung 2' bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 koaxial innerhalb der (ersten) AGR-Leitung 2 verlaufen und an geeigneter Stelle an eine entsprechende Frischluftversorgung angeschlossen sein.

Claims

Abgasrückführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
- mit wenigstens einer Abgasrückführleitung (2, 2') zum Einleiten von Abgas in eine Frischluftleitung (4) der Brennkraftmaschine,

- mit einem Abgasrückführventil (3) zum Steuern der wenigstens einen Abgasrückführleitung (2, 2'),

- wobei die wenigstens eine Abgasrückführleitung (2, 2') einen in der Frischluftleitung (4) verlaufenden Endabschnitt (7, 7') mit einer axial offenen Mündungsöffnung (8, 8') aufweist,

- wobei das Abgasrückführventil (3) eine in der Frischluftleitung (4) angeordnete Hülse (10) aufweist, welche die wenigstens eine Abgasrückführleitung (2, 2') im Bereich der Mündungsöffnung (8, 8') umhüllt, welche in der Frischluftleitung (4) axial verstellbar gelagert ist und welche radial innen eine Düsenkontur (11) mit einem in Strömungsrichtung erst abnehmenden und dann zunehmenden Strömungsquerschnitt aufweist,

- wobei das Abgasrückführventil (3) eine Stelleinrichtung (12) zum axialen Verstellen der Hülse (10) relativ zur Frischluftleitung (4) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Hülse (10) wenigstens ein Verschlusskörper (13, 13') angeordnet ist, der bei maximal stromauf verstellter Hülse (10) mit der Mündungsöffnung (8, 8') zum Einstellen eines minimalen Öffnungsquerschnitts der wenigstens einen Abgasrückführleitung (2, 2') zusammenwirkt.
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der wenigstens eine Verschlusskörper (13, 13') die Mündungsöffnung (8, 8') bei maximal stromauf verstellter Hülse (10) verschließt, oder

- dass der maximale Öffnungsquerschnitt ein Spalt, insbesondere ein Ringspalt, zwischen Verschlusskörper (13, 13') und Endabschnitt (7, 7') ist.
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Verschlusskörper (13, 13') koaxial zur jeweiligen Mündungsöffnung (8, 8') angeordnet ist.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Verschlusskörper (13) ein Strömungsprofil aufweist.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Verschlusskörper (13, 13') und/oder die jeweilige Mündungsöffnung (8, 8') mit einer haftungsreduzierenden Beschichtung versehen ist/sind.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, welche die Hülse (10) bei ausgeschalteter Stelleinrichtung (12) stromauf antreibt.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Strömungsleitelement (20, 20') vorgesehen ist, das bei aktiver Abgasrückführung die aus der Mündungsöffnung (8, 8') austretenden Abgase zumindest teilweise am Verschlusskörper (13, 13') vorbeileitet
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Strömungsleitelement (20') im Endabschnitt (7, 7') der Abgasrückführleitung (2, 2') stromauf der Mündungsöffnung (8, 8') angeordnet ist.
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Strömungsleitelement (20) am Endabschnitt (7) der Abgasrückführleitung (2, 2') befestigt und stromab der Mündungsöffnung (8, 8') in der Frischluftleitung (4) angeordnet ist.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Strömungsleitelement (20) an der Hülse (10) und/oder am Verschlusskörper (13, 13') befestigt und stromauf des Verschlusskörpers (13, 13') in der Frischluftleitung (4) angeordnet ist.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Endabschnitt (7) zumindest in einem die Mündungsöffnung (8, 8') aufweisenden Endbereich (21) gegenüber der Strömungsrichtung in der Frischluftleitung (4) geneigt ist.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Frischlufthilfsleitung (22) vorgesehen ist, die sich auslassseitig im Endabschnitt (7, 7') koaxial zumindest bis zur Mündungsöffnung (8, 8') erstreckt und mit der Frischluft (23) zentral in einen durch die Mündungsöffnung (8, 8') in die Frischluftleitung (4) eintretenden Abgasstrom (6) einleitbar ist.
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die wenigstens eine Frischlufthilfsleitung (22) einlassseitig bis in die Frischluftleitung (4) stromauf der Mündungsöffnung (8, 8') erstreckt.
Abgasrückführeinrichtung nach Anspruche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die wenigstens eine Frischlufthilfsleitung (22) zwischen ihren Enden geradlinig und/oder durch eine Wandung der jeweiligen Abgasrückführleitung (2, 2') hindurch erstreckt.
Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsenkontur (11) als Venturi-Düse ausgestaltet ist.