WO2000042311A1 - Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige brennkraftmaschine Download PDF

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Rüdiger Faustmann
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation system for a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • Exhaust gas recirculation systems are known in internal combustion engines in order to achieve more favorable NOx emission values.
  • An exhaust gas recirculation line usually connects the exhaust tract to the intake tract of an internal combustion engine.
  • Such a device is known for example from DE 196 22 891 C2.
  • the amount of exhaust gas returned to the intake tract must be set relatively precisely. This setting is made depending on the operating parameters of the internal combustion engine.
  • a control valve is usually located in the exhaust gas recirculation line.
  • the exhaust gas recirculation line merges into an exhaust gas recirculation distributor that opens into the intake duct of each cylinder.
  • the individual connections to the exhaust gas recirculation manifold must be closed as close as possible to the mouth in the intake pipes of the cylinders.
  • the control valve in the exhaust gas recirculation line is dispensed with, and instead the blocking devices, which are preferably designed as blocking flaps, are used to adjust the exhaust gas recirculation rate.
  • the locking devices are coupled to one another and connected to a mechanical actuator.
  • the structural simplification is particularly great if, in an advantageous embodiment of the invention, the mouths of the exhaust gas recirculation distributor and the shut-off flaps lie in an intermediate flange between the cylinder head and the air collector. If two intake lines are provided for each cylinder, butterfly valves for the second intake line can also be provided in the intermediate flange. The component obtained in this way enables the use of a plastic air collector through the thermal decoupling of the exhaust gas recirculation distributor and air collector.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation
  • FIG. 2 is an illustration of an intermediate flange with flaps for exhaust gas recirculation.
  • the exhaust gas recirculation system shown in FIG. 1 is located on an internal combustion engine 10 which has an intake manifold 12 and an exhaust tract 14. The exhaust gas flows of the individual cylinders are combined in this exhaust tract 14.
  • the intake manifold 12 opens into an air collector 16, which in this exemplary embodiment is in turn connected to each individual cylinder of the internal combustion engine 10 via two intake lines 18 and 20.
  • An exhaust gas recirculation line 23 is guided between the exhaust tract 14 and the intake lines 20 and opens into the individual intake lines 20 via an exhaust gas recirculation distributor 24.
  • a shut-off flap 22 sits near each mouth into the intake line 20.
  • the individual shut-off flaps 22 of the individual intake lines 20 for the cylinders of the internal combustion engine 10 are coupled in terms of drive via a shaft 2.
  • FIG. 2 The corresponding component in which the locking flaps 22 are arranged is shown in FIG. 2. It is a flange part 5, which is arranged between the cylinder head and the air collector 16. As can be seen, a channel 25 opens into each intake line 20. A locking flap 22 is seated in each channel 25. All locking flaps 22 are coupled via a common shaft 2, so that they can be driven by a common actuator.
  • the shutters which are shown in the illustration of FIG. 2 in the closed position, not only serve to shut off the channel 25 and thus the exhaust gas recirculation line 23, as is customary for the quick shutdown, but are also the actuators for setting the exhaust gas recirculation rate.
  • the actuator (not shown) attached to the connecting flange 3 of the shaft 2 is provided with a position feedback so that the position of the shut-off flaps 22 and thus the exhaust gas recirculation rate can be determined when controlling the operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine 10 has two intake lines 18 and 20 per cylinder.
  • the exhaust gas recirculation takes place only in one intake line 20. It is of course also possible to provide the exhaust gas recirculation in both intake lines 18, 20.
  • the second suction line 18 is provided with a flap 4 which serves to shut off the second suction line 18.
  • the intake air can thus be guided through one or two intake lines.
  • the exhaust gas recirculation distributor 24 may also be advantageous to have the exhaust gas recirculation distributor 24 open into the intake line 18, which can be closed with the flap 4.
  • a variable negative pressure can be generated in the exhaust gas recirculation line 23, as a result of which the exhaust gas recirculation rate can be influenced, in particular increased.
  • FIG. 22 Another locking device can also be used instead of the locking flaps 22 connected by a continuous shaft.
  • poppet valves or the drive shafts of differently designed flap valves can be suitably mechanically coupled to one another.

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Abstract

Bei einer Abgasrückführanlage erfolgt das Einstellen des Abgasrückführstroms mit Sperrklappen (22), die in den einzelnen Ansaugleitungen (20) angeordnet sind und deren Antrieb über eine Antriebswelle (2) gekoppelt ist, so dass diese gleichzeitig betätigt werden. Die Sperrklappen (22) werden sowohl für die Schnellabschaltung als auch zum Einstellen des rückgeführten Abgasstromes verwendet.

Description

Beschreibung
Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs .
Bei Brennkraftmaschinen sind Abgasrückführungssysteme bekannt, um günstigere NOx-Emissionswerte zu erreichen. Dabei verbindet üblicherweise eine Abgasrückführleitung den Abgastrakt mit dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 196 22 891 C2 bekannt.
Die in den Ansaugtrakt rückgeführte Abgasmenge muß relativ genau eingestellt werden. Dabei erfolgt diese Einstellung abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine.
Dazu sitzt in der Abgasrückführleitung üblicherweise ein Regelventil. Die Abgasrückführleitung geht in einen Abgasrück- führverteiler über, der in den Ansaugkanal eines jeden Zylinders mündet. Um eine schnelle Abschaltung der Abgasrückfüh- rung zu ermöglichen, und eine Kommunikation der Gassäulen zwischen den Ansaugrohren über den Abgasrückführverteiler zu verhindern, müssen die einzelnen Verbindungen zum Abgasrückführverteiler möglichst nahe an der Mündung in die Ansaugleitungen der Zylinder verschlossen werden. Hierzu befinden sich üblicherweise Klappen zum Absperren nahe der Mündungen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Abgasrückführanlage baulich zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß wird auf das Regelventil in der Abgasrückführleitung verzichtet, und es werden stattdessen die Sperrvorrichtungen, die vorzugsweise als Sperrklappen ausgeführt sind, zum Einstellen der Abgasrückführrate verwendet. Dabei sind die Sperrvorrichtungen untereinander gekoppelt und mit einem mechanischen Stellantrieb verbunden.
Neben der Einsparung eines zusätzlichen Regelventils ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß die Abgasrückführregelung näher am Brennraum erfolgt, da das Totvolumen zwischen Regelventil, das ja jetzt von der Sperrvorrichtung gebildet ist, und den einzelnen Ansaugleitungen sehr klein ist.
Die bauliche Vereinfachung ist besonders groß, wenn in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Mündungen des Ab- gasrückführverteilers und die Sperrklappen in einen Zwischenflansch zwischen Zylinderkopf und Luftsammler liegen. Sind zwei Ansaugleitungen für jeden Zylinder vorgesehen, können in den Zwischenflansch auch noch Absperrklappen für die jeweils zweite Ansaugleitung vorgesehen werden. Das so erhaltene Bauteil ermöglicht durch die thermische Entkopplung von Abgas- rückführverteiler und Luftsammler den Einsatz eines Kunststoffluftsammlers .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und
Fig. 2 eine Darstellung eines Zwischenflansches mit Sperrklappen für die Abgasrückführung. Die in Fig. 1 dargestellte Abgasrückführanlage befindet sich an einer Brennkraftmaschine 10, die ein Saugrohr 12 und einen Abgastrakt 14 hat. In diesem Abgastrakt 14 werden die Abgasströme der einzelnen Zylinder vereinigt. Das Saugrohr 12 mündet in einen Luftsammler 16, der in diesem Ausführungsbeispiel wiederum über jeweils zwei Ansaugleitungen 18 und 20 mit jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 10 verbunden ist.
Zwischen dem Abgastrakt 14 und den Ansaugleitungen 20 ist eine Abgasrückführleitung 23 geführt, die über einen Abgasrück- führverteiler 24 in die einzelnen Ansaugleitungen 20 mündet. Nahe jeder Mündung in die Ansaugleitung 20 sitzt eine Sperrklappe 22. Die einzelnen Sperrklappen 22 der einzelnen Ansau- gleitungen 20 für die Zylinder der Brennkraftmaschine 10 sind über eine Welle 2 antriebsmäßig gekoppelt.
Das entsprechende Bauteil, in dem die Sperrklappen 22 angeordnet sind, ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Flanschteil 5, das zwischen dem Zylinderkopf und dem Luftsammler 16 angeordnet ist. Wie zu sehen ist, mündet in jede Ansaugleitung 20 ein Kanal 25. In jedem Kanal 25 sitzt eine Sperrklappe 22. Alle Sperrklappen 22 sind über eine gemeinsame Welle 2 gekoppelt, so daß sie von einem gemeinsamen Stellantrieb angetrieben werden können. Die Sperrklappen, die in der Darstellung der Fig. 2 in geschlossener Stellung gezeigt sind, dienen nicht nur zum Absperren des Kanals 25 und damit der Abgasrückführleitung 23, wie es für die Schnellabschaltung üblich ist, sondern sind auch die Stellglieder zum Einstellen der Abgasrückführrate . Der am Anschlußflansch 3 der Welle 2 angebrachte Stellantrieb (nicht dargestellt) ist mit einer Lagerückmeldung versehen, so daß beim Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine die Stellung der Sperrklappen 22 und damit die Abgasrückführrate bestimmbar ist.
Wie in der Darstellung der Fig. 1 und 2 zu sehen ist, verfügt die Brennkraftmaschine 10 über zwei Ansaugleitungen 18 und 20 pro Zylinder. Die Abgasrückführung erfolgt dabei nur in eine Ansaugleitung 20. Es ist natürlich auch möglich, die Abgasrückführung in beide Ansaugleitungen 18, 20 vorzusehen. In der beschriebenen Ausführungsform ist jedoch die zweite An- saugleitung 18 mit einer Klappe 4 versehen, die zum Absperren der zweiten Ansaugleitung 18 dient. Dadurch kann je nach Betriebsphase der Brennkraftmaschine die Ansaugluft durch eine oder zwei Ansaugleitungen geführt werden.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, den Abgasrückführvertei- ler 24 in die Ansaugleitung 18 münden zu lassen, die mit der Klappe 4 verschlossen werden kann. Dadurch kann je nach Stellung der Klappe 4 ein variabler Unterdrück in der Abgasrückführleitung 23 erzeugt werden, wodurch die Abgasrückführrate weiter beeinflußt werden, insbesondere erhöht werden kann.
Natürlich kann anstelle der über eine durchgehende Welle verbundenen Sperrklappen 22 auch eine andere Sperrvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise können Tellerventile oder die Antriebswellen von anders ausgestalteten Klappenventilen geeignet mechanisch miteinander gekoppelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit - einem Abgastrakt (14), in dem die Abgasleitungen aller Zylinder zusammengeführt sind, einem Luftsammler (16) mit mindestens einer Ansaugleitung (18,20) für jeden Zylinder, und einer Abgasrückführleitung (23) , die einerseits an den Abgastrakt (14) angeschlossen ist und andererseits über einen Abgasrückführverteiler (24) in die einzelnen Ansaugleitungen (18,20) der Zylinder mündet, wobei nahe der Mündungen des Abgasrückführverteilers (24) in die Ansaugleitungen (18,20) mind. eine Sperrvorrich- tung (22) zum Abtrennen der Ansaugleitungen (18,20) von der Abgasrückführleitung (23) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für jeden Zylinder eine eigene Sperrvorrichtung (22) vorhanden ist, die Sperrvorrichtungen (22) zur gemeinsamen Betä- tigung mechanisch gekoppelt und mit einem Stellantrieb verbunden sind und in geschlossenem Zustand dicht schließen, so daß der rückgeführte Abgasstrom in die Ansaugleitungen (18,20) unter Verzicht auf weitere Regelventile allein durch Betätigung der Sperrvorrichtungen (22) einstellbar ist.
2. Abgasrückführanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stellantrieb einen Lagerückmeldungssensor aufweist.
3. Abgasrückführanlage nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Sperrvorrichtung als Sperrklappe (22) ausgeführt ist, deren Sitz von einem Ring gebildet wird, an dem die Sperrklappe (22) in geschlossenem Zustand dichtend anliegt.
4. Abgasrückführanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Sperrvorrichtung (22) in unmittelbarer Nähe zur zugehörigen Brennkammer angeordnet ist.
5. Abgasrückführanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für jeden Zylinder zwei Ansaugleitungen (18,20) vorgesehen sind und der Abgasrückführverteiler (24) jeweils nur in eine Ansaugleitung (20) jedes Zylinders mündet.
6. Abgasrückführanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sperrvorrichtungen (22) und die Mündungen in die Ansaugleitung (18,20) in einem Flanschteil (5) liegen, das zwischen dem Zylinderkopf und dem Luftsammler (16) angeordnet ist.
7. Abgasrückführanlage nach Anspruch 5 und Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die andere Ansaugleitung (18), in die der Abgasrückführ- Verteiler (24) nicht mündet, über eine ebenfalls im Flanschteil (5) angeordnete Klappe (4) verschließbar ist.
8. Abgasrückführanlage nach Anspruch 5 und Anspruch 6 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ansaugleitung (2D) , in die der Abgasrückführverteiler (24) mündet, über eine ebenfalls im Flanschteil (5) angeordnete Klappe (4) verschließbar ist.
PCT/DE2000/000015 1999-01-11 2000-01-03 Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige brennkraftmaschine WO2000042311A1 (de)

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