DE19816266A1 - Air intake duct system for an internal combustion engine - Google Patents

Air intake duct system for an internal combustion engine

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Abstract

Ein bekanntes Luftansaugkanalsystem mit Abgasrückführung weist den Nachteil eines gestörten Schwingverhaltens der angesaugten Luft auf, wodurch die Zylinderfüllung vermindert wird. DOLLAR A Hiergegen sieht das neue Luftansaugkanalsystem vor, daß jeder Einzelkanal (5) gegenüber dem Luftansaugkanal (2), in den er einmündet, in Betriebsphasen ohne Abgasrückführung durch einen Ventilabschnitt (6) verschließbar ist. DOLLAR A Hierdurch kann der Abgasanteil für eine Schadstoffreduzierung bis in Grenzbereiche erhöht werden, ohne daß das Schwingverhalten der angesaugten Luft gestört wird.A known air intake duct system with exhaust gas recirculation has the disadvantage of a disturbed vibration behavior of the intake air, as a result of which the cylinder charge is reduced. DOLLAR A Against this, the new air intake duct system provides that each individual duct (5) with respect to the air intake duct (2) into which it flows can be closed in operating phases without exhaust gas recirculation by a valve section (6). DOLLAR A In this way, the proportion of exhaust gas for reducing pollutants can be increased to the limit without disturbing the vibration behavior of the intake air.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftansaugkanalsystem für eine Brennkraftmaschine, mit ei­ nem integrierten Abgasrückführkanal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to an air intake duct system for an internal combustion engine, with egg nem integrated exhaust gas recirculation duct according to the preamble of claim 1 or 2nd

Im Zuge der weiteren Schadstoffbegrenzung im Brennkraftmaschinenabgas wird der angesaugten Brennluft ein größerer Anteil Abgas beigemischt, so daß bei einer unglei­ chen Abgasverteilung auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einige mit Luftmangel betrieben werden, wodurch die Abgaszusammensetzung insgesamt ver­ schlechtert wird.In the course of the further limitation of pollutants in the internal combustion engine exhaust sucked in combustion air, a larger proportion of exhaust gas is added, so that at an uneven Chen exhaust gas distribution to the individual cylinders of the internal combustion engine with some Air shortages are operated, whereby the total exhaust gas composition ver gets worse.

Bei einer zentralen Einleitung der Abgasrückführung zwischen Luftfilter und Saugrohr­ sammler besteht ein Problem darin, daß sich bei der Änderung der Abgasrückführung große Totzeiten ergeben, bis die jeweilige Änderung im Brennraum wirksam wird. Das Totvolumen, das durch das Saugrohr gebildet wird, sorgt dafür, daß erst ein großes Vo­ lumen mit einer Mischung aus rückgeführtem Abgas- und Brennluft gefüllt wird, ehe dieses Abgas-Brennluftgemisch in den Zylinder gelangt. Bei einem Wechsel von hoher Abgasrückführung auf niedrige Abgasrückführung oder umgekehrt, kann dies dazu füh­ ren, daß kurzfristig eine ungünstige Abgas-Brennluftzusammensetzung im Brennraum vorliegt, mit den erwähnten Nachteilen.With a central introduction of the exhaust gas recirculation between the air filter and intake manifold There is a problem with collectors that when changing the exhaust gas recirculation long dead times result until the respective change in the combustion chamber takes effect. The Dead volume, which is formed by the intake manifold, ensures that only a large Vo lumen is filled with a mixture of recirculated exhaust gas and combustion air before this exhaust gas / combustion air mixture gets into the cylinder. When changing from high Exhaust gas recirculation to low exhaust gas recirculation or vice versa can lead to this ren that in the short term an unfavorable exhaust gas combustion air composition in the combustion chamber is present, with the disadvantages mentioned.

Um das für die Abgasrückführregelung ungünstige Totvolumen zu umgehen, sind Konzepte zur dezentralen Abgasrückführeinleitung bekannt. Dabei werden einzelne Abgasrückführkanäle bis in die Nähe des Saugrohrzylinderkopfflansches geführt. Jedem Zylinder ist damit mindestens eine Abgasrückführeinleitstelle zugeordnet. Die Abgasrückführregelung erfolgt dabei durch ein einzelnes Abgasrückführventil. There are concepts to avoid the dead volume, which is unfavorable for exhaust gas recirculation control known for decentralized exhaust gas recirculation. In doing so, individual Exhaust gas recirculation channels are routed close to the intake manifold cylinder head flange. Each Cylinder is thus assigned at least one exhaust gas recirculation point. The Exhaust gas recirculation is controlled by a single exhaust gas recirculation valve.  

Diese Abgasrückführregelung hat jedoch den Nachteil, daß es bei geschlossenem Abgasrückführventil, im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, bei dem kein Abgas rückgeführt wird, über die dann miteinander verbundenen einzelnen Abgasrückführkanäle zu einem Druckausgleich zwischen den zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine führenden Luftansaugkanälen kommt, wodurch das Schwingverhalten der angesaugten Luft gestört und die Füllung der Zylinder vermindert wird.However, this exhaust gas recirculation control has the disadvantage that it is closed Exhaust gas recirculation valve, in full load operation of the internal combustion engine, in which no exhaust gas is returned via the individual exhaust gas recirculation channels which are then connected to one another a pressure equalization between the individual cylinders of the internal combustion engine leading air intake ducts, which causes the vibration behavior of the intake air disturbed and the filling of the cylinders is reduced.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen aufzufinden, mit denen eine genauere Abgasverteilung auf die einzelnen Zylinder erreichbar wird, ohne daß das Schwingver­ halten der angesaugten Luft gestört und damit die Füllung der Zylinder vermindert wird.It is therefore an object of the invention to find measures with which a more precise Exhaust gas distribution to the individual cylinders can be reached without the oscillating ver keep the intake air disturbed and thus the filling of the cylinders is reduced.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1 and 2 respectively specified features have been resolved. Advantageous further developments are with the Subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is below described.

Die Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 ein Prinzipbild eines Luftansaugkanalsystems des Standes der Technik, Fig. 1 is a schematic diagram of an air intake duct system of the prior art,

Fig. 2, 3 und 4 erfinderische Ausführungen des Luftansaugkanalsystems nach Fig. 1. Fig. 2, 3 and 4, inventive embodiments of the air intake duct system of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild eines Luftansaugkanalsystems 1 für eine Brennkraftmaschine nach dem Stand der Technik, mit einzelnen zu jedem Zylinder einer Brennkraftmaschine führenden Luftansaugkanälen 2 und mit einem integrierten Abgasrückführkanal 3, des­ sen Abgasdurchsatz, hier von einem Abgasrückführventil 4, steuerbar ist. Der Abgas­ rückführkanal 3 mündet über Einzelkanäle 5 in jeden der einzelnen Luftansaugkanäle 2 ein. Bei diesem Luftansaugkanalsystem 1 besteht der erwähnte Nachteil. Fig. 1 shows a schematic diagram of an air intake duct system 1 for an internal combustion engine according to the prior art, with individual air intake ducts 2 leading to each cylinder of an internal combustion engine and with an integrated exhaust gas recirculation duct 3 , the exhaust gas flow rate of which, here from an exhaust gas recirculation valve 4 , can be controlled. The exhaust gas recirculation duct 3 opens into each of the individual air intake ducts 2 via individual ducts 5 . In this air intake duct system 1 there is the disadvantage mentioned.

Erfindungsgemäß ist nun bei einer Ausführung eines Luftansaugkanalsystem nach Fig. 2 vorgesehen, daß jeder Einzelkanal 5 gegenüber dem Luftansaugkanal 2, in den er ein­ mündet, in Betriebsphasen ohne Abgasrückführung durch einen Ventilabschnitt 6 ver­ schließbar ist, bzw. bei einer Ausführung nach Fig. 3, daß Einzelkanäle 7, die in Luftan­ saugkanäle 8 mit gleichem Schwingverhalten einmünden, gegenüber Einzelkanälen 9, die in Luftansaugkanäle 10 mit einem anderen gleichen Schwingverhalten einmünden, in Betriebsphasen ohne Abgasrückführung durch einen Ventilabschnitt 11 getrennt sind.According to the invention it is now provided in an embodiment of an air intake duct system according to FIG. 2 that each individual duct 5 can be closed in relation to the air intake duct 2 into which it opens, in operating phases without exhaust gas recirculation through a valve section 6 , or in an embodiment according to FIG. 3 that individual channels 7 , which open into Luftan suction channels 8 with the same vibration behavior, compared to individual channels 9 , which open into air intake channels 10 with another same vibration behavior, are separated in operating phases without exhaust gas recirculation by a valve section 11 .

Diese Maßnahmen verhindern das Durchschlagen des Ansaugdruckes des Luftansaug­ kanals 2, 8, 10 in jeweils einen der anderen über die Einzelkanäle 5, 7, 9.These measures prevent the suction pressure of the air intake duct 2 , 8 , 10 from penetrating into one of the other via the individual ducts 5 , 7 , 9 .

Es ist vorteilhaft, wenn die Ventilabschnitte 6 durch jeweils ein separates Ventilstellglied 12 gesteuert werden (Figur), das auf Steuersignale anspricht, wobei die Ventilabschnitte 6 gleichzeitig geöffnet und dabei auf den gewünschten Abgasdurchsatz eingestellt wer­ den.It is advantageous if the valve sections 6 are each controlled by a separate valve actuator 12 (figure) which responds to control signals, the valve sections 6 being opened simultaneously and being set to the desired exhaust gas flow rate.

Es kann vorteilhaft sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wenn die Ventilabschnitte 6 durch ein gemeinsames Ventilstellglied 13 gesteuert werden, das auf Steuersignale anspricht.It can be advantageous, as shown in FIG. 4, if the valve sections 6 are controlled by a common valve actuator 13 which responds to control signals.

Durch die Maßnahme, daß zusätzlich ein Abgasrückführventil 14 den Durchsatz des Abgasrückführkanals 3 steuert, wie in Fig. 4 dargestellt ist, können die Ventilabschnit­ te 6 mit einfachsten Auf-Zu-Ventilen ausgestattet werden.The measure that additionally an exhaust gas recirculation valve 14 controls the throughput of the exhaust gas recirculation channel 3 , as shown in Fig. 4, the Ventilabschnit te 6 can be equipped with the simplest open-close valves.

Schließlich kann, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Ausführungsform gewählt werden, bei der die Ventilabschnitte 11 in einem Doppelsitzventil 15 bestehen, das eine Verbindung zwischen dem Abgasrückführkanal 3 und zwei Zwischenkanälen 16, 17 steuert, wobei die Zwischenkanäle 16, 17 jeweils mit den Einzelkanälen 7, 9 verbunden sind, die in die Luftansaugkanäle 9, 10 mit dem gleichen Schwingverhalten einmünden.Finally, as shown in FIG. 3, an embodiment can be selected in which the valve sections 11 consist of a double-seat valve 15 which controls a connection between the exhaust gas recirculation duct 3 and two intermediate ducts 16 , 17 , the intermediate ducts 16 , 17 each with the Individual channels 7 , 9 are connected, which open into the air intake channels 9 , 10 with the same vibration behavior.

Hierdurch ist der Aufwand an Ventilstellgliedern reduziert. This reduces the effort required for valve actuators.  

Durch die Erfindung wird eine gegenüber dem Stand der Technik verbessert, geringere Schadstoffe aufweisende Abgaszusammensetzung erreicht, der Anteil des rückgeführ­ ten Abgases an der Brennluft kann somit bis in Grenzbereiche erhöht werden, da der Sicherheitsabstand zu den Zylindern mit der höchsten oder geringsten Abgaszuführung verringert werden kann. Die Ventilabschnitte 6 können beliebig mit Teller-, Schieber- oder Walzenventilen ausgestattet sein, als Ventilstellglieder kommen elektrische oder pneumatische in Frage.By the invention, an improved compared to the prior art, lower pollutant exhaust gas composition is achieved, the proportion of the recirculated exhaust gas in the combustion air can thus be increased to the limit because the safety distance to the cylinders with the highest or lowest exhaust gas supply can be reduced . The valve sections 6 can be equipped as desired with plate, slide or roller valves; electrical or pneumatic valve actuators can be used.

In den Betriebsphasen ohne Abgasrückführung wird das Schwingverhalten der Luft in den einzelnen Luftansaugkanälen nicht gestört.In the operating phases without exhaust gas recirculation, the vibration behavior the air in the individual air intake ducts is not disturbed.

Claims (6)

1. Luftansaugkanalsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einzelnen zu jedem Zylinder einer Brennkraftmaschine führenden Luftansaugkanälen und mit einem integrierten Ab­ gasrückführkanal, dessen Abgasdurchsatz steuerbar ist und der über Einzelkanäle in je­ den der einzelnen Luftansaugkanäle einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ein­ zelkanal (5) gegenüber dem Luftansaugkanal (2), in den er einmündet, in Betriebsphasen ohne Abgasrückführung durch einen Ventilabschnitt (6) verschließbar ist.1.Air intake duct system for an internal combustion engine, with individual air intake ducts leading to each cylinder of an internal combustion engine and with an integrated gas recirculation duct, the exhaust gas flow rate of which can be controlled and which leads to the individual air intake ducts via individual ducts, characterized in that each individual duct ( 5 ) is opposite the air intake duct ( 2 ) into which it opens can be closed by a valve section ( 6 ) in operating phases without exhaust gas recirculation. 2. Luftansaugkanalsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Einzelkanäle (7), die in Luftansaugkanäle (8) mit gleichem Schwingverhalten einmünden, gegenüber Einzelkanälen (9)1 die in Luftansaugkanäle (10) mit einem ande­ ren gleichen Schwingverhalten einmünden, in Betriebsphasen ohne Abgasrückführung durch einen Ventilabschnitt (11) getrennt sind.2. Air intake duct system according to the preamble of claim 1, characterized in that individual channels ( 7 ), which open into air intake ducts ( 8 ) with the same vibration behavior, compared to individual channels ( 9 ) 1 which open into air intake ducts ( 10 ) with another, the same vibration behavior , are separated in operating phases without exhaust gas recirculation by a valve section ( 11 ). 3. Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilabschnitte (6, 11) durch jeweils ein separates Ventilstellglied (12) gesteuert wer­ den, das auf Steuersignale anspricht.3. Air intake duct system according to claim 1 or 2, characterized in that the valve sections ( 6 , 11 ) controlled by a separate valve actuator ( 12 ) who responds to the control signals. 4. Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilabschnitte (6, 11) durch ein gemeinsames Ventilstellglied (13) gesteuert werden, das auf Steuersignale anspricht.4. Air intake duct system according to claim 1 or 2, characterized in that the valve sections ( 6 , 11 ) are controlled by a common valve actuator ( 13 ) which responds to control signals. 5. Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ab­ gasrückführventil (14) den Durchsatz des Abgasrückführkanals (3) steuert. 5. Air intake duct system according to claim 3 or 4, characterized in that a gas recirculation valve ( 14 ) controls the throughput of the exhaust gas recirculation duct ( 3 ). 6. Luftansaugkanalsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilab­ schnitt (11) in einem Doppelsitzventil (15) besteht, das eine Verbindung zwischen dem Abgasrückführkanal (3) und zwei Zwischenkanälen (16, 17) steuert, wobei die Zwi­ schenkanäle (16, 17) jeweils mit den Einzelkanälen (7, 9) verbunden sind, die in die Luftansaugkanäle (9, 10) mit dem gleichen Schwingverhalten einmünden.6. Air intake duct system according to claim 4, characterized in that the Ventilab cut (11) in a double-seat valve (15), the communication between the exhaust gas recirculation passage (3) and two intermediate channels (16, 17), wherein the interim rule channels (16 , 17 ) are each connected to the individual channels ( 7 , 9 ) which open into the air intake channels ( 9 , 10 ) with the same vibration behavior.
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