DE19847288B4 - Exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus Ventil- und Stellerteil, das nach Massgabe von Steuersignalen den Abgasstrom zwischen einem Abgaskanal und einem Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (2) eine Vielzahl von Einzelventilen (4) aufweist, die den Abgasstrom aus einem mit dem Abgaskanal verbindbaren Abgasrückführkanal (5) zu mit mehreren Einzelluftansaugkanälen verbindbaren Einzelabgasrückführkanälen (6) steuern und durch einen Tellerstössel (7) des Stellerteils (3) gemeinsam betätigt werden, wobei das Ventil- und Stellerteil (2, 3) rotationssymmetrisch aufgebaut und gemeinsam in eine Anschlusskanäle (15, 16) aufweisende Gehäuseausnehmung (17) eingesetzt wird.Exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine, consisting of valve and actuator part, which controls the exhaust gas flow between an exhaust passage and an air intake passage of the internal combustion engine in accordance with control signals, characterized in that the valve member (2) comprises a plurality of individual valves (4), the exhaust gas flow from a connectable to the exhaust gas channel exhaust gas recirculation channel (5) to connect with several Einzeluftuftanskanäle individual exhaust gas recirculation channels (6) and operated by a poppet (7) of the control part (3) together, the valve and actuator part (2, 3) constructed rotationally symmetric and together in a connection channels (15, 16) having housing recess (17) is used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Im Zuge der weiteren Schadstoffbegrenzung im Brennkraftmaschinenabgas wird der angesaugten Brennluft ein grösserer Anteil Abgas beigemischt, so dass bei einer ungleichen Abgasverteilung auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einige mit Luftmangel betrieben werden, wodurch die Abgaszusammensetzung insgesamt verschlechtert wird.In the course of the further limitation of emissions in the engine exhaust gas of the sucked combustion air, a larger proportion of exhaust gas is admixed, so that some with an unequal distribution of exhaust gas to the individual cylinders of the engine are operated with lack of air, whereby the exhaust gas composition is deteriorated overall.

Bei einer zentralen Einleitung der Abgasrückführung zwischen Luftfilter und Saugrohrsammler besteht ein Problem darin, dass sich bei der Änderung der Abgasrückführung grosse Totzeiten ergeben, bis die jeweilige Änderung im Brennraum wirksam wird. Das Tatvolumen, das durch das Saugrohr gebildet wird, sorgt dafür, dass erst ein grosses Volumen 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 führen, dass kurzfristig eine ungünstige Abgas-Brennluftzusammensetzung im Brennraum vorliegt, mit den erwähnten Nachteilen.In the case of a central introduction of the exhaust gas recirculation between the air filter and the intake manifold collector, there is a problem that when the exhaust gas recirculation changes, there are large dead times until the respective change in the combustion chamber becomes effective. The Tatvolumen, which is formed by the intake manifold, ensures that only a large volume is filled with a mixture of recirculated exhaust and combustion air before this exhaust-combustion air mixture enters the cylinder. In the case of a change from high exhaust gas recirculation to low exhaust gas recirculation or vice versa, this can lead to an unfavorable exhaust gas combustion air composition in the combustion chamber in the short term, with the mentioned disadvantages.

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.In order to avoid the unfavorable dead volume for the exhaust gas recirculation control, concepts for decentralized exhaust gas recirculation introduction are known. In this case, individual exhaust gas recirculation channels are led to the vicinity of the Saugrohrzylinderkopfflansches. Each cylinder is thus associated with at least one Abgasrückführeinleitstelle. The exhaust gas recirculation control is carried out 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, with the exhaust gas recirculation valve closed, in the full load operation of the internal combustion engine in which no exhaust gas is recirculated, via the then interconnected individual exhaust gas recirculation channels to a pressure equalization between leading to the individual cylinders of the engine Luftansaugkanälen, whereby the vibration behavior The sucked air disturbed and the filling of the cylinder is reduced.

Die nicht vorveröffentlichten DE 198 10 840 A1 und DE 198 16 266 A1 offenbaren dahingegen Abgasrückführanordnungen mit Abgasrückführleitungen, die jeweils ein Abgasrückführventil aufweisen und jeweils einem Zylinder zugeordnet sind. Derartige Anordnungen weisen jedoch den Nachteil eines großen Bauraumbedarfs auf.The not previously published DE 198 10 840 A1 and DE 198 16 266 A1 on the other hand reveal exhaust gas recirculation arrangements with exhaust gas recirculation lines, each having an exhaust gas recirculation valve and each associated with a cylinder. However, such arrangements have the disadvantage of a large space requirement.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Massnahmen aufzufinden, mit denen eine genauere Abgasverteilung auf die einzelnen Zylinder erreichbar wird, ohne dass das Schwingverhalten 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 accurate exhaust gas distribution to the individual cylinders can be achieved without the vibration behavior of the sucked air disturbed and thus the filling of the cylinder 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 has been achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1 and 2, respectively. Advantageous developments are specified by the subclaims.

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

Diese zeigt ein Prinzipbild eines erfinderischen Abgasrückführventils 1 für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus Ventil- und Stellerteil 2, 3, das nach Massgabe von Steuersignalen den Abgasstrom zwischen einem Abgaskanal und einem Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine steuert. Die Steuersignale können elektrisch oder pneumatischer Art sein, wobei das Stellerteil 3 dann entsprechend als elektromotorischer oder pneumatischer Steller arbeitet.This shows a schematic diagram of an inventive exhaust gas recirculation valve 1 for an internal combustion engine, consisting of valve and actuator part 2 . 3 in that controls the exhaust gas flow between an exhaust passage and an air intake passage of the internal combustion engine in accordance with control signals. The control signals may be electrical or pneumatic type, wherein the actuator part 3 then working accordingly as an electromotive or pneumatic actuator.

Es ist vorgesehen, dass das Ventilteil 2 eine Vielzahl von Einzelventilen 4 aufweist, die den Abgasstrom aus einem mit dem Abgaskanal verbindbaren Abgasrückführkanal 5 zu mit mehreren Einzelluftansaugkanälen verbindbaren Einzelabgasrückführkanälen 6 steuern und durch einen Tellerstössel 7 des Stellerteils 3 gemeinsam betätigt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist es vier Ventile, z. B. für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine, die gleichmässig um die Stellerteilmitte verteilt angeordnet sind.It is envisaged that the valve part 2 a variety of individual valves 4 comprising the exhaust gas flow from an exhaust gas recirculation channel connectable to the exhaust gas passage 5 to be connected to several individual air intake ducts individual exhaust gas recirculation channels 6 steer and through a plunger 7 of the control part 3 be operated together. In the embodiment, it is four valves, z. B. for a four-cylinder internal combustion engine, which are arranged distributed uniformly around the Stellerteilmitte.

Diese Massnahme bewirkt eine gleichzeitige Drosselung der durch die Einzelabgasrückführkanäle 6 strömenden Abgasmenge, so dass sich Druckwellen von einem Einzelabgasrückführkanal zum anderen nur schlecht durchsetzen können. Bei geschlossenen Einzelventilen 4 ist eine gegenseitige Beeinflussung durch Abgasströme oder Druckpulsationen ausgeschlossen.This measure causes a simultaneous throttling of the individual exhaust gas return channels 6 flowing exhaust gas, so that pressure waves from one single exhaust gas recirculation channel to the other can prevail only poorly. With closed individual valves 4 a mutual influence by exhaust gas flows or pressure pulsations is excluded.

Es ist vorgesehen, dass die Einzelventile 4 als Tellerventile ausgebildet sind, deren Ventilschäfte 8 in eine gemeinsame Betätigungskammer 9 hineinragen und dort von Federn 10 in Schliessrichtung belastet sind, die zwischen Ventilführungsbünde 11 und am Ventilschaft 8 befestigte Federteller 12 eingespannt sind, wobei die Federteller 12 mit den Ventilschäften formschlüssig verbunden sind, beispielsweise durch Einrollen der Federteller 12 in Ventilschaftausnehmungen 13.It is envisaged that the individual valves 4 are designed as poppet valves whose valve stems 8th in a common actuation chamber 9 protrude and there from feathers 10 are loaded in the closing direction between the valve guide collars 11 and at the valve stem 8th fixed spring plate 12 are clamped, with the spring plate 12 are positively connected to the valve stems, for example by rolling the spring plate 12 in valve stem recesses 13 ,

Es ist vorteilhaft, wenn die Tellerventile 4 einen Steuerkegelabsatz 14 aufweisen, der eine vorbestimmte Abgasstrom-Durchlasscharakteristik in Bezug auf den Öffnungshub ergibt.It is advantageous if the poppet valves 4 a control cone paragraph 14 having a predetermined exhaust gas flow passage characteristic with respect to the opening stroke.

Es ist zweckmässig, wenn das Ventil- und Stellerteil 2 und 3 rotationssymmetrisch aufgebaut und gemeinsam in eine Anschlusskanäle 15, 16 aufweisende Gehäuseausnehmung 17 eingesetzt sind und die Gehäuseausnehmung 17 im Luftansaugkanalgehäuse 18 ausgebildet ist.It is expedient if the valve and actuator part 2 and 3 constructed rotationally symmetrical and together in a connection channels 15 . 16 having housing recess 17 are used and the housing recess 17 in the air intake duct housing 18 is trained.

Die erfindungsgemässe Ausführung des Abgasrückführventils 1 ergibt die bereits beschriebenen Vorteile in Bezug auf eine verbesserte Abgasentgiftung der Brennkraftmaschine, jedoch auch Vorteile hinsichtlich einer Verringerung der Baugrösse und Stellerteilkräfte, da die den Abgasdrücken ausgesetzten Ventilflächen im Verhältnis zu den auf mehrere Einzelventile aufgeteilte Ventildurchlassflächen überproportional verringert sind.The inventive embodiment of the exhaust gas recirculation valve 1 gives the advantages already described in terms of improved exhaust gas detoxification of the internal combustion engine, but also benefits in terms of a reduction in size and Stellerteilkräfte, as the exhaust gas pressure exposed valve areas are reduced disproportionately in relation to the split on several individual valves valve ports.

Claims (5)

Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus Ventil- und Stellerteil, das nach Massgabe von Steuersignalen den Abgasstrom zwischen einem Abgaskanal und einem Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (2) eine Vielzahl von Einzelventilen (4) aufweist, die den Abgasstrom aus einem mit dem Abgaskanal verbindbaren Abgasrückführkanal (5) zu mit mehreren Einzelluftansaugkanälen verbindbaren Einzelabgasrückführkanälen (6) steuern und durch einen Tellerstössel (7) des Stellerteils (3) gemeinsam betätigt werden, wobei das Ventil- und Stellerteil (2, 3) rotationssymmetrisch aufgebaut und gemeinsam in eine Anschlusskanäle (15, 16) aufweisende Gehäuseausnehmung (17) eingesetzt wird.Exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine, consisting of valve and actuator part, which controls the exhaust gas flow between an exhaust passage and an air intake passage of the internal combustion engine in accordance with control signals, characterized in that the valve part ( 2 ) a plurality of individual valves ( 4 ) comprising the exhaust gas flow from an exhaust gas recirculation channel ( 5 ) to be connected to a plurality of individual air intake ducts individual exhaust gas recirculation channels ( 6 ) and by a Tellerstössel ( 7 ) of the control part ( 3 ) are actuated together, wherein the valve and actuator part ( 2 . 3 ) rotationally symmetrical and together in a connection channels ( 15 . 16 ) housing recess ( 17 ) is used. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelventile (4) als Tellerventile ausgebildet sind, deren Ventilschäfte (8) in eine gemeinsame Betätigungskammer (9) hineinragen und dort von Federn (10) in Schliessrichtung belastet sind, die zwischen Ventilführungsbünde (11) und am Ventilschaft (8) befestigte Federteller (12) eingespannt sind.Exhaust gas recirculation valve according to claim 1, characterized in that the individual valves ( 4 ) are designed as poppet valves whose valve stems ( 8th ) into a common actuation chamber ( 9 protrude and there by feathers ( 10 ) are loaded in the closing direction between the valve guide ( 11 ) and on the valve stem ( 8th ) fixed spring plate ( 12 ) are clamped. Abgasrückführventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federteller (12) mit den Ventilschäften formschlüssig verbunden sind.Exhaust gas recirculation valve according to claim 2, characterized in that the spring plates ( 12 ) are positively connected to the valve stems. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerventile (4) einen Steuerkegelabsatz (14) aufweisen, der eine vorbestimmte Abgasstrom-Durchlasscharakteristik in Bezug auf den Öffnungshub ergibt.Exhaust gas recirculation valve according to one of claims 2 or 3, characterized in that the poppet valves ( 4 ) a control cone paragraph ( 14 ), which gives a predetermined exhaust gas flow passage characteristic with respect to the opening stroke. Abgasrückführventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseausnehmung (17) im Luftansaugkanalgehäuse (18) ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation valve according to one of the preceding claims, characterized in that the housing recess ( 17 ) in the air intake duct housing ( 18 ) is trained.
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