DE19908962C2 - Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einer Vorrich­ tung zur Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem mit einer Abgasrückführhauptleitung, einem Abgasrückführventil, das die insgesamt rückzuführende Abgasmenge steuert, und Abgasrück­ führleitungen zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine.

Die Rückführung von Abgas stellt eine wirksame Maßnahme dar, das Verhalten einer Brenn­ kraftmaschine zu beeinflussen und insbesonders die Abgasemission zu verringern. Zur Rege­ lung der rückgeführten Abgasmenge wird ein sogenanntes Abgasrückführventil verwendet, das in einer Abgasrückführhauptleitung angeordnet ist. Diese verzweigt sich in der Folge in eine Anzahl von Abgasrückführleitungen, die zu den einzelnen Zylindern führen. Nachteilig bei einer solchen Lösung ist jedoch, daß durch diese Abgasrückführleitungen die Ansaugsy­ steme der einzelnen Zylinder miteinander in Strömungsverbindung stehen, was zu uner­ wünschten gasdynamischen Effekten führen kann.

Gemäß einem älteren Vorschlag der Anmelderin ist in der österreichischen GM-Anmeldung 39/97 ein System beschrieben, bei dem einem gemeinsamen Abgasrückführventil ein Dreh­ schieber nachgeschaltet ist, der die Verbindung zwischen den einzelnen Abgasrückführleitun­ gen unterbrechen kann. Ein solcher Drehschieber ist jedoch relativ anfällig gegenüber Ver­ schmutzung, so daß eine genaue Dosierung der Menge des rückgeführten Abgases über einen längeren Betriebszeitraum hinweg nicht ohne weiteres sichergestellt werden kann.

Ein ähnliches System ist auch in der EP 0 485 089 A2 beschrieben. Auch hier ist ein einzelnes AGR-Ventil vorgesehen, das die rückgeführte Abgasmenge steuert. Stromabwärts davon ist ein Verteiler vorgesehen, der die Zufuhr des Abgases unterbrechen kann. Neben den oben erwähnten Nachteilen ist auch der bauliche Aufwand beträchtlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abgasrück­ führsystem zu schaffen, bei dem eine Beeinträchtigung durch Verschmutzung oder Verko­ kung weitgehend vermieden werden kann und dennoch eine unerwünschte Beeinflussung der einzelnen Zylinder untereinander vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß das Abgasrückführventil als Teller­ ventil oder als Flachschieberventil ausgebildet ist, das die Abgasrückführleitungen gemeinsam so schaltet, daß in geschlossenem Zustand des Abgasrückführventils die Verbindung zwischen mindestens zwei Abgasrückführleitungen unterbrochen ist.

Tellerventile haben sich in der Praxis als Abgasrückführventile bestens bewährt. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, daß es erstmals mit einem Tellerventil möglich ist, die gas­ dynamischen Beeinflussungen der einzelnen Zylinder untereinander auszuschalten oder zu verringern.

In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung sind mehrere Gruppen von Abgasrück­ führleitungen vorgesehen, wobei die Abgasrückführleitungen einer Gruppe untereinander permanent in Verbindung stehen, wobei das Abgasrückführventil die einzelnen Gruppen so schaltet, daß in geschlossenem Zustand die Verbindung zwischen den einzelnen Gruppen un­ terbrochen ist. Dabei werden Zylinder mit einem vorbestimmten Zündabstand zu einer Grup­ pe zusammengeschaltet, bei denen eine gegenseitige Beeinflussung nicht unerwünscht ist. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit normaler Zündfolge sind dies beispielsweise der erste und der vierte Zylinder bzw. der zweite und der dritte Zylinder. Diese haben dann je­ weils einen Zündabstand von 360°KW.

Alternativ dazu sieht eine andere Ausführungsvariante der Erfindung vor, daß das Abgasrück­ führventil alle Abgasrückführleitungen einzeln schaltet, so daß in geschlossenem Zustand des Abgasrückführventils alle Abgasrückführleitungen voneinander getrennt sind. Bei dieser Va­ riante sind die einzelnen Abgasrückführleitungen bei geschlossenem Abgasrückführventil voneinander völlig getrennt, so daß über das Abgasrückführsystem keine gasdynamische Be­ einflussung zu erwarten ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abgasrückführventil als Mehrfachtellerventil ausgebildet ist, bei dem mehrere Ventilteller fest miteinander gekoppelt sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die mehreren Ventilteller koa­ xial auf einer gemeinsamen Betätigungsstange angeordnet sind. Insbesonders dann, wenn zwei Gruppen von Abgasrückführleitungen zu schalten sind, kann auf diese Weise eine einfa­ che und sicher wirkende Lösung erzielt werden.

Alternativ dazu kann das Tellerventil einen Ventilteller aufweisen, der mehrere Durchlaßöff­ nungen gemeinsam aufsteuert, die jeweils mit einer Abgasrückführleitung bzw. mit einer Gruppe von Abgasrückführleitungen in Verbindung stehen, wobei die Durchlaßöffnungen besonders vorzugsweise am Umfang des Ventiltellers verteilt angeordnet sind. Auf diese Wei­ se können vier, sechs oder mehr Abgasrückführleitungen einzeln mit geringem Aufwand ge­ schaltet werden.

Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Anordnung wird dadurch erreicht, daß am Einlaß­ sammler eines sich in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckende Ausnehmung an­ geordnet ist, die mit einem Deckel verschlossen ist und die die Abgasrückführleitung bildet. Anstelle eines Deckels kann die Ausnehmung auch zwischen dem Einlaßsammler und dem Zylinderkopf gebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Abgasrückführleitungen mit einem relativ großen Querschnitt auszustatten, was bei Gußöffnungen oder bei nachträglich durchgeführten Bohrungen im Einlaßsammler nicht ohne weiteres möglich ist.

In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 3 ein Detail von Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Einlaßsammler einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung.

In der Fig. 1 sind die Zylinder 1a, 1b, 1c, 1d einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine schema­ tisch dargestellt. Über einen Einlaßsammler 2, der in Einlaßleitungen 2a, 2b, 2c und 2d ver­ zweigt ist, wird die Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt. Ein Abgasrückführsystem ist insgesamt mit 3 bezeichnet, um Abgas in die Einlaßleitungen 2a, 2b, 2c und 2d rückzuführen. Das Abgasrückführsystem 3 besteht aus einer nur teilweise dargestellten Abgasrückführ­ hauptleitung 4, die mit einer nicht dargestellten Auspuffleitung in Verbindung steht. Die Ab­ gasrückführhauptleitung 4 mündet in ein Abgasrückführventil 5, von dem zwei Gruppen 6a, 6b von Abgasrückführleitungen 10a, 10b, 10c, 10d ausgehen. Das Abgasrückführventil 5 wird in an sich bekannter Weise über eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 7 gesteuert, die eine Betätigungsstange 8 in der Richtung des Doppelpfeiles 11 hin- und herbewegt. Auf der Betätigungsstange 8 sind zwei Ventilteller 9a, 9b angeordnet, die die beiden Gruppen 6a, 6b steuern. In geschlossenem Zustand des Ventils 5 sind die beiden Gruppen 6a, 6b strö­ mungsmäßig voneinander getrennt. Dies bedeutet, daß nur der erste Zylinder 1a und der vierte Zylinder 1d über die Abgasrückführleitungen 10a, 10d miteinander in Verbindung stehen und daß der zweite Zylinder 1b und der dritte Zylinder 1c über die Abgasrückführleitungen 10b, 10c ebenfalls miteinander in Verbindung stehen. Da die auf diese Weise verbundenen Zylin­ der 1a, 1d bzw. 1b, 1c jeweils einen Zündabstand von 360°KW aufweisen, ist eine gasdyna­ mische Beeinflussung nicht kritisch.

Die Ausführungsvariante der Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsvariante von Fig. 1 dadurch, daß von dem Abgasrückführventil 5 vier getrennte Abgasrückführleitungen 10a, 10b, 10c, 10d ausgehen, die in geschlossenem Zustand des Abgasrückführventils 5 unter­ einander nicht in Verbindung stehen. Das Abgasrückführventil 5 besitzt einen einzigen Ven­ tilteller 9, der von einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 7 über eine Betätigungs­ stange 8 angetrieben wird. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß am Sitz 12 des Abgasrückführ­ ventils 5 vier Durchlaßöffnungen 13a, 13b, 13c, 13d angeordnet sind, die mit den Abgasrück­ führleitungen 10a, 10b, 10c, 10d in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann jegliche gasdy­ namische Beeinflussung der einzelnen Zylinder über das AGR-System vermieden werden.

In der Fig. 4 ist ein Einlaßsammler 2 dargestellt, der einen Flansch 14 zur Befestigung an ei­ nem nicht dargestellten Zylinderkopf aufweist. Eine Einlaßleitung 2a ist teilweise dargestellt, wobei die Strömungsrichtung der Ansaugluft durch den Pfeil 15 angedeutet ist. Unterhalb der Einlaßleitung 2a erstrecken sich in Axialrichtung der Brennkraftmaschine zwei Ausnehmun­ gen 16a, 16b, die durch einen Deckel 18 verschlossen sind. Die Ausnehmungen 16a, 16b bil­ den die beiden Gruppen 6a, 6b, die im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben worden sind. Von den Ausnehmungen 6a, 6b zweigen die Abgasrückführleitungen ab, von denen eine mit 10a bezeichnet und mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, während eine andere mit 10b bezeichnet und mit unterbrochener Linie dargestellt ist. Das rückgeführte Abgas aus der Ausnehmung 16a strömt über die Abgasrückführleitung 10a gemäß dem Pfeil 17a in die Ein­ laßleitung 2a, während das Abgas aus der Ausnehmung 16b über die Abgasrückführleitung 10b gemäß dem Pfeil 17b in die in der Fig. 4 nicht sichtbare Einlaßleitung 2b einströmt.

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einer Vorrichtung zur Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem mit einer Abgasrückführhauptleitung (4), einem Abgas­ rückführventil (5), das die insgesamt rückzuführende Abgasmenge steuert, und Abgas­ rückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftma­ schine, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (5) als Tellerventil oder als Flachschieberventil ausgebildet ist, das die Abgasrückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) gemeinsam so schaltet, daß in geschlossenem Zustand des Abgasrückführventils (5) die Verbindung zwischen mindestens zwei Abgasrückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) unterbrochen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen (6a, 6b) von Abgasrückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) vorgesehen sind, wobei die Abgasrückführleitungen (10a, 10d; 10b, 10c) einer Gruppe (6a, 6b) untereinander per­ manent in Verbindung stehen, und daß das Abgasrückführventil (5) die einzelnen Grup­ pen (6a, 6b) so schaltet, daß in geschlossenem Zustand die Verbindung zwischen den einzelnen Gruppen (6a, 6b) unterbrochen ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas­ rückführventil (5) alle Abgasrückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) einzeln schaltet, so daß in geschlossenem Zustand des Abgasrückführventils (5) alle Abgasrückführleitun­ gen (10a, 10b, 10c, 10d) voneinander getrennt sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (5) als Mehrfachtellerventil ausgebildet ist, bei dem mehrere Ventilteller (9a, 9b) fest miteinander gekoppelt sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Ventilteller (9a, 9b) koaxial auf einer gemeinsamen Betätigungsstange (8) angeordnet sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (5) einen Ventilteller (9) aufweist, der mehrere Durchlaßöff­ nungen (13a, 13b, 13c, 13d) gemeinsam aufsteuert, die jeweils mit einer Abgasrück­ führleitung (10a, 10b, 10c, 10d) bzw. mit einer Gruppe von Abgasrückführleitungen in Verbindung stehen.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Durchlaßöffnungen (13a, 13b, 13c, 13d) am Umfang des Ventiltellers (9) verteilt ange­ ordnet sind.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaßsammler (2) eines sich in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckende Ausnehmung (16a, 16b) angeordnet ist, die mit einem Deckel (18) verschlossen ist, und die die Abgasrückführleitung bildet.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaßsammler und dem Zylinderkopf eines sich in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckende Ausnehmung angeordnet ist, die die Abgasrückführ­ leitung bildet.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrückführventil (5) direkt mit den Abgasrückführleitungen (10a, 10b, 10c, 10d) verbunden ist.