DE602005000590T2 - Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine - Google Patents

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Norimasu Wako-shi Ohtomo
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Description

Technisches Fachgebiettechnical Area of Expertise

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrezirkulationssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 für Verbrennungsmotoren, und insbesondere ein Abgasrezirkulationssystem, welches den Ausstoß von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), Stickoxiden (NOx) und Ruß (PM) verringern kann.The The present invention relates to an exhaust gas recirculation system according to the preamble of claim 1 for Internal combustion engines, and more particularly an exhaust gas recirculation system, which is the output of unburned hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx) and soot (PM).

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Es ist bekannt, dass NOx, welche als ein unerwünschter Bestandteil das von der Brennkammer eines Motors ausgestoßenen Abgases bekannt sind, verringert werden können, indem ein Teil des Abgases zu dem Einlasssystem rezirkuliert wird und die Verbrennungstemperatur des Gemisches in der Brennkammer verringert wird. Die Zusammensetzung des Abgases von der Brennkammer ändert sich allerdings in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases, das zu dem Einlasssystem rezirkuliert wird (AGR). Beispielsweise hat heißes AGR den Vorteil, dass sowohl HC, als auch NOx verringert werden, aber hat den Nachteil, dass der Ausstoß von PM in Betriebsbereichen mit mittlerer bis hoher Last, in denen die Temperatur der Einlassluft hoch ist, erhöht wird. Andererseits hat kaltes AGR den Vorteil, dass sowohl NOx, als auch PM verringert werden, aber den Nachteil, dass HC erhöht werden.It It is known that NOx, which is an undesirable constituent of the combustion chamber of an exhaust gas discharged engine are known reduced can be by recirculating part of the exhaust gas to the intake system and the combustion temperature of the mixture in the combustion chamber is reduced. However, the composition of the exhaust gas from the combustion chamber changes dependent on from the temperature of the exhaust gas recirculating to the intake system becomes (AGR). For example, hot EGR has the advantage of both HC, as well as NOx are reduced, but has the disadvantage that the output of PM in medium to high load operating areas where the Temperature of the intake air is high, is increased. On the other hand, has cold EGR has the advantage of reducing both NOx and PM, but the disadvantage that HC increases become.

Um dieses Dilemma zu lösen und den Ausstoß von HC, NOx und PM über einen breiteren Motorbetriebsbereich zu verringern, schlägt die japanische Patentoffenlegungs-Veröffentlichung Nr. 6-288306 ein Abgasrezirkulations system (AGR-System) vor, umfassend einen Durchgang mit einem Zwischenkühler (Kühlerdurchgang) und einen Durchgang ohne Kühler (Bypass-Durchgang) zwischen einem Abgasdurchgang und einem Einlassdurchgang, in paralleler Ausrichtung zueinander, und ein Schaltventil, welches an einem Verzweigungspunkt der beiden Durchgänge vorgesehen ist, um selektiv einen von ihnen in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors zu verbinden.Around to solve this dilemma and the ejection of HC, NOx and PM over To reduce a wider engine operating range, suggests the Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-288306, an exhaust gas recirculation (EGR) system comprising a passage with an intercooler (radiator passage) and a passage without cooler (Bypass passage) between an exhaust passage and an intake passage, in parallel Alignment with each other, and a switching valve, which at a branch point the two passes is provided to selectively one of them in dependence from the operating condition of the engine.

Da allerdings gemäß diesem früheren Vorschlag der Ventilschaft des Schaltventils und der Magnet zum Betätigen des Ventilschafts derart angeordnet sind, dass sie direkt dem Abgas bei einer hohen Temperatur ausgesetzt sind, könnte die Bewegung des Ventilschafts durch eine Ablagerung von PM daran behindert werden, und es ist aus anderen Gründen schwierig, einen sehr stabilen Betrieb sicherzustellen.There however according to this earlier Proposal of the valve stem of the switching valve and the magnet for Actuate the valve stem are arranged so that they directly to the exhaust gas exposed to a high temperature, the movement of the valve stem could it is obstructed by a deposit of PM at it for other reasons difficult to ensure a very stable operation.

Das Dokument FR 2 827 011 offenbart ein Abgasrezirkulationssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei ein Kühleranschluss-Ventilelement und ein Bypass-Anschluss-Ventilelement separat von dem Ventilschaft ausgebildet sind.The document FR 2 827 011 discloses an exhaust gas recirculation system according to the preamble of claim 1, wherein a radiator port valve element and a bypass port valve element are formed separately from the valve stem.

Das Dokument DE 100 25 877 A1 offenbart ein Abgasrezirkulationssystem, wobei zwei separate Ventile jeweils zum Öffnen und Schließen eines Kühlerdurchgangs und eines Bypass-Durchgangs vorgesehen sind, wobei der Ventilschaft des Ventils, das den Kühlerdurchgang öffnet und schließt, innerhalb des Ventilschafts des Ventils geführt ist, das den Bypass-Durchgang öffnet und schließt.The document DE 100 25 877 A1 discloses an exhaust gas recirculation system, wherein two separate valves are provided respectively for opening and closing a radiator passage and a bypass passage, wherein the valve stem of the valve, which opens and closes the radiator passage, is guided inside the valve stem of the valve, which opens the bypass passage and close.

Kürzer Überblick über die ErfindungShorter overview of the invention

Im Hinblick auf derartige Probleme des Standes der Technik, ist es die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein AGR-System bereitzustellen, welches das AGR in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors selektiv kühlen kann, und welches mit einem Schaltventil versehen ist, das eine verbesserte Betriebs-Stabilität aufweist.in the With regard to such problems of the prior art, it is the primary Object of the present invention to provide an EGR system, which the AGR depending can selectively cool from the operating condition of the engine, and which with a switching valve is provided which has an improved operational stability.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein AGR-System bereitzustellen, welches ein Schaltventil verwendet, das sehr kompakt ausgelegt ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.A Second object of the present invention is an EGR system to provide that uses a switching valve that designed very compact is and has a long life.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können wenigstens einige der Aufgaben dadurch gelöst werden, dass ein Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren gemäß Anspruch 1 bereitgestellt wird, umfassend einen Kühlerdurchgang (13b), der mit einem AGR-Kühler (14) versehen ist, einen Bypass-Durchgang (13a), der parallel zu dem Kühlerdurchgang verläuft, ein Schaltventil (15), das an einem Verzweigungspunkt der beiden Durchgänge vorgesehen ist, um selektiv einen der beiden Durchgänge mit einem Abgaskrümmer (5) zu verbinden, wobei stromabwärtige Enden des Kühlerdurchgangs und des Bypass-Durchgangs an einem weiteren Verzweigungspunkt zusammenlaufen und mit einem Einlasskrümmer (4) in Verbindung stehen, wobei das Schaltventil einen Ventilkörper umfasst, umfassend einen Einlassanschluss (26), der mit dem Abgaskrümmer in Verbindung steht, einen Aktuator (16), der in Zuordnung zu dem Ventilkörper vorgesehen ist, einen Ventilschaft (32), umfassend ein erstes Ende, das mit einem Tellerventilelement (18) gebildet ist, ein zweites Ende, das mit dem Aktuator (16) verbunden ist, und einen mittleren Abschnitt, der durch einen Teil (34) des Ventilkörpers verschiebbar geführt ist, wobei ein Kühleranschluss-Ventilsitz (29b) in dem Ventilkörper für ein Zusammenwirken mit dem Tellerventilelement vorgesehen ist und mit dem Kühlerdurchgang in Verbindung steht, und ein Bypass-Anschluss-Ventilsitz (29a) in dem Ventilkörper für ein Zusammenwirken mit dem Tellerventilelement (18) vorgesehen ist und mit dem Bypass-Durchgang (13a) in Verbindung steht, wobei, bezogen auf den Einlassanschluss, der Bypass-Anschluss-Ventilsitz (29a) neben dem Aktuator (16) angeordnet ist und der Kühleranschluss-Ventilsitz (29b) von dem Aktuator entfernt angeordnet ist.According to the present invention, at least some of the objects can be achieved by providing an exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, comprising a radiator passage (FIG. 13b ) equipped with an EGR cooler ( 14 ), a bypass passage ( 13a ), which runs parallel to the radiator passage, a switching valve ( 15 ) provided at a branch point of the two passages to selectively connect one of the two passages to an exhaust manifold (Fig. 5 ), wherein downstream ends of the radiator passage and the bypass passage converge at a further branch point and connected to an intake manifold (10). 4 ), wherein the switching valve comprises a valve body comprising an inlet port ( 26 ), which communicates with the exhaust manifold, an actuator ( 16 ), which is provided in association with the valve body, a valve stem ( 32 ) comprising a first end connected to a poppet valve element ( 18 ), a second end connected to the actuator ( 16 ), and a middle section separated by a part ( 34 ) of the valve body is displaceably guided, wherein a radiator connection valve seat ( 29b ) is provided in the valve body for cooperation with the poppet valve member and communicates with the radiator passage, and a bypass port valve seat (10). 29a ) in the valve body for cooperation with the poppet valve element ( 18 ) and with the bypass passage ( 13a ), wherein, based on the Inlet Port, Bypass Port Valve Seat ( 29a ) next to the actuator ( 16 ) is arranged and the radiator connection valve seat ( 29b ) is located away from the actuator.

Der Kühlerdurchgang führt üblicherweise AGR mit einer hohen Temperatur während des Normalbetriebs des Motors, während der Bypass-Durchgang AGR mit einer niedrigen Temperatur führt, wenn der Motor aufgewärmt wird. Da gemäß der vorliegenden Erfindung, bezogen auf den Einlassanschluss der Bypass-Anschluss-Ventilsitz neben dem Aktuator angeordnet ist und der Kühleranschluss-Ventilsitz von dem Aktuator entfernt angeordnet ist, kann die thermische Last an dem Aktuator minimiert werden. Da diese Anordnung es weiterhin ermöglicht, dass der Ventilschaft des Tellerventilelements nicht dem AGR bei einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, welches in den Kühlerdurchgang strömt, kann die thermische Last an dem Aktuator und den zugeordneten Dichtungselementen minimiert werden. Diese Faktoren tragen zur Verbesserung der Lebensdauer und der Betriebs-Stabilität des Schaltventils bei. Der Aktuator besteht üblicherweise aus einem Membranaktuator, welcher möglicherweise keine übermäßige thermischen Lasten aushalten kann.Of the Cooler passage usually carries EGR with a high temperature during of the normal operation of the engine while the bypass passage EGR results in a low temperature when the Engine warmed up becomes. As according to the present Invention, based on the inlet port of the bypass port valve seat is disposed adjacent to the actuator and the radiator port valve seat of remote from the actuator, the thermal load can be applied be minimized to the actuator. Since this arrangement still allows that the valve stem of the poppet valve element does not contribute to the EGR is exposed to a high temperature, which in the cooler passage flows, can the thermal load on the actuator and the associated sealing elements be minimized. These factors contribute to the improvement of the service life and the operational stability the switching valve at. The actuator usually consists of a diaphragm actuator, which possibly no excessive thermal Can withstand loads.

Üblicherweise stellt aufgrund des Vorhandenseins des AGR-Kühlers der Kühlerdurchgang einen größeren Durchflusswiderstand für AGR dar als der Bypass-Durchgang, welcher aus einer einfachen Röhre bestehen kann. Wenn daher der Kühleranschluss-Ventilsitz einen größeren Durchmesser aufweist als der Bypass-Anschluss-Ventilsitz, können daher die Durchflussraten der beiden Durchgänge gleich gemacht werden oder für den gegebenen Ventilhub wie gewünscht verteilt werden, und die Durchfluss-Steuerung/Regelung beim Umschalten der beiden Durchgänge kann vereinfacht werden.Usually Due to the presence of the EGR cooler, the radiator passage provides greater flow resistance for AGR as the bypass passage, which consist of a simple tube can. Therefore, if the radiator port valve seat a larger diameter Therefore, the flow rates may be greater than that of the bypass port valve seat equal to the two passes be made or for the given valve lift as desired be distributed, and the flow control during switching the two passes can be simplified.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Tellerventilelement ein Kühleranschluss-Ventilelement und ein Bypass-Anschluss-Ventilelement, welche voneinander durch einen Teil getrennt sind, von dem Material entfernt ist, oder welche miteinander nur auf eine voneinander getrennte Art und Weise durch ein Mittelstück verbunden sind, welches einen im Wesentlichen kleinen Durchmesser aufweist. Daher kann der Durchflusswiderstand für AGR um das Tellerventilelement herum verringert werden und die Trägheit des Tellerventilelements kann ebenfalls verringert werden, so dass das Ansprechverhalten des Schaltventils ver bessert werden kann und der Aufprall zu dem Zeitpunkt, wenn das Ventilelement gegen den Ventilsitz schlägt, minimiert werden kann.According to one preferred embodiment of present invention, the poppet valve element comprises a radiator connection valve element and a bypass port valve element passing through each other a part are separated from which material is removed or which through each other only in a separate manner a center piece are connected, which has a substantially small diameter having. Therefore, the flow resistance for EGR may be around the poppet valve element and the inertia of the poppet valve element can also be reduced, so that the response the switching valve can be improved ver and the impact at the time when the valve member strikes against the valve seat can be minimized.

Gemäß einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Tellerventilelement derart betätigt, dass der Einlassanschluss mit dem Bypass-Durchgang in Verbindung steht, wenn der Motor aufgewärmt wird, und mit dem Kühlerdurchgang, nachdem der Motor aufgewärmt ist. Daher kann AGR nur dann durch den Bypass-Durchgang strömen, welcher neben dem Aktuator liegt und einem freiliegenden Teil des Ventilschafts zugewandt ist, wenn der Motor aufgewärmt wird oder wenn die Abgastemperatur relativ niedrig ist, und durch den Kühlerdurchgang, welcher von dem Aktuator entfernt liegt, und keinem freiliegenden Teil des Ventilschafts zugewandt ist, wenn der Motor aufgewärmt ist und die Abgastemperatur relativ hoch ist. Daher ist der freiliegende Teil des Ventilschafts dem AGR nur für eine kurze Zeitspanne ausgesetzt, wenn der Motor aufgewärmt wird, und ist sobald der Motor aufgewärmt ist oder während des Normalbetriebs des Motors nicht mehr in Berührung mit dem AGR. Dies verhindert eine Ablagerung von HC und PM auf dem Ventilschaft und verringert die thermische Last an den internen Komponenten des Aktuators und den Dichtungselementen, welche üblicherweise im Ventilkörper enthalten sind, um ein Lecken von AGR zu verhindern. HC werden hauptsächlich dann erzeugt, wenn der Motor aufgewärmt wird, und der Ausstoß von HC verringert sich, sobald der Motor aufgewärmt ist. Daher kann auch eine Ablagerung von HC an dem AGR-Kühler vermieden werden.According to one certain aspect of the present invention will be the poppet valve element operated in such a way that the inlet port communicates with the bypass passage is when the engine is warmed up and with the radiator passage after the engine warmed up is. Therefore, EGR can only flow through the bypass passage, which located next to the actuator and an exposed part of the valve stem when the engine is warmed up or when the exhaust gas temperature is relatively low, and through the radiator passage, which of remote from the actuator and no exposed part of the valve stem facing, when the engine is warmed up and the exhaust gas temperature is relatively high. Therefore, the exposed part of the valve stem the EGR only for exposed for a short period of time when the engine is warmed up, and as soon as the engine has warmed up is or during normal operation of the engine is no longer in contact with the EGR. This prevents one Deposit of HC and PM on the valve stem and reduce the thermal load on the internal components of the actuator and the Sealing elements, which are usually in the valve body are included to prevent leakage of EGR. HC will be mainly then generated when the engine warmed up will, and the output of HC decreases as soon as the engine is warmed up. Therefore, a can also Deposition of HC on the EGR cooler be avoided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Nun wird die vorliegende Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:Now The present invention will be described below with reference to the attached drawings described, wherein:

1 ein Diagramm eines essentiellen Teils eines Motors ist, der die vorliegende Erfindung verkörpert; 1 Fig. 10 is a diagram of an essential part of an engine embodying the present invention;

2 eine perspektivische Ansicht des an dem Motor angebrachten AGR- Systems ist; 2 Fig. 12 is a perspective view of the engine-mounted EGR system;

3 eine vertikale Schnittansicht des AGR-Ventils ist; und 3 a vertical sectional view of the EGR valve; and

4 eine vertikale Schnittansicht des Schaltventils ist. 4 a vertical sectional view of the switching valve is.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformendetailed Description of the Preferred Embodiments

1 ist ein vereinfachtes Diagramm eines essentiellen Teils eines Dieselmotors, bei dem ein AGR-System eingebaut ist, das die vorliegende Erfindung verkörpert. Dieser Motor 1 umfasst einen Einlassanschluss 2 und einen Abgasanschluss 3, welche jeweils mit einem Einlasskrümmer 4 und einem Abgaskrümmer 5 verbunden sind. Der Einlasskrümmer 4 ist ferner mit einem Auslass 8 eines Kompressors eines Turboladers 7 verbunden, welcher wiederum mit einem Luftfilter 6 verbunden ist. Der Abgaskrümmer 5 ist ferner mit einem Einlass 9 einer Turbine des Turboladers 7 verbunden. 1 Fig. 10 is a simplified diagram of an essential part of a diesel engine incorporating an EGR system embodying the present invention. This engine 1 includes an inlet port 2 and an exhaust connection 3 , each with an intake manifold 4 and an exhaust manifold 5 are connected. The intake manifold 4 is also with an outlet 8th a compressor of a turbocharger 7 connected, which in turn with an air filter 6 connected is. The exhaust manifold 5 is also with an inlet 9 a turbine of the turbocharger 7 connected.

Das AGR-System 10 umfasst ein AGR-Durchgangssystem 13 mit einem stromaufwärtigen Ende, das über ein in dem Zylinderkopf gebildetes Durchgangsloch 11 mit dem Abgaskrümmer 5 verbunden ist und AGR-Röhren 12a und 12b, welche mit dem Durchgangsloch 11 verbunden sind, und einem stromabwärtigen Ende, das über noch eine weitere AGR-Röhre 12c mit dem Einlasskrümmer 4 verbunden ist. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich das AGR-Durchgangssystem 13 entlang einer lateralen Seite des Motors 1, parallel zur Längsrichtung der Zylinderbank.The EGR system 10 includes an EGR passage system 13 with an upstream end, via a through hole formed in the cylinder head 11 with the exhaust manifold 5 is connected and EGR tubes 12a and 12b , which with the through hole 11 connected, and a downstream end that has yet another EGR tube 12c with the intake manifold 4 connected is. As in 2 As shown, the EGR passage system extends 13 along a lateral side of the engine 1 , parallel to the longitudinal direction of the cylinder bank.

Ein mittlerer Teil des AGR-Durchgangssystems 13 ist mit einem Kühlerdurchgang 13b versehen, umfassend einen AGR-Kühler 14, und mit einem Bypass-Durchgang 13a, welcher aus einem einfachen Durchgang besteht, wobei die Durchgänge parallel zueinander verlaufen. Ein stromaufwärtiger Verzweigungspunkt dieser beiden Durchgänge 13a und 13b ist mit einem Schaltventil 15 versehen, um selektiv einen der beiden Durchgänge 13a und 13b am stromaufwärtigen Verzweigungspunkt zu verbinden.A middle part of the EGR passage system 13 is with a radiator passage 13b comprising an EGR cooler 14 , and with a bypass passage 13a , which consists of a single passage, wherein the passages are parallel to each other. An upstream branch point of these two passes 13a and 13b is with a switching valve 15 provided to selectively one of the two passes 13a and 13b to connect at the upstream branch point.

Das Schaltventil 15 ist mit einem Membranaktuator 16 eines an sich bekann ten Typs verbunden, welcher durch ein Magnetventil 17 gesteuert/geregelt wird. Das Schaltventil 15 umfasst ein Tellerventilelement 18, das in Abhängigkeit vom Stromversorgungs/Nicht-Stromversorgungs-Zustand eines Magnets des Magnetventils 17 seine Position ändert, so dass das von dem Abgaskrümmer 5 weitergeleitete AGR in einen aus dem Bypass-Durchgang 13a und dem Kühlerdurchgang 13b ausgewählten Durchgang strömt.The switching valve 15 is with a diaphragm actuator 16 a per se th th type connected, which by a solenoid valve 17 is controlled / regulated. The switching valve 15 includes a poppet valve element 18 depending on the power supply / non-power state of a magnet of the solenoid valve 17 its position changes, so that of the exhaust manifold 5 forwarded EGR into one from the bypass passage 13a and the radiator passage 13b selected passage flows.

Unmittelbar stromabwärts des Verzweigungspunkts, an dem der Bypass-Durchgang 13a und der Kühlerdurchgang 13b zusammenlaufen, ist ein AGR-Ventil 19 vorgesehen, um den dem Einlasskrümmer zugeführten Betrag an AGR einzustellen. Wie in 3 gezeigt, umfasst dieses AGR-Ventil 19 ein Tellerventilelement 21, das mit einem Membranaktuator 20 eines an sich bekannten Typs verbunden ist, welcher durch ein Magnetventil 22 gesteuert/geregelt wird. Indem der einer Unterdruckkammer 20a des Membranaktuators 20 zugeführte Unterdruck kontinuierlich geändert wird, indem eine Steuerung/Regelung der relativen Einschaltdauer an einem Magneten des Magnetventils 22 durchgeführt wird, kann der Öffnungsgrad des Tellerelements 21, das mit einer Membran 20b des Membranaktuators 20 verbunden ist, kontinuierlich geändert werden, so dass der dem Einlasskrümmer 4 über das AGR-Durchgangssystem 13 zugeführte Betrag von AGR entsprechend gesteuert/geregelt werden kann.Immediately downstream of the branch point at which the bypass passage 13a and the radiator passage 13b converging is an EGR valve 19 provided to adjust the amount of EGR supplied to the intake manifold. As in 3 shown includes this EGR valve 19 a poppet valve element 21 that with a diaphragm actuator 20 a per se known type, which is connected by a solenoid valve 22 is controlled / regulated. By the one vacuum chamber 20a of the diaphragm actuator 20 supplied negative pressure is continuously changed by a control / regulation of the duty cycle on a solenoid of the solenoid valve 22 is carried out, the degree of opening of the plate member 21 that with a membrane 20b of the diaphragm actuator 20 is connected, continuously changed, so that the intake manifold 4 via the EGR passage system 13 amount supplied by AGR can be controlled accordingly.

Das AGR-System 10 ist weiterhin mit einer ECU 23 versehen, umfassend einen Mikroprozessor, Speicher und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen zum Steuern/Regeln des Betriebs des Schaltventils 15 und des AGR-Ventils 19 über die Magnetventile 17 und 22 in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors 1. Die ECU 23 empfängt Daten über die von einem Durchflussratensensor 24 gemessene Durchflussrate der Frischluft, die über den Luftfilter 6 in den Motor 1 strömt, und die von einem Wassertemperatursensor 25 gemessene Temperatur des Kühlwassers, das durch den Wassermantel des Motors strömt, und steuert/regelt den Betrieb der Magnetventile 17 und 22, die jeweils dem Schaltventil 15 und dem AGR-Ventil 19 zugeordnet sind.The EGR system 10 is still with an ECU 23 comprising a microprocessor, memory and input / output circuits for controlling the operation of the switching valve 15 and the EGR valve 19 over the solenoid valves 17 and 22 depending on the operating condition of the engine 1 , The ECU 23 receives data about that from a flow rate sensor 24 measured flow rate of fresh air passing through the air filter 6 in the engine 1 flows, and that of a water temperature sensor 25 measured temperature of the cooling water flowing through the water jacket of the engine, and controls the operation of the solenoid valves 17 and 22 , respectively the switching valve 15 and the EGR valve 19 assigned.

Wenn bei der dargestellten Ausführungsform die von dem Wassertemperatursensor 25 gemessene Temperatur des Motor-Kühlwassers unterhalb eines vorgeschriebenen Wertes liegt, urteilt die ECU 23, dass der Motor 1 noch kalt ist und aufgewärmt wird, und schaltet das Schaltventil 15 derart, dass der Einlassanschluss 26 mit dem Bypass-Durchgang 13a in Verbindung steht. Wenn die Temperatur des Motor-Kühlwassers einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, urteilt die ECU 23, dass der Motor bereits aufgewärmt ist, und schaltet das Schaltventil 15 derart, dass der Einlassanschluss 26 mit dem Kühlerdurchgang 13b in Verbindung steht.When in the illustrated embodiment, that of the water temperature sensor 25 measured temperature of the engine cooling water is below a prescribed value, judges the ECU 23 that the engine 1 is still cold and warmed up, and turns on the switching valve 15 such that the inlet port 26 with the bypass passage 13a communicates. If the temperature of the engine cooling water exceeds a prescribed value, the ECU judges 23 that the engine is already warmed up, and shuts off the switching valve 15 such that the inlet port 26 with the radiator passage 13b communicates.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 die Struktur des Schaltventils 15 beschrieben. Ein mittlerer Teil des Schaltventils 15 ist mit dem Einlassanschluss 26 versehen, welcher über die AGR-Röhre 12b mit dem Abgaskrümmer 5 in Verbindung steht. Die Kammer, die den Einlassanschluss 26 definiert, ist in ihrem oberen Teil mit einem Bypass-Anschluss 27 versehen, der mit dem Bypass-Durchgang 13a in Verbindung steht, und in ihrem unteren Teil mit einem Kühleranschluss 28, der mit dem Kühlerdurchgang 13b in Verbindung steht. Der Bypass-Anschluss 27 und der Kühleranschluss 28 sind jeweils mit Ventilsitzen 29a und 29b versehen, welche koaxial zueinander oberhalb und unterhalb des Einlassanschlusses 26 angeordnet sind.The following is with reference to 4 the structure of the switching valve 15 described. A middle part of the switching valve 15 is with the inlet port 26 provided, which via the EGR tube 12b with the exhaust manifold 5 communicates. The chamber, which is the inlet port 26 is defined in its upper part with a bypass port 27 provided with the bypass passage 13a communicates, and in its lower part with a radiator connection 28 that with the radiator passage 13b communicates. The bypass connection 27 and the radiator connection 28 are each with valve seats 29a and 29b which are coaxial with each other above and below the inlet port 26 are arranged.

Das Schaltventil 15 umfasst ein Tellerventilelement 18 als ein essentielles Element, wie oben erwähnt, und dieses Tellerventilelement 18 umfasst ein oberes Ventilelement 30, um selektiv den Ventilsitz 29a des Bypass-Anschlusses 27 zu schließen, und ein unteres Ventilelement 31, um selektiv den Ventilsitz 29b des Kühleranschlusses 28 zu schließen. Das obere und das untere Ventilelement 30 und 31 sind in einem unteren Teil eines gemeinsamen Ventilschafts 32 integral ausgebildet, wobei das obere Ende des Ventilschafts 32 verschiebbar durch ein Gleitlager 34 geführt ist, das mit einem Dichtungselement 33 versehen ist, und wobei das obere Ende des Ventilschafts 32 mit dem Membranaktuator 16 verbunden ist. Das Material des Teils des Tellerventilelements, das zwischen dem oberen und dem un teren Tellerventilelement 30 und 31 angeordnet ist, wird durch Bearbeiten entfernt. Dieser bearbeitete Abschnitt 35 verringert nicht nur den Durchflusswiderstand des AGR um das Tellerventilelement herum, sondern verringert ebenfalls die Trägheitsmasse des Tellerventilelements, so dass das Ansprechverhalten des Ventils verbessert wird und der Aufprall des Ventilelements, wenn es gegen den Ventilsitz schlägt, verringert werden kann.The switching valve 15 includes a poppet valve element 18 as an essential element, as mentioned above, and this poppet valve element 18 includes an upper valve element 30 to selectively change the valve seat 29a of the bypass connection 27 close, and a lower valve element 31 to selectively change the valve seat 29b the radiator connection 28 close. The upper and lower valve elements 30 and 31 are in a lower part of a common valve stem 32 integrally formed with the upper end of the valve stem 32 displaceable by a plain bearing 34 is guided, that with a sealing element 33 is provided, and wherein the upper end of the valve stem 32 with the diaphragm actuator 16 connected is. The material of the part of the poppet valve element, between the upper and the un direct poppet valve element 30 and 31 is arranged is removed by editing. This edited section 35 not only reduces the flow resistance of the EGR around the poppet valve member, but also reduces the inertial mass of the poppet valve member, so that the response of the valve is improved and the impact of the valve element, when it strikes against the valve seat, can be reduced.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind das obere und das untere Ventilelement 30 und 31 durch Schmieden und/oder Bearbeiten integral mit dem Ventilschaft 32 als ein einteiliges Element ausgebildet, aber es ist ebenfalls möglich, diese Anordnung auszubilden, indem separate Teile verbunden werden. In einem derartigen Fall würden, statt des Bereitstellens eines bearbeiteten Abschnitts 35, das obere und das untere Ventilelement 30 und 31 voneinander beabstandet durch ein Mittelstück verbunden, welches einen im Wesentlichen kleinen Durchmesser aufweist, und welches ein Teil des Ventilschafts sein kann oder nicht.In the illustrated embodiment, the upper and lower valve elements 30 and 31 by forging and / or machining integral with the valve stem 32 is formed as a one-piece element, but it is also possible to form this arrangement by connecting separate parts. In such a case, instead of providing a machined section 35 , the upper and lower valve elements 30 and 31 spaced from each other by a central piece having a substantially small diameter, and which may or may not be a part of the valve stem.

Der Membranaktuator 16 zum Betätigen des Ventilschafts 32 des Schaltventils 15 ist von einem an sich bekannten Typ und definiert eine Vakuumkammer 38 oberhalb einer Membran 36 und eine atmosphärische Kammer 37 unterhalb der Membran 36. Eine Schraubenfeder 39 drängt die Membran 36 elastisch in die Richtung, dass die Unterdruckkammer 37 expandiert wird, und dies betätigt den Ventilschaft 32 nach unten. Wenn das An/Aus-Magnetventil 17, das in einem Unterdruckdurchgang 40 vorgesehen ist, um den Unterdruck des Einlassdurchgangs am stromaufwärtigen Ende des Turboladers 7 selektiv in die Unterdruckkammer 37 einzuführen, geöffnet wird, wird der Ventilschaft 32 nach oben betätigt. Dadurch kann der Einlassanschluss 26 selektiv mit dem Bypass-Anschluss 27 oder dem Kühleranschluss 28 in Verbindung gebracht werden.The diaphragm actuator 16 for actuating the valve stem 32 the switching valve 15 is of a type known per se and defines a vacuum chamber 38 above a membrane 36 and an atmospheric chamber 37 below the membrane 36 , A coil spring 39 urges the membrane 36 elastic in the direction that the vacuum chamber 37 is expanded, and this actuates the valve stem 32 downward. When the on / off solenoid valve 17 that in a vacuum passage 40 is provided to the negative pressure of the intake passage at the upstream end of the turbocharger 7 selectively into the vacuum chamber 37 is opened, the valve stem is opened 32 pressed up. This allows the inlet port 26 selectively with the bypass connection 27 or the radiator connection 28 be associated.

Der in dem Kühlerdurchgang 13b vorgesehene AGR-Kühler 14 kann zum Beispiel ein hohles, zylinderförmiges Element umfassen, dessen beide Enden geschlossen sind, und wobei sich eine Mehrzahl von Verläufen einer Wärmeableitungsröhre innerhalb des zylinderförmigen Elements parallel zur axialen Richtung erstrecken. Kühlwasser vom Kühler wird in das zylinderförmige Element von einem axialen Ende desselben aus eingeleitet, und das von dem entgegengesetzten axialen Ende des zylinderförmigen Elements abgegebene Kühlwasser strömt in einen Kühlwassermantel des Zylinderblocks des Motors 1, während das AGR durch die Wärmeableitungsröhre geleitet wird. Der Auslass 43 des Kühlwassers ist bei der dargestellten Ausführungsform direkt mit dem Zylinderblock des Motors 1 verbunden.The one in the radiator passage 13b provided EGR cooler 14 For example, it may include a hollow cylindrical member having both ends closed, and a plurality of progressions of a heat dissipation tube extending within the cylindrical member parallel to the axial direction. Cooling water from the radiator is introduced into the cylindrical member from an axial end thereof, and the cooling water discharged from the opposite axial end of the cylindrical member flows into a cooling water jacket of the cylinder block of the engine 1 while passing the EGR through the heat dissipation tube. The outlet 43 the cooling water is in the illustrated embodiment directly to the cylinder block of the engine 1 connected.

Wenn weiterhin AGR zu dem AGR-Kühler 14 zugeführt wird, wenn der Motor kalt ist (aufgewärmt wird), kann, da die Verbrennung nicht auf eine stabile Art und Weise stattfindet, und der Ausstoß von HC relativ groß ist, die Wärmeableitungsröhre in dem AGR-Kühler durch die HC verstopft werden, wodurch eine Verringerung der Kühleffizienz bewirkt wird und das Tellerventilelement 21 des AGR-Ventils 19 kann blockiert werden oder an dem Ventilsitz festkleben, wodurch ein Verlust der Steuer-/Regelbarkeit der Durchflussrate des AGR bewirkt wird. Um derartige Probleme zu vermeiden, ist es notwendig, die Kühlkapazität des AGR-Kühlers 14 zu erhöhen, und eine geeignete Maßnahme durchzuführen, um ein Feststecken des AGR-Ventils 19 zu verhindern.If EGR continues to the EGR cooler 14 when the engine is cold (warmed up), since the combustion does not take place in a stable manner and the discharge of HC is relatively large, the heat-dissipation tube in the EGR cooler can be clogged by the HC a reduction of the cooling efficiency is effected and the poppet valve element 21 of the EGR valve 19 may become blocked or stuck to the valve seat, causing a loss of control of the flow rate of the EGR. To avoid such problems, it is necessary to have the cooling capacity of the EGR cooler 14 to increase, and to take an appropriate action to pinning the EGR valve 19 to prevent.

Auf Grundlage dieser Überlegung wird es gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass AGR durch den Bypass-Durchgang 13a strömt und nicht gekühlt wird, wenn der Motor aufgewärmt wird und der HC-Ausstoß relativ hoch ist, so dass das Verstopfen des AGR-Kühlers durch HC vermieden werden kann. Da ferner aufgrund der gesteuerten/geregelten Zufuhr von AGR verhindert wird, dass die Verbrennung instabil wird, können NOx noch weiter verringert werden.Based on this consideration, according to the present invention, EGR is allowed through the bypass passage 13a flows and is not cooled when the engine is warmed up and the HC discharge is relatively high, so that the clogging of the EGR cooler by HC can be avoided. Further, because of the controlled supply of EGR, since combustion is prevented from becoming unstable, NOx can be further reduced.

Währenddessen ist es erforderlich, dass das Schaltventil 15, durch das AGR bei einer hohen Temperatur strömt, wenn der Motor warm ist, eine hohe thermische Last aushält und so wenig Durchflusswiderstand wie möglich bietet. Gemäß der vorliegenden Erfindung strömt, wenn der Motor auf gewärmt wird, und das AGR daher eine relativ niedrige Temperatur aufweist, das AGR durch den Bypass-Durchgang 13a. Ferner ist die Zeitdauer, während der das AGR durch den Bypass-Durchgang 13a strömt, relativ kurz. Daher sind bei der dargestellten Ausführungsform der Bypass-Ventilsitz 29a und der Bypass-Durchgang 13a derart in dem Schaltventil angeordnet, dass sie neben dem Dichtungselement 33 und der Membran 36 liegen. Dadurch ist die thermische Last an dem Ventilschaft 32, dem Dichtungselement 33 und der Membran 36 relativ gering.Meanwhile, it is required that the switching valve 15 which allows EGR to flow at a high temperature, when the engine is warm, endures a high thermal load and provides as little flow resistance as possible. According to the present invention, when the engine is warmed up and therefore the EGR has a relatively low temperature, the EGR flows through the bypass passage 13a , Further, the amount of time during which the EGR passes through the bypass passage 13a flows, relatively short. Therefore, in the illustrated embodiment, the bypass valve seat 29a and the bypass passage 13a arranged in the switching valve so that they are adjacent to the sealing element 33 and the membrane 36 lie. This is the thermal load on the valve stem 32 , the sealing element 33 and the membrane 36 relatively low.

Andererseits ist der Kühlerdurchgang, durch den AGR mit relativ hoher Temperatur strömt, wenn der Motor aufgewärmt ist, in dem Schaltventil 15 in einer von dem Dichtungselement 33 und der Membran 36 entfernten Position angeordnet. Ferner ist der Ventilschaft 32 derart angeordnet, dass er dem AGR nicht ausgesetzt ist. Daher würde das AGR-Ventil nicht unvorteilhaft durch den Übergang von Wärme beeinflusst.On the other hand, the radiator passage through which EGR flows at a relatively high temperature when the engine is warmed up is in the switching valve 15 in one of the sealing element 33 and the membrane 36 distant position. Further, the valve stem 32 arranged so that it is not exposed to the EGR. Therefore, the EGR valve would not be adversely affected by the transfer of heat.

Der Kühlerdurchgang hat aufgrund des Vorhandenseins des AGR-Kühlers 14 einen relativ hohen Durchflusswiderstand, aber der Bypass-Durchgang 13a hat einen kleinen Durchflusswiderstand, da er aus einer einfachen Röhre besteht. Durch Auswählen der Durchmesser der Ventilsitze 29a und 29b, welche in 4 jeweils durch A und B angezeigt sind, derart, dass B (Kühlerseite) > A (Bypass-Seite), kann für die gegebenen Hub-/Durchflussraten-Eigenschaften des AGR-Ventils, unabhängig davon, ob der Bypass-Durchgang 13a verbunden ist oder der Kühlerdurchgang 13b verbunden ist, die Durchfluss-Steuerung/Regelung durch das AGR-Ventil 19 vereinfacht werden, ohne den Ventilhub des Schaltventils 15 zu vergrößern. Wenn dies gewünscht ist, können die Gesamt-Durchflusswiderstände des Bypass-Durchgangs 13a und des Kühlerdurchgangs 13b im Wesentlichen einander gleich gemacht werden, indem die Durchmesser der beiden Ventilsitze 29a und 29b geeignet ausgewählt werden.The radiator passage has due to the presence of the EGR cooler 14 a relatively high flow resistance, but the bypass passage 13a has a small flow resistance because it consists of a simple tube. By Off choose the diameter of the valve seats 29a and 29b , what a 4 indicated by A and B, respectively, such that B (radiator side)> A (Bypass side), for the given lift / flow rate characteristics of the EGR valve, regardless of whether the bypass passage 13a connected or the radiator passage 13b connected, the flow control by the EGR valve 19 be simplified without the valve lift of the switching valve 15 to enlarge. If so desired, the total flow resistances of the bypass passage 13a and the radiator passage 13b are made substantially equal to each other by the diameters of the two valve seats 29a and 29b be suitably selected.

Obwohl die vorliegende Erfindung bezogen auf eine bevorzugte Ausführungsform derselben beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann of fensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, die in den angehängten Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel wurde bei der dargestellten Ausführungsform ein Membranaktuator für das Schaltventil verwendet, aber dieser kann auch aus Aktuatoren eines anderen Typs, wie beispielsweise ein Magnet, Elektromotor und dergleichen bestehen.Even though The present invention relates to a preferred embodiment the same has been described, it is obvious to a person skilled in that different changes and modifications possible are without departing from the scope of the present invention, the in the attached claims is defined. For example, in the illustrated embodiment a diaphragm actuator for the switching valve is used, but this can also be made up of actuators another type, such as a magnet, electric motor and the like exist.

Es wird ein AGR-System bereitgestellt, welches das AGR in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors selektiv kühlen kann, und welches mit einem Schaltventil versehen ist, das eine verbesserte Betriebs-Stabilität aufweist. Das Schaltventil umfasst einen Ventilschaft 32, umfassend ein erstes Ende, das mit einem Tellerventilelement 18 ausgebildet ist, ein zweites Ende, das mit einem Membranaktuator 16 verbunden ist, und einen verschiebbar geführten mittleren Abschnitt, wobei ein Kühleranschluss-Ventilsitz 29b mit dem Kühlerdurchgang verbunden ist und ein Bypass-Anschluss-Ventilsitz 29a mit dem Bypass-Durchgang verbunden ist. Bezogen auf einen Einlassanschluss 26, der mit dem Abgaskrümmer verbunden ist, ist der Bypass-Anschluss-Ventilsitz neben dem Membranaktuator angeordnet und der Kühleranschluss-Ventilsitz ist entfernt von dem Membranaktuator angeordnet.An EGR system is provided which can selectively cool the EGR depending on the operating condition of the engine and which is provided with a switching valve having improved operational stability. The switching valve comprises a valve stem 32 comprising a first end connected to a poppet valve element 18 is formed, a second end, with a diaphragm actuator 16 and a slidably guided middle section, wherein a radiator port valve seat 29b connected to the radiator passage and a bypass port valve seat 29a connected to the bypass passage. Related to an inlet connection 26 which is connected to the exhaust manifold, the bypass port valve seat is disposed adjacent to the diaphragm actuator and the radiator port valve seat is disposed away from the diaphragm actuator.

Claims (6)

Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren, umfassend einen Kühlerdurchgang (13b), der mit einem AGR-Kühler (14) versehen ist, einen Bypass-Durchgang (13a), der parallel zu dem Kühlerdurchgang verläuft, ein Schaltventil (15), das an einem Verzweigungspunkt der beiden Durchgänge vorgesehen ist, um selektiv einen der beiden Durchgänge mit einem Abgaskrümmer (5) zu verbinden, wobei stromabwärtige Enden des Kühlerdurchgangs und des Bypass-Durchgangs an einem weiteren Verzweigungspunkt zusammenlaufen und mit einem Einlasskrümmer (4) in Verbindung stehen, wobei das Schaltventil einen Ventilkörper umfasst, umfassend einen Einlassanschluss (26), der mit dem Abgaskrümmer in Verbindung steht, einen Aktuator (16), der in Zuordnung zu dem Ventilkörper vorgesehen ist, einen Ventilschaft (32), umfassend ein erstes Ende, das mit einem Tellerventilelement (18) gebildet ist, ein zweites Ende, das mit dem Aktuator (16) verbunden ist, und einen mittleren Abschnitt, der durch einen Teil (34) des Ventilkörpers verschiebbar geführt ist, wobei ein Kühleranschluss-Ventilsitz (29b) in dem Ventilkörper für ein Zusammenwirken mit dem Tellerventilelement vorgesehen ist und mit dem Kühlerdurchgang in Verbindung steht, und ein Bypass-Anschluss-Ventilsitz (29a) in dem Ventilkörper für ein Zusammenwirken mit dem Tellerventilelement (18) vorgesehen ist und mit dem Bypass-Durchgang (13a) in Verbindung steht, wobei, bezogen auf den Einlassanschluss, der Bypass-Anschluss-Ventilsitz (29a) neben dem Aktuator (16) angeordnet ist und der Kühleranschluss-Ventilsitz (29b) von dem Aktuator entfernt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerventilelement (18) ein Kühleranschluss-Ventilelement (31) und ein Bypass-Anschluss-Ventilelement (30) umfasst, welche integral mit dem Ventilschaft (32) ausgebildet sind.Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines, comprising a radiator passage ( 13b ) equipped with an EGR cooler ( 14 ), a bypass passage ( 13a ), which runs parallel to the radiator passage, a switching valve ( 15 ) provided at a branch point of the two passages to selectively connect one of the two passages to an exhaust manifold (Fig. 5 ), wherein downstream ends of the radiator passage and the bypass passage converge at a further branch point and connected to an intake manifold (10). 4 ), wherein the switching valve comprises a valve body comprising an inlet port ( 26 ), which communicates with the exhaust manifold, an actuator ( 16 ), which is provided in association with the valve body, a valve stem ( 32 ) comprising a first end connected to a poppet valve element ( 18 ), a second end connected to the actuator ( 16 ), and a middle section separated by a part ( 34 ) of the valve body is displaceably guided, wherein a radiator connection valve seat ( 29b ) is provided in the valve body for cooperation with the poppet valve member and communicates with the radiator passage, and a bypass port valve seat (10). 29a ) in the valve body for cooperation with the poppet valve element ( 18 ) and with the bypass passage ( 13a ), wherein, based on the inlet port, the bypass port valve seat ( 29a ) next to the actuator ( 16 ) is arranged and the radiator connection valve seat ( 29b ) is arranged away from the actuator, characterized in that the poppet valve element ( 18 ) a radiator connection valve element ( 31 ) and a bypass port valve element ( 30 ), which integral with the valve stem ( 32 ) are formed. Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei der Kühleranschluss-Ventilsitz (29b) einen größeren Durchmesser aufweist als der Bypass-Anschluss-Ventilsitz (29a).Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, wherein the radiator port valve seat ( 29b ) has a larger diameter than the bypass port valve seat ( 29a ). Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei das Kühleranschluss-Ventilelement (31) und das Bypass-Anschluss-Ventilelement (30) voneinander durch einen Teil getrennt sind, von dem Material entfernt ist.Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, wherein the radiator connection valve element ( 31 ) and the bypass port valve element ( 30 ) are separated from each other by a part away from the material. Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei das Kühleranschluss-Ventilelement (31) und das Bypass-Anschluss-Ventilelement (30) miteinander nur durch ein Mittelstück (35) verbunden sind, welches einen im Wesentlichen kleinen Durchmesser aufweist.Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, wherein the radiator connection valve element ( 31 ) and the bypass port valve element ( 30 ) only by a middle piece ( 35 ), which has a substantially small diameter. Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei der Aktuator (16) aus einem Membranaktuator (16) besteht.Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, wherein the actuator ( 16 ) from a membrane actuator ( 16 ) consists. Abgasrezirkulationssystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, wobei das Tellerventilelement (18) derart betätigt wird, dass der Einlassanschluss (26) mit dem Bypass-Durchgang (13a) in Verbindung steht, wenn der Motor aufgewärmt wird, und mit dem Kühlerdurchgang (13b), nachdem der Motor aufgewärmt ist.Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines according to claim 1, wherein the poppet valve element ( 18 ) is actuated such that the inlet port ( 26 ) with the bypass passage ( 13a ) is connected when the engine is warmed up and with the radiator passage ( 13b ) after the engine has warmed up.
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