EP1063411B1 - Abgasrückführleitung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1063411B1 EP00102592A EP00102592A EP1063411B1 EP 1063411 B1 EP1063411 B1 EP 1063411B1 EP 00102592 A EP00102592 A EP 00102592A EP 00102592 A EP00102592 A EP 00102592A EP 1063411 B1 EP1063411 B1 EP 1063411B1
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exhaust gas
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation line for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • an exhaust gas recirculation line which is the exhaust gas line transversely to the longitudinal axis of the internal combustion engine in front of one of the front cylinder heads connects to the charge air line.
  • FIG. 1 shows a top view of a cylinder head 1 with an exhaust gas recirculation system.
  • the exhaust gas recirculation system essentially consists of an exhaust pipe 2, a Check valve 3, an exhaust gas cooler 4 and a charge air line, not shown here educated.
  • the exhaust gas to be returned passes through coming from the exhaust line 2 initially a butterfly valve 5, then flows through the exhaust gas recirculation line 6 and passes through the check valve 3 when pressure peaks occur, and the exhaust gas cooler 4 into the charge air pipe.
  • the exhaust gas is now from the exhaust pipe 2 to the exhaust gas cooler 4 by a Exhaust gas recirculation line 6 led into one of the end faces of the cylinder head 1 in such a way is integrated that it is guided through the cooling water chamber 7.
  • a line is saved, which is on the front of the Cylinder head 1 would take up additional space: The line would be in their Radiate considerable heat to the environment when installing in a vehicle Risk of fire and should be isolated.
  • Another advantage of the invention Arrangement is that by installation in the cooling water chamber 7 a noticeable pre-cooling of the exhaust gas is achieved, so that the actual exhaust gas cooler 4 can be dimensioned smaller.
  • the cooling effect of the exhaust gas recirculation line 6 can be increased further by that it has exhaust fins cooling fins, which the exhaust gas recirculation line 6 in the longitudinal weighting pull through and the together with the cylinder head 1 in casting technique can be performed.
  • the check valve 3 is a flap valve formed, which opens when 6 exhaust pressure peaks via the exhaust gas recirculation line meet a tongue 8 in the direction indicated by the arrow.
  • the check valve 3 can advantageously be a structural unit with a seal 10 form which is arranged between the cylinder head 1 (Fig. 1) and the exhaust gas cooler 4 is.
  • the deflection of the tongue 8 can be limited by a stop 9 in turn forms part of the seal 10.
  • the exhaust gas flows after passing the tongue 8 in the exhaust gas cooler designed as a tube bundle heat exchanger 4 and after cooling in the charge air line.
  • FIG. 3 A section III-III through the front end of the cylinder head 1 is shown in FIG. 3.
  • the exhaust gas recirculation line 6 is embodied in two channels here.
  • the two exhaust gas recirculation lines 6a, 6b penetrate the cooling water chamber 7.
  • the exhaust gas is already here pre-cooled. A heat radiation to the environment is completely impossible, isolation is therefore not necessary.
  • a butterfly valve 5 (Fig. 1) is provided, which by the actuator 5a can be actuated.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführleitung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Um Teile des Abgases von der Abgasleitung in die Ladeluftleitung zurückzuführen ist es üblich, eine Abgasrückführleitung vorzusehen, welche die Abgasleitung quer zur Längsachse der Brennkraftmaschine vor einem der stirnseitigen Zylinderköpfe mit der Ladeluftleitung verbindet. Eine derartige Lösung hat den Nachteil, dass an einer der Stirnseiten der Brennkraftmaschine zusätzlicher Bauraum beansprucht ist. Ferner muss die Abgasrückführleitung zur Vermeidung von Überhitzung benachbarter Bauteile isoliert oder abgeschirmt werden. Dies erfordert einen erheblichen baulichen und kostenmäßigen Aufwand.
In Verbindung mit Abgasrückführanordnungen bei nicht aufgeladenen Motoren ist es beispielsweise aus der JP 63 018 169 A bekannt, den Auslasskanal eines Zylinders innerhalb des Zylinderkopfes mit einer Abgasrückführleitung zu verbinden, wobei durch entsprechende Kühlkanäle Vorsorge getroffen ist, dass sich der Zylinderkopf nicht unzulässig erwärmt.
Weiter ist aus dem Beitrag XP 000 497 900/MT2 April 1995 ) eine Anordnung zur Abgasrückführung bekannt, die ebenfalls bei einem nicht aufgeladenen Motor den Auslasskanal eines Zylinders innerhalb des Zylinderkopfes mit einer Abgasrückführleitung verbindet, wobei die Abgasrückführleitung durch den Zylinderkopf auf die Einlassseite des Motors führt.
Aus der DE 43 19 380 A ist es schließlich bekannt, bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen einen Teilstrom des Abgases unter Zwischenschaltung eines Abgasrückführsteuerventils, eines Kühlers und eines daran anschließenden Rückschlagventils in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine stromab zu Turbolader und Ladeluftkühler zurückzuführen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine eine raumsparende Lösung für eine gekühlte Abgasrückführleitung zu finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Durch die Integration der Abgasrückführleitung in den Zylinderkopf wird baulicher Mehraufwand eingespart, Wärmeabstrahlung gänzlich unterbunden und zugleich eine Vorkühlung des rückzuführenden Abgases erreicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Anspruch 2 zu entnehmen.
Durch die Integration der Absperrklappe in die Abgasrückführleitung wird eine raumsparende Anordnung erzielt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Abgasrückführleitung können den Ansprüchen 3 bis 6 entnommen werden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abgasrückführleitung ist an Hand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1
eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf mit stirnseitig in den Zylinderkopf integrierter Abgasrückführleitung
Fig. 2
ein Detail aus Fig. 1 mit Rückschlagventil
Fig. 3
einen Schnitt III-III am stirnseitigen Ende des Zylinderkopfes mit Abgasrückführleitungen
Figur 1 stellt einen Zylinderkopf 1 mit Abgasrückführsystem in der Draufsicht dar. Das Abgasrückführsystem wird im wesentlichen aus einer Abgasleitung 2, einem Rückschlagventil 3, einem Abgaskühler 4 und einer hier nicht dargestellten Ladeluftleitung gebildet. Das rückzuführende Abgas durchläuft von der Abgasleitung 2 kommend zunächst eine Absperrklappe 5, strömt anschließend durch die Abgasrückführleitung 6 und gelangt bei auftretenden Druckspitzen über das Rückschlagventil 3, und den Abgaskühler 4 in das Ladeluftrohr.
Erfindungsgemäß wird nun das Abgas vom Abgasrohr 2 zum Abgaskühler 4 durch eine Abgasrückführleitung 6 geführt, die in eine der Stirnseiten des Zylinderkopfes 1 derart integriert ist, daß sie durch den Kühlwasserraum 7 geführt wird. Eine derartige Lösung hat mehrere Vorteile. Zunächst wird eine Leitung eingespart, die an der Stirnseite des Zylinderkopfes 1 zusätzlichen Bauraum beanspruchen würde: Die Leitung würde in ihre Umgebung beträchtliche Wärme abstrahlen, die beim Einbau in ein Fahrzeug zu Brandgefahr führt und isoliert werden müßte. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß durch den Einbau in den Kühlwasserraum 7 eine spürbare Vorkühlung des Abgases erreicht wird, so daß der eigentliche Abgaskühler 4 kleiner dimensioniert werden kann.
Die Kühlwirkung der Abgasrückführleitung 6 kann noch dadurch gesteigert werden, daß sie abgasseitige Kühlrippen aufweist, welche die Abgasrückführleitung 6 in Längswichtung durchziehen und die zusammen mit dem Zylinderkopf 1 in Gießtechnik aus geführt werden können.
Eine weitere Möglichkeit der Verbesserung der Kühlwirkung kann erreicht werden, wenn man in die Abgasrückführleitung 6 einen Rohrbündelwärmetauscher integriert, der in seiner Bauweise dem Abgaskühler 4 entspricht. Vorteilhafterweise wird auch die Absperrklappe 5 in den Zylinderkopf 1 und die Abgasrückführleitung 6 integriert. Mit der Absperrklappe 5 kann die Abgasrückführung unterbunden, oder zusätzlich mengenmäßig geregelt werden.
Ein Detail aus Figur 1 ist in Figur 2 gezeigt. Das Rückschlagventil 3 ist als ein Flatterventil ausgebildet, welches öffnet, wenn über die Abgasrückführleitung 6 Abgasdruckspitzen in der durch Pfeil angedeuteten Richtung auf eine Zunge 8 treffen. Das Rückschlagventil 3 kann vorteilhafterweise eine bauliche Einheit mit einer Dichtung 10 bilden, welche zwischen Zylinderkopf 1 ( Fig. 1) und dem Abgaskühler 4 angeordnet ist. Der Ausschlag der Zunge 8 kann durch einen Anschlag 9 begrenzt werden, der wiederum einen Bestandteil der Dichtung 10 bildet. Das Abgas strömt nach Passieren der Zunge 8 in den als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildeten Abgaskühler 4 und nach erfolgter Kühlung in die Ladeluftleitung.
Einen Schnitt III-III durchs stirnseitige Ende des Zylinderkopfes 1 stellt Figur 3 dar. Die Abgasrückführleitung 6 ist hier zweiflutig ausgeführt. Die beiden Abgasrückführleitungen 6a, 6b durchdringen den Kühlwasserraum 7. Das Abgas wird hier bereits vorgekühlt. Eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung ist vollkommen ausgeschlossen, eine Isolierung ist somit nicht notwendig. Zum Absperren der Abgasrückführleitungen 6a, 6b ist eine Absperrklappe 5 (Fig. 1) vorgesehen, welche durch den Stelltrieb 5a betätigbar ist.

Claims (6)

  1. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung welche ein Abgasrohr unter Zwischenschaltung eines Abgaskühlers (4) mit einer Ladeluftleitung verbindet und bei der eine Absperrklappe (5), sowie ein Rückschlagventil (3) zur Abgasrückführung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung ausgehend vom Abgasrohr (2) in den Zylinderkopf (1) zurück erfolgt, wobei die Abgasrückführleitung (6) in den Zylinderkopf (1) an der Stirnseite der Brennkraftmaschine integriert ist, derart, dass die Abgasrückführleitung (6) einen Kühlwasserraum (7) des Zylinderkopfes (1) quer zu seiner Längsrichtung durchdringt.
  2. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das der Abgasleitung (2) zugewandten Ende der Abgasrückführleitung (6) eine Absperrklappe (5) eingebaut ist.
  3. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich von der Abgasrückführleitung (6) zum Abgaskühler (4) ein in Richtung des Abgaskühlers (4) öffnendes Rückschlagventil (3) vorgesehen ist.
  4. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abgasrückführleitung (6) ein Rohrbündelwärmetauscher integriert ist.
  5. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (6) abgasseitig in Längsrichtung verlaufende und in Gießtechnik hergestellte Kühlrippen aufweist.
  6. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (3) Bestandteil einer Dichtung (10) zwischen Zylinderkopf (1) und Abgaskühler (4) ist, wobei die Bewegung der Zunge (8) durch einen Anschlag (9) begrenzt wird der wiederum eine bauliche Einheit mit der Dichtung (10) bildet.
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