EP2295781A2

EP2295781A2 - Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine und Abgasrückführventil

Info

Publication number: EP2295781A2
Application number: EP10290445A
Authority: EP
Inventors: Thierry Dr. Marimbordes; Pascal Noiseau; Jérôme Migaud; Mickael Cormerais; Christophe Voegele
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-03-16
Also published as: EP2295781A3; DE102009041154A1

Abstract

Es wird ein Abgasrückführungssystem (14) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Das Abgasrückführungssystem (14) weist ein Abgasrückführventil (24) auf, welches in einer Abgasrückführleitung (16) zwischen einer Abgasleitung (18) und einer Frischgasleitung (20) angeordnet ist. Das Abgasrückführventil (24) ist als Abgasrückführmodul (22) mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil (26, 28, 30) des Abgasrückführungssystems (14) realisiert.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasrückführventil, welches in einer Abgasrückführleitung zwischen einer Abgasleitung und einer Frischgasleitung angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Abgasrückführventil eines Abgasrückführungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, in dem ein über eine Steuereinrichtung betätigbarer Ventilkörper und ein Ventilsitz angeordnet sind, wobei das Abgasrückführventil in einer Abgasrückführleitung zwischen einer Abgasleitung und einer Frischgasleitung angeordnet werden kann.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch"; 25., überarbeitete und erweiterte Auflage - Wiesbaden: Vieweg, 2003; ISDN 3-528-23876-3; Seite 540, ist ein Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Abgasrückführungssystem umfasst eine Abgasrückführleitung, über welche aus einer Abgasleitung Abgas abgezweigt wird und einem Saugrohr zugeführt werden kann. In der Abgasrückführleitung ist ein Abgasrückführventil angeordnet, welches beispielsweise über eine Stelleinrichtung betätigbar ist, die ihrerseits über ein Motorsteuergerät gesteuert wird. Im Saugrohr ist in Strömungsrichtung vor der Einmündung der Abgasrückführleitung eine Drosselklappe für angesaugte Frischluft angeordnet. Das Abgasrückführventil ist als separates Bauteil räumlich getrennt vom Saugrohr und der Drosselklappe angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführungssystem und ein Abgasrückführventil der eingangs genannten Art zu gestalten, die möglichst platz-, montage- und bauteilsparend sind.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abgasrückführventil als Abgasrückführmodul mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil des Abgasrückführungssystems realisiert ist.
Erfindungsgemäß ist also ein Abgasrückführmodul realisiert, in dem mehrere Funktionsbauteile platz-, montage- und bauteilsparend integriert sind. Anschlüsse von Steuer- und/oder Signalleitungen insbesondere zu einem Motorsteuergerät können einfach kombiniert werden. Ferner können Stell- und Betätigungseinrichtungen für die Funktionsbauteile, insbesondere die Stelleinrichtung für das Abgasrückführventil und die Drosselklappe, kombiniert werden. Das Abgasrückführmodul kann einfach komplett ausgetauscht oder zu Reinigungs- und Wartungszwecken der Funktionsbauteile einfach ausgebaut werden. Das Abgasrückführmodul mit allen Funktionsbauteilen kann einfach vormontiert und bei der Endmontage der Brennkraftmaschine einfach eingesetzt werden. Das Abgasrückführmodul kann platzsparend an der Frischgasleitung, insbesondere einem Saugrohr, angeordnet sein. Das Abgasrückführmodul ist ferner in Funktion und/oder Form an die räumlichen und/oder funktionalen Erfordernisse der Brennkraftmaschine, bei der es verwendet wird, angepasst.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das weitere Funktionsbauteil ein Grobfilter und/oder eine Drosselklappe und/oder ein Abgasrückführmischer sein. Mit dem Grobfilter kann das rückgeführte Abgas gereinigt werden, um zu verhindern, dass grobe Partikel in das Abgasrückführventil gelangen. Auf diese Weise kann die Standzeit des Abgasrückführventils erhöht und die Wartungsintervalle verlängert werden. Ferner wird das Risiko von Störungen durch Verschmutzung des Abgasrückführventils reduziert. Die Kombination des Abgasrückführventils mit der Drosselklappe hat den Vorteil, dass eine Stelleinrichtung für das Abgasrückführventil auch für die Drosselklappe verwendet werden kann. Mit dem Abgasrückführmischer kann vorteilhafterweise das über die Abgasrückführleitung und das Abgasrückführventil rückgeführte Abgas mit dem angesaugten Frischgas optimal vermischt werden.
Um die Anforderungen an die Druckbeständigkeit, insbesondere die mechanische Stabilität und die Dichtheit, des Abgasrückführmoduls zu reduzieren, kann vorteilhafterweise das Abgasrückführmodul auf einer Niederdruckseite der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine, angeordnet sein. Es können so leichte, preiswerte und einfach verarbeitbare Materialien verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Gehäuse des Abgasrückführmoduls aus Kunststoff ist. Kunststoff ist leicht, preiswert und einfach verarbeitbar. Außerdem ist Kunststoff einfach und kostengünstig wiederverwertbar.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem durch das Abgasrückführventil gelöst, das ein Druckausgleichssystem aufweist, welches Krafteinwirkungen aus Druckdifferenzen zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite des Abgasrückführventils auf einen Ventilkörper kompensiert.
Erfindungsgemäß bewirkt das Druckausgleichssystem, dass die Dichtwirkung des Abgasrückführventils und eine zur Betätigung des Abgasrückführventils erforderliche nominale Kraft eines Stellglieds unabhängig von Druckdifferenzen zwischen der Einlassseite und der Auslassseite ist. Es können so auch leistungsschwächere Stellglieder verwendet werden, was sich positiv auf die Größe auswirkt. Die Dichtfunktion ist getrennt von einer progressiven Durchlassfunktion des Abgasrückführventils. Die Durchlassfunktion beschreibt die Variation der Durchströmmenge an rückgeführtem Abgas gegenüber dem Öffnungsgrad des Abgasrückführventils. "Progressiv" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass beim Öffnen des Abgasrückführventils die Durchströmmenge überproportional zum Öffnungsgrad des Ventilkörpers ansteigt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Druckausgleichssystem einen Gegendruckkörper, insbesondere eine Membran, aufweisen, der mechanisch mit dem Ventilkörper gekoppelt ist, derart, dass er infolge der Druckdifferenzen eine Ausgleichskraft auf den Ventilkörper ausübt, welche einer Druckkraft, die infolge der Druckdifferenzen direkt auf den Ventilkörper einwirkt, entgegenwirkt. So wird insbesondere verhindert, dass bei einem Überdruck auf der Seite des Ventilsitzes der Ventilkörper durch die entstehende Druckkraft weg gedrückt und das Abgasrückführventil geöffnet wird. Auch Druckschwankungen werden so einfach ausgeglichen. Die Membran ist sehr leicht und hat den Vorteil, dass sie weitestgehend reibungsfrei arbeitet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Ventilsitz als eigenständiges Bauteil ausgebildet und in vorgegebenen Grenzen, insbesondere über ein flexibles Verbindungsteil, vorzugsweise einen flexiblen Ring, beweglich im Gehäuse des Abgasrückführventils angeordnet sein. Auf diese Weise können ansonsten nachteilige Lage- und/oder Baugrößentoleranzen zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper einfach ausgeglichen werden. Insbesondere kleine Ventilsitze und Ventilkörper sind mit größeren Toleranzen einfacher realisierbar als mit kleineren Toleranzen. So kann ein sehr schmaler Spalt zwischen dem Ventilsitz in dem Ventilkörper realisiert werden, der insbesondere für die progressive Durchlassfunktion von Vorteil ist. Der in Grenzen bewegliche Ventilsitz ermöglicht darüber hinaus eine automatische Zentrierung, indem beim Schließen des Abgasrückführventils der Ventilsitz bezüglich des Ventilkörpers unter Kompression des flexiblen Verbindungsteils automatisch zentriert wird. Das flexible Verbindungsteil gleicht ferner Druckschwankungen zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Abgasrückführventils aus und verbessert die Dichtwirkung.
Vorteilhafterweise können die einander zugewandten Oberflächen des Ventilkörpers und des Ventilsitzes einlassseitig in Durchlassrichtung aufeinander zu laufen, in der Schließstellung des Abgasrückführventils an gegenseitigen Kontaktflächen anliegen und einen progressiven Verlauf des Durchlasses der Durchlassöffnung beim Öffnen des Abgasrückführventils realisieren.
Um die progressiven Durchlassfunktion des Abgasrückführventils zu verbessern, kann der Ventilkörper ein konvexes Profil, insbesondere ein Profil vierter Ordnung, aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ kann vorteilhafterweise der Ventilsitz ein vom Ventilkörper betrachtet konvexes Profil aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Ventilkörper in zwei gehäusefesten Lagern gelagert sein. Auf diese Weise ist der Ventilkörper im Gehäuse geführt. Vorteilhafterweise kann eines der Lager auf einem flexiblen Verbindungsteil, insbesondere einem flexiblen Ring, montiert sein, um Toleranzen und/oder Druckschwankungen zu kompensieren, welche insbesondere bei der Verwendung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader vorherrschen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens das Gehäuse aus Kunststoff sein. Kunststoff ist leicht, preiswert und kann einfach auch zu komplexen Bauteilen verarbeitet werden. Ferner ist wenigstens das Gehäuse kompatibel zu anderen Kunststoff-Bauteilen der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Saugrohr oder einer andersartigen Frischgasleitung. Kunststoff kann vorteilhafterweise einfach und kostengünstig wiederverwertbar werden. Bevorzugt sind auch weitere Bauteile des Abgasrückführventils, insbesondere der Ventilkörper, der Ventilsitz, die Lager und Spannelemente, insbesondere Federn, zum Halten des Ventilkörpers, aus Kunststoff.
Ferner wird die Erfindung gelöst durch ein Abgasrückführmodul eines Abgasrückführungssystems, insbesondere eines erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystems, einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches in einer Abgasrückführleitung zwischen einer Abgasleitung und einer Frischgasleitung angeordnet werden kann, mit einem Abgasrückführventil, insbesondere einem erfindungsgemäßen Abgasrückführventil, und mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil.
Ein Abgasrückführmodul mit mehreren Funktionsbauteilen kann einfach vorgefertigt und mit der Abgasrückführleitung und gegebenenfalls mit der Frischgasleitung der Brennkraftmaschine verbunden, vorzugsweise in diese integriert, werden. Das Abgasrückführmodul, welches vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sein kann, kann auch vorteilhaft auf der Niederdruckseite eines Abgasturboladers verwendet werden. Im Übrigen wird auf die Vorteile des Abgasrückführmoduls verwiesen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystem und dem Abgasrückführungssystems näher erläutert sind und die für das erfindungsgemäße Abgasrückführmodul entsprechend gelten.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das weitere Funkionsbauteil ein Grobfilter und/oder eine Drosselklappe und/oder ein Abgasrückführmischer sein. Auf diese Weise kann eine Mehrzahl von erforderlichen Funktionsbauteilen einfach und platzsparend mit dem Abgasrückführventil kombiniert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen

Figur 1: schematisch einen Dieselmotor mit einem Abgasturbolader und einem Abgasrückführungssystem;
Figur 2: schematisch einen Teilschnitt eines Abgasrückführmoduls des Abgasrückführungssystems aus der Figur 1;
Figur 3: schematisch eine Detailansicht eines Abgasrückführventils des Abgasrückführmoduls aus der Figur 2;
Figur 4: schematisch eine Detailansicht eines Abgasrückführmischers des Abgasrückführmoduls aus der Figur 2.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In Figur 1 ist ein Dieselmotor 10 eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasturbolader 12 und einem Abgasrückführungssystem 14 dargestellt.
Das Abgasrückführungssystem 14 ist in einer Abgasrückführleitung 16 zwischen einer Abgasleitung 18 und einem Saugrohr 20 angeordnet.
Das Abgasrückführungssystem 14 umfasst ein Abgasrückführmodul 22, welches in der Figur 2 im Detail gezeigt ist. Das Abgasrückführmodul 22 verfügt über ein Abgasrückführventil 24, einen Grobfilter 26 für rückgeführtes Abgas 27, eine Drosselklappe 28 für zugeführte Frischluft und einen in den Figuren 2 und 4 gezeigten Abgasrückführmischer 30 zur Mischung des rückgeführten Abgases 27 mit der zugeführten Frischluft 29.
Das Abgasrückführmodul 22 ist auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers 12, in Strömungsrichtung der Frischluft 29 hinter einem Luftfilter 32 und vor einem Verdichter 34 des Abgasturboladers 12 in das Saugrohr 20 integriert. Der Grobfilter 26 und das Abgasrückführventil 24 sind zwischen der Abgasleitung 18 und dem Saugrohr 20 angeordnet. In der Abgasleitung 18 ist in Strömungsrichtung des rückgeführten Abgases 27 vor dem Abgasrückführmodul 22 einen Abgasrückführungskühler 35 angeordnet.
Das Saugrohr 20 und ein mehrteiliges Gehäuse 36 des Abgasrückführmoduls 22 sind aus Kunststoff.
Das Abgasrückführventil 24 ist in den Figuren 2 und 3 im Detail gezeigt. Das Abgasrückführventil 24 verfügt über eine Einlasskammer 38 und eine Auslasskammer 40 für das rückgeführte Abgas 27 und eine Druckausgleichskammer 42. Die Einlasskammer 38 befindet sich zwischen der Druckausgleichskammer 42 und der Auslasskammer 40.
Die Einlasskammer 38 ist von einem Einlasskammergehäuseteil 44 umgeben. An der Umfangsseite des Einlasskammergehäuseteils 44 ist ein Einlassstutzen 46 für das rückgeführte Abgas 27 einstückig befestigt. Der Einlassstutzen 46 ist mit der Abgasleitung 18 verbunden. In dem Einlassstutzen 46 ist, wie in der Figur 2 gezeigt, der Grobfilter 26 angeordnet. Der Grobfilter 26 filtert Partikel aus dem rückgeführten Abgas 27, welche größer als 0,2 mm sind. Es kann auch ein andersartiger Grobfilter 26 für andere Partikelgrößen verwendet werden.
Die Einlasskammer 38 und die Auslasskammer 40 sind über eine Ventilöffnung 48 miteinander verbunden. Die Ventilöffnung 48 ist, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, mit einem Ventilkörper 50 verschließbar. Der Ventilkörper 50 ist über eine Steuereinrichtung 52 betätigbar. Die Steuereinrichtung 42 ist mit einem nicht gezeigten Motorsteuergerät steuerbar verbunden. Der Ventilkörper 50 ist zum Öffnen und Schließen in Richtung einer Achse 54 bewegbar. In der gezeigten Schließstellung liegt der Ventilkörper 50 umfänglich an einem Ventilsitz 56 an, der zur Ventilöffnung 48 etwa zentrisch ist.
Der Ventilsitz 56 ist als eigenständiges Bauteil ringförmig mit einem etwa L-förmigen Profil ausgebildet. Ein Schenkel des Ventilsitzes 56 erstreckt sich axial zur Achse 54, wobei sein freier Rand der Auslasskammer 40 zugewandt ist. Der axial verlaufende Schenkel bildet im Bereich seines freien Randes radial innen eine zylindrische Ventilsitzkontaktfläche 58. Der zweite Schenkel des Ventilsitzes 56 erstreckt sich radial zur Achse 54, wobei sein freier Rand sich radial außen befindet. Die radial innere Oberfläche des Ventilsitzes 56 abseits der Ventilsitzkontaktfläche 58 ist von der Einlasskammer 38 aus betrachtet trichterartig konvex gebogen.
Der Ventilsitz 56 ist auf einem flexiblen O-Ring 60 angeordnet. Der O-Ring 60 liegt an einer Stufe 62 an, die die Ventilöffnung 48 umgibt. Die Stufe 62 befindet sich in axialer Richtung zwischen dem Einlasskammergehäuseteil 44 und einem axial inneren Auslasskammergehäuseteil 64a. Die äußere Abmessung des Ventilsitzes 56 in radialer Richtung im Bereich des freien Randes des Schenkels, der axial zur Achse 54 verläuft, ist kleiner als die Ventilöffnung 48. Der Ventilsitz 56 ist in Grenzen, die im Wesentlichen durch die Flexibilität des O-Rings 60 vorgegeben sind, relativ zur Ventilöffnung 48 in axialer und radialer Richtung beweglich. Beim Schließen des Abgasrückführventils 24 wird der Ventilsitz 56 mit dem Ventilkörper 50 unter Kompression des O-Rings 60 automatisch zentriert.
Die dem Ventilsitz 56 zugewandte Oberfläche des Ventilkörpers 50 weist ein konvexes Profil, vorzugsweise ein Profil vierter Ordnung, auf. Auf der dem Ventilsitz 56 abgewandten Seite schließt der Ventilkörper 50 mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Ventilteller 66 ab, der er sich in der Auslasskammer 40 befindet. Der radial äußere Rand des Ventiltellers 66 geht in einen Vorsprung 66a über, welcher sich in axialer Richtung zu Einlasskammer 38 hin erstreckt. In Schließstellung stößt der Vorsprung 66a an die Stirnseite des axial inneren Auslasskammergehäuseteils 64a der Auslasskammer 40 an. Die Ventilkörperkontaktfläche 58 liegt dann an einer entsprechenden Ventilkörperkontaktfläche 68 des Ventilkörpers 50 an. Zwischen dem Ventilteller 66 der Stirnseite des axial inneren Auslasskammergehäuseteils 64a ist eine umlaufende Dichtung 70 angeordnet, welche in der Schließstellung dichtend wirkt.
Insgesamt laufen die einander zugewandten Oberflächen des Ventilkörpers 50 und des Ventilsitzes 56 einlassseitig unter Beibehaltung eines schmalen Spaltes in Durchlassrichtung aufeinander zu und realisieren so einen progressiven Verlauf der Durchströmmenge an rückgeführtem Abgas beim Öffnen des Abgasrückführventils 24.
In der Auslasskammer 40 ist eine zur Achse 54 koaxiale Spiraldruckfeder 72 angeordnet. Die Spiraldruckfeder 72 ist vorgespannt und hält den Ventilkörper 50 im Ruhezustand des Abgasrückführventils 24 in der gezeigten Schließstellung. Die Spiraldruckfeder 72 stützt sich mit einem Ende an der dem Ventilsitz 56 abgewandten Seite des Ventiltellers 66 und mit dem anderen Ende an der Innenseite der Stirnwand eines axial äußeren Auslasskammergehäuseteils 64b ab.
Das axial äußere Auslasskammergehäuseteil 64b begrenzt mit dem axial inneren Auslasskammergehäuseteil 64a die Auslasskammer 40. Das axial innere Auslasskammergehäuseteil 64a ist einstückig mit dem Einlasskammergehäuseteil 44 verbunden.
An den Ventilkörper 50 ist einstückig ein zur Achse 54 axialer Stößel 74 angeformt. Der Stößel 74 erstreckt sich in axialer Richtung beidseitig des Ventilkörpers 50 von der Druckausgleichskammer 42 durch die Einlasskammer 38 und die Auslasskammer 40 hindurch. Der Stößel 74 ist, wie in der Figur 2 gezeigt, außerhalb des Ventilgehäuses mit der Steuereinrichtung 52 verbunden. Mit dem Stößel 74 kann der Ventilkörper 50 in axialer Richtung hin und her bewegt werden.
In dem Bereich zwischen der Druckausgleichskammer 42 und der Auslasskammer 40 ist der Stößel 74 hohl. Der Hohlraum weist eine Druckausgleichsöffnung 76 zur Druckausgleichskammer 42 und eine Druckausgleichsöffnung 78 zur Auslasskammer 40 auf. Über die Druckausgleichsöffnungen 76 und 78 und dem Hohlraum findet zwischen der Druckausgleichskammer 42 und der Auslasskammer 40 ein Druckausgleich statt, so dass in beiden Kammern 40 und 42 der gleiche Druck herrscht.
Der Stößel 74 und damit der Ventilkörper 50 sind gehäusefest in zwei Lagern 80 gelagert. Eines der Lager 80 ist mit einer flügelartigen Lagerhaltung 82 gehalten. Die Lagerhaltung 82 befindet sich in einem kegelstumpfförmigen Ausgleichskammergehäuseteil 84, welches die Druckausgleichskammer 42 umgibt. Ein zweites der Lager 80 ist in einer der Einlasskammer 38 abgewandten Stirnwand des axial äußeren Auslasskammergehäuseteils 64b angeordnet.
Die Druckausgleichskammer 42 ist über eine flexible Kunststoff-Membran 86 dicht von der Einlasskammer 38 getrennt. Die Membran 86 ist insgesamt etwa becherförmig geformt, wobei die offene Seite zur Einlasskammer 38 zeigt. Der radial äußeren Rand der Membran 86 ist als äußerer Halterahmen 86a ausgestaltet, der zwischen den Stirnseiten des Ausgleichskammergehäusetells 84 und des Einlasskammergehäuseteils 44 dicht eingeklemmt ist. Die Membran 86 weist eine zentrale Membranöffnung 86b auf, durch die der Stößel 74 hindurch führt. Der radial inneren Rand, welcher die Membranöffnung 86b umgibt, ist als innerer Halterahmen 86c ausgestaltet. Der innere Halterahmen 86c ist dicht an einer Halteplatte 88 befestigt, die einstückig mit dem Stößel 74 verbunden ist. Die Membran 86 ist über den Stößel 74 mechanisch mit dem Ventilkörper 50 gekoppelt.
Wenn bei geschlossenem Abgasrückführventil 24 in der Einlasskammer 38 ein größerer Druck herrscht als in der Auslasskammer 40, führt der Differenzdruck dazu, dass die Membran 86 in axialer Richtung in die Druckausgleichskammer 42 gedrückt wird. Die dabei auftretende Ausgleichskraft zieht den Stößel 74 axial in Richtung der Druckausgleichskammer 42 und drückt so den Ventilkörper 50 verstärkt in den Ventilsitz 56 und den Ventilteller 66 verstärkt gegen die Stirnwand des axial inneren Auslasskammergehäuseteils 64a. Die Ausgleichskraft wirkt so einer entgegengerichteten, öffnenden Druckkraft entgegen, die infolge der Druckdifferenzen direkt auf den Ventilkörper 50 einwirkt.
Bei geschlossenem Abgasrückführventil 24 kann der Differenzdruck beispielsweise etwa 350 mbar betragen. Bei offenem Abgasrückführventil 24 kann der Differenzdruck beispielsweise 60 mbar betragen. Im Abgasrückführmodul 22 kann eine Betriebstemperatur von beispielhaft bis etwa 200°C herrschen. Je nach Betriebszustand des Dieselmotors 10 und/oder Bauart des Abgasrückführmoduls 22 können auch andere Differenzdrucke und/oder Betriebstemperaturen vorliegen.
Die Membran 86, der Stößel 74 mit dem Hohlraum, der Ventilkörper 50 mit seiner besonderen Oberflächenform und der separate, bewegliche Ventilsitz 56 bilden insgesamt ein Druckausgleichssystem. Das Druckausgleichssystem kompensiert Krafteinwirkungen aus Druckdifferenzen zwischen der Einlasskammer 38 und der Auslasskammer 40 auf den Ventilkörper 50.
Die beiden Auslasskammergehäuseteile 64a und 64b sind mit jeweils einem Ringraumgehäuseteil 89a und 89b des Abgasrückführmischers 30 einstückig verbunden. Der Abgasrückführmischer 30 ist in der Figur 4 im Detail gezeigt. In der Figur 2 ist eine Öffnung 90 des axial äußeren Auslasskammergehäuseteils 64b zu dem mit den Ringraumgehäuseteilen 89a und 89b begrenzten Ringraum 92 gezeigt. Die Ringraumgehäuseteile 89a und 89b sind jeweils an den radial äußeren Umfangsflächen von entsprechenden Saugrohrgehäuseteilen 94a und 94b im Bereich von deren Stirnseiten einstückig befestigt. Sie begrenzen mit den Endbereichen der Saugrohrgehäuseteile 94a und 94b jeweils einen etwa U-förmigen Teil des Ringraums 92. Die Saugrohrgehäuseteile 94a und 94b sind jeweils aus zwei Halbschalen zusammengesetzt.
Über die Saugrohrgehäuseteile 94a und 94b ist das Abgasrückführmodul 22 in das Saugrohr 20 eingesetzt.
In den Saugrohrgehäuseteilen 94a und 94b ist umfänglich verteilt eine Mehrzahl von Saugrohröffnungen angeordnet, welche den Innenraum des Ringraumgehäuseteils 89a und 89b mit dem Inneren der Saugrohrgehäuseteile 94a und 94b und über diese mit dem Saugrohr 20 verbinden. Durch die Saugrohröffnungen 96 strömt das rückgeführte Abgas 27 dem Saugrohr 20 zu und wird mit der Frischluft 29 vermischt.
In Strömungsrichtung vor dem Abgasrückführmischer 30 ist in dem Saugrohrgehäuseteil 94b die Drosselklappe 28 angeordnet. Die Drosselklappe 28 kann über eine nicht gezeigte Verbindung mit der Steuereinrichtung 52 betätigbar sein. Sie kann aber auch über eine separate Stelleinrichtung verfügen.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführungssystems 14, eines Abgasrückführmoduls 22 und eines Abgasrückführventils 24 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung bei Dieselmotoren 10 von Kraftfahrzeugen. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Brennkraftmaschinen, beispielsweise Industriemotoren, eingesetzt werden.
Das Abgasrückführmodul 22 kann zusätzlich zu dem Abgasrückführventil 24 auch nur ein einziges weiteres Funktionsbauteil oder mehr als zwei weitere Funktionsbauteile aufweisen. Anstelle des Grobfilters 26 und/oder der Drosselklappe 28 oder zusätzlich zu diesen können auch andersartige Funktionsbauteile im Abgasrückführmodul 22 integriert sein.
Anstelle der Membran 86 kann auch ein andersartiger Gegendruckkörper, beispielsweise ein in einem Zylinder geführter Kolben, verwendet werden.
Anstelle auf dem O-Ring 60 kann der Ventilsitz 56 auch in anderer Weise beweglich, beispielsweise auf einem anderen flexiblen Verbindungsteil, angeordnet sein.
Anstelle von Frischluft 29 kann auch ein andersartiges Frischgas geführt werden.

Claims

Abgasrückführungssystem (14) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abgasrückführventil (24), welches in einer Abgasrückführleitung (16) zwischen einer Abgasleitung (18) und einer Frischgasleitung (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführventil (24) als Abgasrückführmodul (22) mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil (26, 28, 30) des Abgasrückführungssystems (14) realisiert ist.
Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Funktionsbauteil ein Grobfilter (26) und/oder eine Drosselklappe (28) und/oder ein Abgasrückführmischer (30) ist.
Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführmodul (22) auf einer Niederdruckseite der Brennkraftmaschine (10), insbesondere eines Abgasturboladers (12) der Brennkraftmaschine (10), angeordnet ist.
Abgasrückführungssystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehäuse (36) des Abgasrückführmoduls (22) aus Kunststoff ist.
Abgasrückführventil (24) eines Abgasrückführungssystems (14) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (36), in dem ein über eine Steuereinrichtung (52) betätigbarer Ventilkörper (50) und ein Ventilsitz (56) angeordnet sind, wobei das Abgasrückführventil (24) in einer Abgasrückführleitung (16) zwischen einer Abgasleitung (18) und einer Frischgasleitung (20) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Druckausgleichssystem (50, 56, 74, 86) aufweist, welches Krafteinwirkungen aus Druckdifferenzen zwischen einer Einlassseite (38) und einer Auslassseite (40) des Abgasrückführventils (24) auf den Ventilkörper (50) kompensiert.
Abgasrückführventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckausgleichssystem (50, 56, 74, 86) einen Gegendruckkörper, insbesondere eine Membran (86), aufweist, der mechanisch mit dem Ventilkörper (50) gekoppelt ist, derart, dass er infolge der Druckdifferenzen eine Ausgleichskraft auf den Ventilkörper (50) ausübt, welche einer Druckkraft, die infolge der Druckdifferenzen direkt auf den Ventilkörper (50) einwirkt, entgegenwirkt.
Abgasrückführventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (56) als eigenständiges Bauteil ausgebildet und in vorgegebenen Grenzen, insbesondere über ein flexibles Verbindungsteil, vorzugsweise einen flexiblen Ring (60), beweglich im Gehäuse (36) des Abgasrückführventils (24) angeordnet ist.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Oberflächen des Ventilkörpers (50) und des Ventilsitzes (56) einlassseitig in Durchlassrichtung aufeinander zu laufen, in der Schließstellung des Abgasrückführventils (24) an gegenseitigen Kontaktflächen (58, 68) anliegen und einen progressiven Verlauf des Durchlasses der Durchlassöffnung beim Öffnen des Abgasrückführventils (24) realisieren.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (50) ein konvexes Profil, insbesondere ein Profil vierter Ordnung, aufweist.
Abgasrückführvontil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (56) ein vom Ventilkörper (50) betrachtet konvexes Profil aufweist.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (50) in zwei gehäusefesten Lagern (80) gelagert ist.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Gehäuse (36) aus Kunststoff ist.
Abgasrückführmodul (22) eines Abgasrückführungssystems (14), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches in einer Abgasrückführleitung (16) zwischen einer Abgasleitung (18) und einer Frischgasleitung (20) angeordnet werden kann, mit einem Abgasrückführventil (24), insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 12, und mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil (26, 28, 30).
Abgasrückführmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Funktionsbauteil ein Grobfilter (26) und/oder eine Drosselklappe (28) und/oder ein Abgasrückführmischer (30) ist.