WO2008095214A1 - Apparatus for exhaust-gas recirculation for an internal combustion engine - Google Patents

Apparatus for exhaust-gas recirculation for an internal combustion engine Download PDF

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WO2008095214A1
WO2008095214A1 PCT/AT2008/000038 AT2008000038W WO2008095214A1 WO 2008095214 A1 WO2008095214 A1 WO 2008095214A1 AT 2008000038 W AT2008000038 W AT 2008000038W WO 2008095214 A1 WO2008095214 A1 WO 2008095214A1
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gas recirculation
exhaust gas
exhaust
line
valve
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Roland Kirchberger
Gerd Neumann
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Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik mbH
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    • F02M26/63—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being directly controlled by an operator
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners

Definitions

  • the invention relates to a device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation line between a Abgaslei- and provided with a throttle body intake manifold and with an exhaust gas recirculation valve in the exhaust gas recirculation line, which is drivingly connected against the force of a closing spring valve body connected to the throttle body and the Exhaust gas recirculation line locks in the position of the throttle body for low engine power.
  • exhaust gas from the exhaust pipe can be recirculated into the intake pipe, so that the recirculated exhaust gas results in a lower filling of the combustion chamber with fresh gas and thus a slower combustion, which in turn results in a lowering of the combustion temperature and as a result associated with a lower tendency to nitric oxide formation.
  • the reduced fresh gas charge of the combustion chamber reduces the engine output, which gives rise to a control of the recirculated exhaust gas mass flow as a function of the power requirement and the nitrogen oxide emission.
  • the exhaust control valve can be fully opened from a predetermined opening position of the throttle body, thereby ensuring that with increasing engine power, the exhaust gas recirculation is no longer increased .
  • the nitrogen oxide emission which is comparatively high in a medium power range, especially during accelerations of the internal combustion engine, can be taken into account and, on the other hand, it can be achieved that the influence of exhaust gas recirculation on the region of maximum engine power remains limited.
  • the disadvantage is that despite the high design effort, the adjustment of the exhaust gas recirculation to the power requirement is not satisfactory.
  • JP 59-034471 A, JP 2006-214405 A to connect the exhaust gas recirculation valve with the throttle body in the intake manifold of the internal combustion engine by a linkage, so that with the adjustment of the throttle body and the exhaust gas back guide valve is actuated.
  • the exhaust gas recirculation valve is designed in these cases as a rotary valve, but this does not allow sensitive adjustment to the respective advantageous conditions for exhaust gas recirculation.
  • the invention is therefore based on the object, a device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine of the type described in such a way that a simple adaptation of the exhaust gas recirculation to the requirements in terms of emission of nitrogen oxides and power maintenance can be achieved with simple structural means.
  • valve body of the exhaust gas recirculation valve forms a displaceably mounted in a cylinder control piston with at least two oppositely acting control edges, which has a connecting channel for the two connected to the cylinder, on the one hand the exhaust pipe and on the other hand the intake pipe associated branches of the exhaust gas recirculation line limit, and the exhaust gas recirculation line locks in the position of the throttle body for both low and high engine power.
  • the formation of the exhaust gas recirculation valve in the form of a displaceably mounted in a cylinder control piston, which forms at least two opposing control edges, can be achieved in a simple way the employee adjustment of the exhaust gas recirculation to the respective requirements in terms of nitrogen oxide emission and engine performance. Namely, the control edges of the control piston delimiting the connection channel between the two branches of the exhaust gas recirculation line connected to the cylinder cause the exhaust gas recirculation line to be blocked not only in a low, but also in a high power range of the internal combustion engine.
  • the full engine power can be provided without sacrificing without sacrificing
  • To have to forego a significant reduction of nitrogen oxide emissions because just the otherwise higher emissions leading tendency for nitrogen oxide formation can be reduced during the passage of an average power range when accelerating the engine by a corresponding admixing of exhaust gas in the fresh gas stream.
  • the cylinder can be connected on both sides of the control piston via connecting lines to the branch of the exhaust gas recirculation line belonging to the intake line. The occurring exhaust leaks are therefore sucked through these connecting lines in the intake.
  • control piston between the oppositely acting control edges may have an axially varying cross section, so that the amount of the fresh gas supplied exhaust gas is controlled in dependence on the throttle position.
  • the control piston as a valve body also allows the blocking of the exhaust gas recirculation in intermediate positions.
  • the control piston can form a plurality of axial sections which block the exhaust gas recirculation line and which are used as a function of the position of the throttle element in the intake line of the internal combustion engine and thus of the engine power.
  • Another way to control the amount of recirculated exhaust gas in dependence on the travel of the control piston is to connect the two branches of the exhaust gas recirculation line via at least two branch lines at a mutual distance in the direction of the cylinder axis to the cylinder of the exhaust gas recirculation valve, so that they Branch lines are opened or closed sequentially, which is associated with a stepwise change in the flow cross-section for the recirculated exhaust gas flow.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine in a schematic axial section through the cylinder
  • Fig. 2 shows a design variant of the exhaust gas recirculation valve in a schematic longitudinal section
  • Fig. 3 is a corresponding to Fig. 2 representation of another embodiment of an exhaust gas recirculation valve.
  • the schematically indicated internal combustion engine according to FIG. 1 has a cylinder 1 with a piston 2 and a cylinder head 3 which forms an inlet duct connected to an intake line 4 with an inlet valve 5 and an outlet valve 6 associated with an outlet duct with a connected exhaust pipe 7.
  • the exhaust pipe 7 is connected to the intake pipe 4 through an exhaust gas recirculation pipe 8 into which an exhaust gas recirculation valve 9 is turned on.
  • This exhaust gas recirculation valve 9 is drive-connected to the throttle element 10 in the intake line 4.
  • throttle lever for example, provided for operating the throttle body 10 throttle lever not only via a cable 11 with the throttle body 10, but also via a cable 12 to the valve body 13 of the exhaust gas recirculation valve 9 are connected.
  • the valve body 13 of the exhaust gas recirculation valve 9 is designed as a control piston 14 which can be displaced in a cylinder 15 against the force of a closing spring 16 by the cable 12.
  • the control piston 14 forms two opposing control edges 17 and 18, which has a connection channel 19 for delimit the two branches 20 and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 connected to the cylinder 15.
  • the quantity of recirculated exhaust gas can additionally be controlled in dependence on the position of the throttle element 10 in the intake line 4. 2, such a change in cross section is in the axial direction of the control piston 14 by a conical section 22 connected to the control edge 17. interpreted.
  • This conical portion 22 is effective after opening the connecting channel 19 by the control edge 17, as indicated by the drawn in Fig. 2 position of the control piston 14. From Fig.
  • the return gas guide can be interrupted in sections, when the control piston 14 between the control edges 17 and 18 blocking axial sections 23, which in corresponding positions of the control piston 14, the branches 20th and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 lock.
  • FIG. 3 a further possibility for influencing the flow rate of the recirculated exhaust gas in dependence on the position of the control piston 14 is indicated.
  • the branches 20 and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 are connected for this purpose via branch lines 24 to the cylinder 15 of the exhaust gas recirculation valve 9, namely at a mutual distance in the direction of the cylinder axis, so that the control edges 17, 18, these branches 24 successively open or shut down.
  • the flow cross-section for the recirculated exhaust gas is gradually changed in order to achieve an additional adjustment of the recirculated exhaust gas flow to the respective requirements.
  • the cylinder 15 is connected on both sides of the control piston 14 to a respective connecting line 25 with the branch 21 of the exhaust gas recirculation line 8 connected to the intake line 4. Due to the negative pressure in the intake line 4 thus possibly resulting exhaust gas leakage is sucked into the intake passage 4.

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Abstract

An apparatus is described for exhaust-gas recirculation for an internal combustion engine having an exhaust-gas recirculation line (8) between an exhaust-gas line (7), and an intake line (4) which is provided with a restrictor element (10), and having an exhaust-gas recirculation valve (9) in the exhaust-gas recirculation line (8), the valve element (13) of which exhaust-gas recirculation valve (9), which can be actuated counter to the force of a closing spring (16), is drive-connected to the restrictor element (10) and shuts off the exhaust-gas recirculation line (8) in the position of the restrictor element (10) for low engine output. In order to achieve advantageous exhaust-gas recirculation conditions by way of simple structural means, it is proposed that the valve element (13) of the exhaust-gas recirculation valve (9) forms a control piston (14) which is mounted displaceably in a cylinder (15) and has at least two control edges (17, 18) which act in opposite directions and delimit a connecting channel (19) for the two branches (20, 21) of the exhaust-gas recirculation line (8) which are connected to the cylinder (15) and are assigned on one side to the exhaust-gas line (7) and on the other side to the intake line (4), and shuts off the exhaust-gas recirculation line (8) in the position of the restrictor element (10) both for low and for high engine output.

Description

Vorrichtung zur Abgasrückführunq für einen Verbrennungsmotor Device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführleitung zwischen einer Abgaslei- tung und einer mit einem Drosselorgan versehenen Ansaugleitung sowie mit einem Abgasrückführventil in der Abgasrückführleitung, dessen gegen die Kraft einer Schließfeder betätigbarer Ventilkörper mit dem Drosselorgan antriebsverbunden ist und die Abgasrückführleitung in der Stellung des Drosselorgans für niedrige Motorleistung sperrt.The invention relates to a device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation line between a Abgaslei- and provided with a throttle body intake manifold and with an exhaust gas recirculation valve in the exhaust gas recirculation line, which is drivingly connected against the force of a closing spring valve body connected to the throttle body and the Exhaust gas recirculation line locks in the position of the throttle body for low engine power.
Stand der TechnikState of the art
Um die Stickoxidemission von Verbrennungsmotoren zu senken, kann Abgas aus der Abgasleitung in die Ansaugleitung rückgeführt werden, sodass das rückgeführte Abgas eine geringere Füllung des Brennraumes mit Frischgas und damit eine langsamere Verbrennung nach sich zieht, was wiederum mit einer Senkung der Verbrennungstemperatur und als Folge davon mit einer geringeren Neigung zur Stickoxid-Bildung verbunden ist. Die verminderte Frischgasfüllung des Brennraumes verringert allerdings die Motorleistung, was An- lass zu einer Steuerung des rückgeführten Abgasmassenstromes in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf und der Stickoxidemission gibt. In diesem Zusammenhang ist es bekannt (DE 35 45 811 C2), in die Abgasrückführleitung zwischen der Abgasleitung und der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors ein Abgasrückführventil vorzusehen, das in Abhängigkeit vom am Drosselorgan in der Ansaugleitung abfallenden Druck betätigt wird. Zu diesem Zweck wird der Ventilstößel des Abgasrückführventils über eine durch eine Schließfeder belastete Membran mit dem Druck in der Ansaugleitung nach dem Drosselorgan im Schließsinn und mit einem vom Druck vor dem Drosselorgan abhängigen Druck im Öffnungssinn beaufschlagt, sodass mit zunehmendem Differenzdruck vor und nach dem Drosselorgan das Abgasrückführventil geöffnet wird. Durch ein zusätzliches Steuerventil, über das ein Druckteiler zur Beaufschlagung der Membran für die Betätigung des Abgassteuerventils im Schließsinn angesteuert wird, kann das Abgassteuerventil ab einer vorgegebenen Öffnungsstellung des Drosselorgans vollständig geöffnet werden, wodurch erreicht wird, dass mit zunehmender Motorleistung die Abgasrückführung nicht mehr erhöht wird. Damit kann einerseits die in einem mittleren Leistungsbereich gerade bei Beschleunigungen des Verbrennungsmotors vergleichsweise hohe Stickoxidemission berücksichtigt und anderseits erreicht werden, dass der Einfluss der Abgasrückführung auf den Bereich größter Motorleistung begrenzt bleibt. Nachteilig ist allerdings, dass trotz des hohen Konstruktionsaufwandes die Anpassung der Abgasrückführung an den Leistungsbedarf nicht zufriedenstellend ist.In order to reduce the nitrogen oxide emission of internal combustion engines, exhaust gas from the exhaust pipe can be recirculated into the intake pipe, so that the recirculated exhaust gas results in a lower filling of the combustion chamber with fresh gas and thus a slower combustion, which in turn results in a lowering of the combustion temperature and as a result associated with a lower tendency to nitric oxide formation. However, the reduced fresh gas charge of the combustion chamber reduces the engine output, which gives rise to a control of the recirculated exhaust gas mass flow as a function of the power requirement and the nitrogen oxide emission. In this context, it is known (DE 35 45 811 C2) to provide an exhaust gas recirculation valve in the exhaust gas recirculation line between the exhaust pipe and the intake pipe of the internal combustion engine, which in dependence on the throttle body in the suction line falling pressure is actuated. For this purpose, the valve stem of the exhaust gas recirculation valve is acted upon by a diaphragm loaded by a closing spring with the pressure in the intake after the throttle body in the closing direction and a pressure dependent on the throttle upstream pressure in the opening direction, so that with increasing differential pressure before and after the throttle body the Exhaust gas recirculation valve is opened. By an additional control valve, via which a pressure divider is actuated to act on the diaphragm for the actuation of the exhaust gas control valve in the closing direction, the exhaust control valve can be fully opened from a predetermined opening position of the throttle body, thereby ensuring that with increasing engine power, the exhaust gas recirculation is no longer increased , Thus, on the one hand, the nitrogen oxide emission, which is comparatively high in a medium power range, especially during accelerations of the internal combustion engine, can be taken into account and, on the other hand, it can be achieved that the influence of exhaust gas recirculation on the region of maximum engine power remains limited. The disadvantage, however, is that despite the high design effort, the adjustment of the exhaust gas recirculation to the power requirement is not satisfactory.
Zur feinfühligen Berücksichtigung der jeweiligen Motorleistung einerseits und der Emission von Stiel 79Xderseits , wurde bereits vorgeschlagen (DE 197 11 027 C2), das Abgasrückführventil über einen Stellmotor in Abhängigkeit von der Motortemperatur, der Motordrehzahl, der Luftströmungsrate in der Ansaugleitung, der Drosselorganstellung und der Sauerstoffkonzentration anzusteuern, was jedoch aufwändige Einrichtungen zur Erfassung der einzelnen Parameter und deren Verarbeitung zu Steuersignalen für das Abgasrückführventil bedingt.For sensitive consideration of the respective engine performance on the one hand and the emission of stem 79Xderseits has already been proposed (DE 197 11 027 C2), the exhaust gas recirculation valve via a servomotor depending on the engine temperature, the engine speed, the air flow rate in the intake, the throttle body position and the oxygen concentration to control, but this requires complex means for detecting the individual parameters and their processing to control signals for the exhaust gas recirculation valve.
Um einfache Konstruktionsverhältnisse zu schaffen, ist es schließlich bekannt (JP 59-034471 A, JP 2006-214405 A), das Abgasrückführventil mit dem Drosselorgan in der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors durch ein Gestänge zu verbinden, sodass mit der Verstellung des Drosselorgans auch das Abgasrück- führventil betätigt wird. Das Abgasrückführventil ist in diesen Fällen als Drehschieber ausgebildet, was jedoch keine feinfühlige Anpassung an die jeweils vorteilhaften Bedingungen für die Abgasrückführung erlaubt.In order to create simple construction conditions, it is finally known (JP 59-034471 A, JP 2006-214405 A) to connect the exhaust gas recirculation valve with the throttle body in the intake manifold of the internal combustion engine by a linkage, so that with the adjustment of the throttle body and the exhaust gas back guide valve is actuated. The exhaust gas recirculation valve is designed in these cases as a rotary valve, but this does not allow sensitive adjustment to the respective advantageous conditions for exhaust gas recirculation.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln eine weitgehende Anpassung der Abgasrückführung an die Anforderungen hinsichtlich der Emission von Stickoxiden und des Leistungserhalts erreicht werden kann.The invention is therefore based on the object, a device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine of the type described in such a way that a simple adaptation of the exhaust gas recirculation to the requirements in terms of emission of nitrogen oxides and power maintenance can be achieved with simple structural means.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Ventilkörper des Abgasrückführventils einen in einem Zylinder verschiebbar gelagerten Steuerkolben mit wenigstens zwei gegensinnig wirksamen Steuerkanten bildet, die einen Verbindungskanal für die beiden an den Zylinder angeschlossenen, einerseits der Abgasleitung und anderseits der Ansaugleitung zugeordneten Äste der Abgasrückführleitung begrenzen, und die Abgasrückführleitung in der Stellung des Drosselorgans sowohl für niedrige als auch für hohe Motorleistung sperrt.The invention solves this problem by the fact that the valve body of the exhaust gas recirculation valve forms a displaceably mounted in a cylinder control piston with at least two oppositely acting control edges, which has a connecting channel for the two connected to the cylinder, on the one hand the exhaust pipe and on the other hand the intake pipe associated branches of the exhaust gas recirculation line limit, and the exhaust gas recirculation line locks in the position of the throttle body for both low and high engine power.
Durch die Ausbildung des Abgasrückführventils in Form eines in einem Zylinder verschiebbar gelagerten Steuerkolbens, der wenigstens zwei gegensinnig wirksamen Steuerkanten bildet, kann in einfacher Weise die angestellte Anpassung der Abgasrückführung an die jeweiligen Anforderungen hinsichtlich der Stickoxidemission und der Motorleistung erreicht werden. Die den Verbindungskanal zwischen den beiden an den Zylinder angeschlossenen Ästen der Abgasrückführleitung begrenzenden Steuerkanten des Steuerkolbens bewirken nämlich, dass die Abgasrückführleitung nicht nur in einem niedrigen, sondern auch in einem hohen Leistungsbereich des Verbrennungsmotors gesperrt werden kann. Mit dem Sperren der Abgasrückführung im hohen Leistungsbereich kann die volle Motorleistung ohne Einbußen zur Verfügung gestellt werden, ohne auf eine erhebliche Verringerung der Stickoxidemission verzichten zu müssen, weil gerade die sonst zu höheren Emissionen führende Neigung zur Stickoxidbildung während des Durchlaufens eines mittleren Leistungsbereiches beim Beschleunigen des Verbrennungsmotors durch ein entsprechendes Zumischen von Abgas in den Frischgasstrom vermindert werden kann.The formation of the exhaust gas recirculation valve in the form of a displaceably mounted in a cylinder control piston, which forms at least two opposing control edges, can be achieved in a simple way the employee adjustment of the exhaust gas recirculation to the respective requirements in terms of nitrogen oxide emission and engine performance. Namely, the control edges of the control piston delimiting the connection channel between the two branches of the exhaust gas recirculation line connected to the cylinder cause the exhaust gas recirculation line to be blocked not only in a low, but also in a high power range of the internal combustion engine. By blocking the exhaust gas recirculation in the high power range, the full engine power can be provided without sacrificing without sacrificing To have to forego a significant reduction of nitrogen oxide emissions, because just the otherwise higher emissions leading tendency for nitrogen oxide formation can be reduced during the passage of an average power range when accelerating the engine by a corresponding admixing of exhaust gas in the fresh gas stream.
Um die Abgasleckage im Abgasrückführventil zu berücksichtigen, kann der Zylinder beidseits des Steuerkolbens über Verbindungsleitungen an den der Ansaugleitung zugehörigen Ast der Abgasrückführleitung angeschlossen werden. Die auftretenden Abgasleckagen werden daher durch diese Verbindungsleitungen in den Ansaugkanal abgesaugt.In order to take into account the exhaust gas leakage in the exhaust gas recirculation valve, the cylinder can be connected on both sides of the control piston via connecting lines to the branch of the exhaust gas recirculation line belonging to the intake line. The occurring exhaust leaks are therefore sucked through these connecting lines in the intake.
Um eine feinfühlige Anpassung an die jeweilige Drosselstellung zu ermöglichen, kann der Steuerkolben zwischen den gegensinnig wirkenden Steuerkanten einen sich in axialer Richtung ändernden Querschnitt aufweisen, sodass die Menge des dem Frischgas zugeführten Abgases in Abhängigkeit von der Drosselstellung gesteuert wird. Der Steuerkolben als Ventilkörper erlaubt außerdem das Sperren der Abgasrückführung auch in Zwischenstellungen. Zu diesem Zweck kann der Steuerkolben mehrere die Abgasrückführleitung sperrende axiale Abschnitte bilden, die in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselorgans in der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors und damit von der Motorleistung zum Einsatz kommt.In order to allow a sensitive adjustment to the respective throttle position, the control piston between the oppositely acting control edges may have an axially varying cross section, so that the amount of the fresh gas supplied exhaust gas is controlled in dependence on the throttle position. The control piston as a valve body also allows the blocking of the exhaust gas recirculation in intermediate positions. For this purpose, the control piston can form a plurality of axial sections which block the exhaust gas recirculation line and which are used as a function of the position of the throttle element in the intake line of the internal combustion engine and thus of the engine power.
Eine andere Möglichkeit, die Menge des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit vom Stellweg des Steuerkolbens zu steuern, besteht darin, die beiden Äste der Abgasrückführleitung über wenigstens je zwei Zweigleitungen mit einem gegenseitigen Abstand in Richtung der Zylinderachse an den Zylinder des Ab- gasrückführventils anzuschließen, sodass diese Zweigleitungen nacheinander geöffnet oder geschlossen werden, was mit einer stufenweisen Veränderung des Strömungsquerschnittes für die rückgeführte Abgasströmung verbunden ist. Kurze Beschreibung der ZeichnungAnother way to control the amount of recirculated exhaust gas in dependence on the travel of the control piston is to connect the two branches of the exhaust gas recirculation line via at least two branch lines at a mutual distance in the direction of the cylinder axis to the cylinder of the exhaust gas recirculation valve, so that they Branch lines are opened or closed sequentially, which is associated with a stepwise change in the flow cross-section for the recirculated exhaust gas flow. Short description of the drawing
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen:In the drawing, the subject invention is shown, for example. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor in einem schematischen Axialschnitt durch den Zylinder,1 shows a device according to the invention for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine in a schematic axial section through the cylinder,
Fig. 2 eine Konstruktionsvariante des Abgasrückführventils in einem schematischen Längsschnitt undFig. 2 shows a design variant of the exhaust gas recirculation valve in a schematic longitudinal section and
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Abgasrückführventils.Fig. 3 is a corresponding to Fig. 2 representation of another embodiment of an exhaust gas recirculation valve.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Der schematisch angedeutete Verbrennungsmotor gemäß der Fig. 1 weist einen Zylinder 1 mit einem Kolben 2 und einen Zylinderkopf 3 auf, der einen an eine Ansaugleitung 4 angeschlossenen Einlasskanal mit einem Einlassventil 5 sowie ein einem Auslasskanal zugeordnetes Auslassventil 6 mit einer angeschlossenen Abgasleitung 7 bildet. Die Abgasleitung 7 ist mit der Ansaugleitung 4 durch eine Abgasrückführleitung 8 verbunden, in die ein Abgasrückführ- ventil 9 eingeschaltet ist. Dieses Abgasrückführventil 9 ist mit dem Drosselorgan 10 in der Ansaugleitung 4 antriebsverbunden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der zur Betätigung des Drosselorgans 10 vorgesehene Gashebel nicht nur über einen Seilzug 11 mit den Drosselorgan 10, sondern auch über einen Seilzug 12 mit dem Ventilkörper 13 des Abgasrückführventils 9 verbunden werden.The schematically indicated internal combustion engine according to FIG. 1 has a cylinder 1 with a piston 2 and a cylinder head 3 which forms an inlet duct connected to an intake line 4 with an inlet valve 5 and an outlet valve 6 associated with an outlet duct with a connected exhaust pipe 7. The exhaust pipe 7 is connected to the intake pipe 4 through an exhaust gas recirculation pipe 8 into which an exhaust gas recirculation valve 9 is turned on. This exhaust gas recirculation valve 9 is drive-connected to the throttle element 10 in the intake line 4. For this purpose, for example, provided for operating the throttle body 10 throttle lever not only via a cable 11 with the throttle body 10, but also via a cable 12 to the valve body 13 of the exhaust gas recirculation valve 9 are connected.
Der Ventilkörper 13 des Abgasrückführventils 9 ist als Steuerkolben 14 ausgebildet, der in einem Zylinder 15 gegen die Kraft einer Schließfeder 16 durch den Seilzug 12 verlagert werden kann. Der Steuerkolben 14 bildet zwei gegensinnig wirksame Steuerkanten 17 und 18, die einen Verbindungskanal 19 für die beiden an den Zylinder 15 angeschlossenen Äste 20 und 21 der Abgas- rückführleitung 8 begrenzen.The valve body 13 of the exhaust gas recirculation valve 9 is designed as a control piston 14 which can be displaced in a cylinder 15 against the force of a closing spring 16 by the cable 12. The control piston 14 forms two opposing control edges 17 and 18, which has a connection channel 19 for delimit the two branches 20 and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 connected to the cylinder 15.
In der strichpunktiert dargestellten, der ebenfalls strichpunktiert eingezeichneten Leerlaufstellung des Drosselorgans 10 entsprechenden Ausgangsstellung des Steuerkolbens 14 sperrt der Steuerkolben 14 die Abgasrückleitung 8. Mit zunehmenden Öffnungswinkel des Drosselorgans 10 wird auch der Steuerkolben 14 durch den Seilzug 12 zunehmend verlagert, sodass die Steuerkante 17 die Anschlussöffnungen für die beiden Äste 20 und 21 der Abgasrückführlei- tung 8 freigibt, wie dies in vollen Linien dargestellt ist, und Abgas aus der Ab- gasleitung 7 aufgrund der herrschenden Druckdifferenz in die Ansaugleitung 4 überströmen kann, bis die gegensinnig wirksame Steuerkante 18 diese Anschlussöffnungen für die Äste 20, 21 der Abgasrückführleitung 8 wieder schließt. Dies bedeutet, dass im Leerlauf und in einem niedrigen Leistungsbereich des Verbrennungsmotors die Verbrennung des Frischgases nicht durch zugemischte Abgase beeinträchtigt wird. Erst in einem mittleren Leistungsbereich ab einer bestimmten, vorgebbaren Öffnungsstellung des Drosselorgans 10 wird Abluft dem Frischgas über die Abgasrückführleitung 8 zugemischt, um den Verbrennungsvorgang zu verlangsamen und davon abhängig die Stickoxidbildung zu verringern. Die volle Leistung des Verbrennungsmotors kann im Hochleistungsbereich voll ausgeschöpft werden, weil in diesem Leistungsbereich die Abgasrückführung wieder gesperrt wird. Die Übergänge zwischen den Sperrstellungen und der Öffnungsstellung des Abgassteuerventils 9 sind aufgrund der Ausbildung der Steuerkanten 17 und 18 fließend, was vorteilhafte Strömungsbedingungen mit sich bringt.In the dot-dash line, also shown in phantom drawn idle position of the throttle body 10 corresponding starting position of the control piston 14, the control piston 14 locks the exhaust gas return line 8. With increasing opening angle of the throttle body 10 and the control piston 14 is increasingly displaced by the cable 12, so that the control edge 17, the connection openings for the two branches 20 and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 releases, as shown in solid lines, and exhaust gas from the exhaust gas line 7 can flow into the intake 4 due to the prevailing pressure difference until the opposing control edge 18, these connection openings for the branches 20, 21 of the exhaust gas recirculation line 8 closes again. This means that at idle and in a low power range of the internal combustion engine, the combustion of the fresh gas is not affected by mixed exhaust gases. Only in a medium power range from a certain, predeterminable open position of the throttle body 10 exhaust air is added to the fresh gas via the exhaust gas recirculation line 8 to slow the combustion process and depending on the nitrogen oxide formation to reduce. The full power of the internal combustion engine can be fully exploited in the high power range, because in this power range, the exhaust gas recirculation is disabled again. The transitions between the blocking positions and the open position of the exhaust gas control valve 9 are due to the formation of the control edges 17 and 18 flowing, which brings advantageous flow conditions with it.
Wird der Strömungsquerschnitt des Verbindungskanals 19 in Richtung der Verstellung des Steuerkolbens 14 unterschiedlich ausgebildet, so kann zusätzlich die Menge des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselorgans 10 in der Ansaugleitung 4 gesteuert werden. In der Fig. 2 ist eine solche Querschnittsänderung in axialer Richtung des Steuerkolbens 14 durch einen an die Steuerkante 17 angeschlossen konischen Abschnitt 22 an- gedeutet. Dieser konische Abschnitt 22 wird nach dem Öffnen des Verbindungskanals 19 durch die Steuerkante 17 wirksam, wie dies durch die in der Fig. 2 gezeichnete Stellung des Steuerkolbens 14 angedeutet ist. Aus der Fig. 2 ist außerdem ersichtlich, dass auch in einem mittleren Leistungsbereich des Verbrennungsmotors die Rückgasführung abschnittsweise unterbrochen werden kann, wenn der Steuerkolben 14 zwischen den Steuerkanten 17 und 18 sperrende axiale Abschnitte 23 bildet, die in entsprechenden Stellungen des Steuerkolbens 14 die Äste 20 und 21 der Abgasrückführleitung 8 sperren.If the flow cross-section of the connecting channel 19 is designed differently in the direction of the adjustment of the control piston 14, the quantity of recirculated exhaust gas can additionally be controlled in dependence on the position of the throttle element 10 in the intake line 4. 2, such a change in cross section is in the axial direction of the control piston 14 by a conical section 22 connected to the control edge 17. interpreted. This conical portion 22 is effective after opening the connecting channel 19 by the control edge 17, as indicated by the drawn in Fig. 2 position of the control piston 14. From Fig. 2 it is also apparent that even in a medium power range of the internal combustion engine, the return gas guide can be interrupted in sections, when the control piston 14 between the control edges 17 and 18 blocking axial sections 23, which in corresponding positions of the control piston 14, the branches 20th and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 lock.
In der Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit zur Einflussnahme auf die Strömungsmenge des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens 14 angedeutet. Die Äste 20 und 21 der Abgasrückführleitung 8 sind zu diesem Zweck über Zweigleitungen 24 an den Zylinder 15 des Abgas- rückführventils 9 angeschlossen, und zwar in einem gegenseitigen Abstand in Richtung der Zylinderachse, sodass die Steuerkanten 17, 18 diese Zweigleitungen 24 nacheinander öffnen bzw. schließen. Damit wird in Abhängigkeit vom Stellweg des Steuerkolbens 14 der Strömungsquerschnitt für das rückgeführte Abgas stufenweise verändert, um wiederum eine zusätzliche Anpassung des rückgeführten Abgasstromes an die jeweiligen Anforderungen zu erreichen.In FIG. 3, a further possibility for influencing the flow rate of the recirculated exhaust gas in dependence on the position of the control piston 14 is indicated. The branches 20 and 21 of the exhaust gas recirculation line 8 are connected for this purpose via branch lines 24 to the cylinder 15 of the exhaust gas recirculation valve 9, namely at a mutual distance in the direction of the cylinder axis, so that the control edges 17, 18, these branches 24 successively open or shut down. Thus, in dependence on the travel of the control piston 14, the flow cross-section for the recirculated exhaust gas is gradually changed in order to achieve an additional adjustment of the recirculated exhaust gas flow to the respective requirements.
Da im Bereich des Steuerventils 9 mit Abgasleckagen gerechnet werden muss, ist der Zylinder 15 auf beiden Seiten des Steuerkolbens 14 an je eine Verbindungsleitung 25 mit dem an die Ansaugleitung 4 angeschlossenen Ast 21 der Abgasrückführleitung 8 angebunden. Aufgrund des Unterdruckes in der Ansaugleitung 4 wird somit gegebenenfalls anfallende Abgasleckage in die Ansaugleitung 4 abgesaugt. Since exhaust leakages must be expected in the area of the control valve 9, the cylinder 15 is connected on both sides of the control piston 14 to a respective connecting line 25 with the branch 21 of the exhaust gas recirculation line 8 connected to the intake line 4. Due to the negative pressure in the intake line 4 thus possibly resulting exhaust gas leakage is sucked into the intake passage 4.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Patent claim:
1. Vorrichtung zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführleitung (8) zwischen einer Abgasleitung (7) und einer mit einem Drosselorgan (10) versehenen Ansaugleitung (4) sowie mit einem Abgas- rückführventil (9) in der Abgasrückführleitung (8), dessen gegen die Kraft einer Schließfeder (16) betätigbarer Ventilkörper (13) mit dem Drosselorgan (10) antriebsverbunden ist und die Abgasrückführleitung (8) in der Stellung des Drosselorgans (10) für niedrige Motorleistung sperrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (13) des Abgasrückführventils (9) einen in einem Zylinder (15) verschiebbar gelagerten Steuerkolben (14) mit wenigstens zwei gegensinnig wirksamen Steuerkanten (17, 18) bildet, die einen Verbindungskanal (19) für die beiden an den Zylinder (15) angeschlossenen, einerseits der Abgasleitung (7) und anderseits der Ansaugleitung (4) zugeordneten Äste (20, 21) der Abgasrückführleitung (8) begrenzen, und die Abgasrückführleitung (8) in der Stellung des Drosselorgans (10) sowohl für niedrige als auch für hohe Motorleistung sperrt.1. A device for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation line (8) between an exhaust pipe (7) and with a throttle body (10) provided with suction line (4) and with an exhaust gas recirculation valve (9) in the exhaust gas recirculation line (8) against the force of a closing spring (16) operable valve body (13) is drivingly connected to the throttle body (10) and the exhaust gas recirculation line (8) in the position of the throttle body (10) for low engine power locks, characterized in that the valve body (13) of Exhaust gas recirculation valve (9) a in a cylinder (15) slidably mounted control piston (14) with at least two oppositely acting control edges (17, 18) forming a connecting channel (19) for the two connected to the cylinder (15), on the one hand the exhaust pipe (7) and on the other hand the intake pipe (4) associated branches (20, 21) of the exhaust gas recirculation line (8) limit, and the Abgasrückführleitu ng (8) in the position of the throttle body (10) blocks both low and high engine power.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (15) beidseits des Steuerkolbens (14) über Verbindungsleitungen (25) an den der Ansaugleitung (4) zugehörigen Ast (21) der Abgasrückführleitung (8) angeschlossen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylinder (15) on both sides of the control piston (14) via connecting lines (25) to the suction line (4) associated branch (21) of the exhaust gas recirculation line (8) is connected.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (14) zwischen den gegensinnig wirkenden Steuerkanten (17, 18) einen sich in axialer Richtung ändernden Querschnitt aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the control piston (14) between the oppositely acting control edges (17, 18) has a changing in the axial direction of the cross section.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (14) mehrere die Abgasrückführleitung (8) sperrende axiale Abschnitte (23) bildet. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control piston (14) forms a plurality of the exhaust gas recirculation line (8) blocking axial portions (23).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Äste (20, 21) der Abgasrückführleitung über wenigstens je zwei Zweigleitungen (24) mit einem gegenseitigen Abstand in Richtung der Zylinderachse an den Zylinder (15) des Abgasrückführventils (9) angeschlossen sind. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two branches (20, 21) of the exhaust gas recirculation line via at least two branch lines (24) with a mutual distance in the direction of the cylinder axis to the cylinder (15) of the exhaust gas recirculation valve ( 9) are connected.
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