DE19900640C1

DE19900640C1 - Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19900640C1
Application number: DE19900640A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Faustmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: WO2000042311A1

Abstract

Bei einer Abgasrückführanlage erfolgt das Einstellen des Abgasrückführstroms mit Sperrklappen (22), die in den einzelnen Ansaugleitungen (20) angeordnet sind und deren Antrieb über eine Antriebswelle (2) gekoppelt ist, so daß diese gleichzeitig betätigt werden. Die Sperrklappen (22) werden sowohl für die Schnellabschaltung als auch zum Einstellen des rückgeführten Abgasstromes verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Brennkraftmaschinen sind Abgasrückführungssysteme be kannt, um günstigere NOx-Emissionswerte zu erreichen. Dabei verbindet üblicherweise eine Abgasrückführleitung den Abga strakt mit dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 196 22 891 C2 bekannt.

Die in den Ansaugtrakt rückgeführte Abgasmenge muß relativ genau eingestellt werden. Dabei erfolgt diese Einstellung ab hängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine.

Dazu sitzt in der Abgasrückführleitung üblicherweise ein Re gelventil. Die Abgasrückführleitung geht in einen Abgasrück führverteiler über, der in den Ansaugkanal eines jeden Zylin ders mündet. Um eine schnelle Abschaltung der Abgasrückfüh rung zu ermöglichen, und eine Kommunikation der Gassäulen zwischen den Ansaugrohren über den Abgasrückführverteiler zu verhindern, müssen die einzelnen Verbindungen zum Abgasrück führverteiler möglichst nahe an der Mündung in die Ansauglei tungen der Zylinder verschlossen werden. Hierzu befinden sich üblicherweise Klappen zum Absperren nahe der Mündungen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgas rückführanlage baulich zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Patentanspruch 1 im Kennzeichnungsteil dargelegten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird auf das Regelventil in der Abgasrück führleitung verzichtet, und es werden stattdessen die Sperr vorrichtungen, die vorzugsweise als Sperrklappen ausgeführt sind, zum Einstellen der Abgasrückführrate verwendet. Dabei sind die Sperrvorrichtungen untereinander gekoppelt und mit einem mechanischen Stellantrieb verbunden.

Neben der Einsparung eines zusätzlichen Regelventils ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß die Abgasrückführregelung näher am Brennraum erfolgt, da das Totvolumen zwischen Regel ventil, das ja jetzt von der Sperrvorrichtung gebildet ist, und den einzelnen Ansaugleitungen sehr klein ist.

Die bauliche Vereinfachung ist besonders groß, wenn in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Mündungen des Ab gasrückführverteilers und die Sperrklappen in einen Zwischen flansch zwischen Zylinderkopf und Luftsammler liegen. Sind zwei Ansaugleitungen für jeden Zylinder vorgesehen, können in den Zwischenflansch auch noch Absperrklappen für die jeweils zweite Ansaugleitung vorgesehen werden. Das so erhaltene Bau teil ermöglicht durch die thermische Entkopplung von Abgas rückführverteiler und Luftsammler den Einsatz eines Kunst stoffluftsammlers.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und

Fig. 2 eine Darstellung eines Zwischenflansches mit Sperr klappen für die Abgasrückführung.

Die in Fig. 1 dargestellte Abgasrückführanlage befindet sich an einer Brennkraftmaschine 10, die ein Saugrohr 12 und einen Abgastrakt 14 hat. In diesem Abgastrakt 14 werden die Ab gasströme der einzelnen Zylinder vereinigt. Das Saugrohr 12 mündet in einen Luftsammler 16, der in diesem Ausführungsbei spiel wiederum über jeweils zwei Ansaugleitungen 18 und 20 mit jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 10 ver bunden ist.

Zwischen dem Abgastrakt 14 und den Ansaugleitungen 20 ist ei ne Abgasrückführleitung 23 geführt, die über einen Abgasrück führverteiler 24 in die einzelnen Ansaugleitungen 20 mündet. Nahe jeder Mündung in die Ansaugleitung 20 sitzt eine Sperr klappe 22. Die einzelnen Sperrklappen 22 der einzelnen Ansau gleitungen 20 für die Zylinder der Brennkraftmaschine 10 sind über eine Welle 2 antriebsmäßig gekoppelt.

Das entsprechende Bauteil, in dem die Sperrklappen 22 ange ordnet sind, ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Flanschteil 5, das zwischen dem Zylinderkopf und dem Luftsammler 16 angeordnet ist. Wie zu sehen ist, mündet in jede Ansaugleitung 20 ein Kanal 25. In jedem Kanal 25 sitzt eine Sperrklappe 22. Alle Sperrklappen 22 sind über eine ge meinsame Welle 2 gekoppelt, so daß sie von einem gemeinsamen Stellantrieb angetrieben werden können. Die Sperrklappen, die in der Darstellung der Fig. 2 in geschlossener Stellung ge zeigt sind, dienen nicht nur zum Absperren des Kanals 25 und damit der Abgasrückführleitung 23, wie es für die Schnellab schaltung üblich ist, sondern sind auch die Stellglieder zum Einstellen der Abgasrückführrate. Der am Anschlußflansch 3 der Welle 2 angebrachte Stellantrieb (nicht dargestellt) ist mit einer Lagerückmeldung versehen, so daß beim Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine die Stellung der Sperrklappen 22 und damit die Abgasrückführrate bestimmbar ist.

Wie in der Darstellung der Fig. 1 und 2 zu sehen ist, verfügt die Brennkraftmaschine 10 über zwei Ansaugleitungen 18 und 20 pro Zylinder. Die Abgasrückführung erfolgt dabei nur in eine Ansaugleitung 20. Es ist natürlich auch möglich, die Abgas rückführung in beide Ansaugleitungen 18, 20 vorzusehen. In der beschriebenen Ausführungsform ist jedoch die zweite An saugleitung 18 mit einer Klappe 4 versehen, die zum Absperren der zweiten Ansaugleitung 18 dient. Dadurch kann je nach Be triebsphase der Brennkraftmaschine die Ansaugluft durch eine oder zwei Ansaugleitungen geführt werden.

Dabei kann es auch vorteilhaft sein, den Abgasrückführvertei ler 24 in die Ansaugleitung 18 münden zu lassen, die mit der Klappe 4 verschlossen werden kann. Dadurch kann je nach Stel lung der Klappe 4 ein variabler Unterdruck in der Abgasrück führleitung 23 erzeugt werden, wodurch die Abgasrückführrate weiter beeinflußt werden, insbesondere erhöht werden kann.

Natürlich kann anstelle der über eine durchgehende Welle ver bundenen Sperrklappen 22 auch eine andere Sperrvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise können Tellerventile oder die Antriebswellen von anders ausgestalteten Klappenventilen geeignet mechanisch miteinander gekoppelt werden.

Claims

1. Abgasrückführanlage für eine mehrzylindrige Brennkraft maschine mit

1. einem Abgastrakt (14), in dem die Abgasleitungen aller Zylinder zusammengeführt sind,
2. einem Luftsammler (16) mit mindestens einer Ansauglei tung (18, 20) für jeden Zylinder, und
3. einer Abgasrückführleitung (23), die einerseits an den Abgastrakt (14) angeschlossen ist und andererseits über einen Abgasrückführverteiler (24) in die Ansaugleitung (20) jedes Zylinders mündet,
4. wobei nahe der Mündungen des Abgasrückführverteilers (24) in die Ansaugleitungen (20) mind. eine Sperrvorrichtung (22) zum Abtrennen der Ansaugleitungen (18, 20) von der Abgas rückführleitung (23) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden Zylinder eine eigene Sperrvorrichtung (22) vor handen ist, die Sperrvorrichtungen (22) zur gemeinsamen Betä tigung mechanisch gekoppelt und mit einem Stellantrieb ver bunden sind und in geschlossenem Zustand dicht schließen, so daß der rückgeführte Abgasstrom in die Ansaugleitung (20) un ter Verzicht auf weitere Regelventile allein durch Betätigung der Sperrvorrichtungen (22) einstellbar ist.

2. Abgasrückführanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb einen Lagerückmeldungssensor aufweist.

3. Abgasrückführanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sperrvorrichtung als Sperrklappe (22) ausgeführt ist, deren Sitz von einem Ring gebildet wird, an dem die Sperrklappe (22) in geschlossenem Zustand dichtend anliegt.

4. Abgasrückführanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sperrvorrichtung (22) in unmittelbarer Nähe zur zu gehörigen Brennkammer angeordnet ist.

5. Abgasrückführanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder zwei Ansaugleitungen (18, 20) vorgese hen sind und der Abgasrückführverteiler (24) jeweils nur in eine Ansaugleitung (20) jedes Zylinders mündet.

6. Abgasrückführanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen (22) und die Mündungen in die An saugleitung (18, 20) in einem Flanschteil (5) liegen, das zwi schen dem Zylinderkopf und dem Luftsammler (16) angeordnet ist.

7. Abgasrückführanlage nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Ansaugleitung (18), in die der Abgasrückführ verteiler (24) nicht mündet, über eine ebenfalls im Flansch teil (5) angeordnete Klappe (4) verschließbar ist.

8. Abgasrückführanlage nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (2D), in die der Abgasrückführverteiler (24) mündet, über eine ebenfalls im Flanschteil (5) angeord nete Klappe (4) verschließbar ist.