Abgasrückführeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Abgasrückführventileinrichtung zum Regeln eines Abgasstroms, und mit einem Abgaskühler zum Kühlen des Abgasstroms.

In herkömmlichen Abgasrückführsystemen wird zum Regeln des Abgasstroms ein Abgasregelventil verwendet. Zum Verteilen des Abgases wird eine Abgasklappe verwendet, die den Abgasstrom entweder durch den Kühler oder durch einen Bypass am Kühler vorbei leitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Abgasrückführeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einer Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Abgasrückführventileinrichtung zum Regeln eines Abgasstroms, und mit einem Abgaskühler zum Kühlen des Abgasstroms, dadurch gelöst, dass der Abgaskühler und die Abgasrückführventileinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Durch das gemeinsame Gehäuse können die Herstellkosten reduziert und Bauraum eingespart werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein Abgasrückführventileinsatz angeordnet ist. Der Abgasrückführventileinsatz ist vorzugsweise in das Gehäuse eingeschoben, eingepresst oder eingegossen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführventileinsatz zwei voneinander beabstandete Durchgangslöcher aufweist, in denen ein Abgasrück- führventilkolben hin und her bewegbar geführt ist. Die Durchgangslöcher sind vorzugsweise kreisrund und miteinander fluchtend ausgeführt. Der Ab- gasrückführventilkolben hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines geschlossenen Kreiszylinders.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher in einem Führungskörper des Abgasrückführventileinsatzes mit einem Führungskörperinnen- raum vorgesehen sind, der mit einem Abgaseinlass in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Stellung des Abgasrückführventilkolbens wird eines der Durchgangslöcher, zumindest teilweise, von dem Abgasrückführventil- kolben freigegeben. In einer Nullstellung des Abgasrückführventilkolbens sind beide Durchgangslöcher verschlossen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführventileinsatz an einem Antriebsende einen Antriebskopf mit einem Durchgangsloch aufweist, durch das sich ein Antriebselement einer Antriebseinrichtung für den Abgasrück- führventilkolben hindurch erstreckt. Bei dem Antriebselement handelt es sich zum Beispiel um eine Kolbenstange, die von dem Abgasrückführventilkolben ausgeht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführventileinsatz an einem Auslassende mit einem Abgasauslass in Verbindung steht. Der Abgasrückführventileinsatz ist vorzugsweise von seinem Auslassende bis zu dem

Antriebsende mit dem Antriebskopf einstückig mit dem Führungskörper ausgebildet. An den Abgasauslass ist eine Abgasrückführleitung angeschlossen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein Abgaskühlereinsatz angeordnet ist. Der Abgaskühlereinsatz wird vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Dichtung in das Gehäuse eingeschoben oder eingepresst.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskühlereinsatz von einem Kühlmedium umströmte Rohre umfasst. Bei dem Kühlmedium handelt es sich zum Beispiel um Kühlwasser. Durch die Rohre strömt das heiße Abgas, das mit Hilfe des Kühlmediums gekühlt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das eine Ende der Rohre dem Ab- gasrückführventileinsatz zugewandt ist. Die Rohre erstrecken sich vorzugsweise parallel zueinander und quer zu dem Abgasrückführventileinsatz. Vorzugsweise mündet das andere Ende der Rohre in einen Ventildeckel.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführventileinsatz einen Ab- gaskühlereingangsabschnitt, von dem ein Teil, insbesondere die Hälfte, der Rohre ausgehen, und einen Abgaskühlerausgangsabschnitt aufweist, in dem ein Teil, insbesondere die andere Hälfte, der Rohr münden. Der Abgasstrom wird, ausgehend von dem Abgaskühlereingangsabschnitt, durch eine Hälfte der Rohre hindurch geführt und dann vorzugsweise in einen Ventildeckel umgelenkt. Nach der Umlenkung wird der Abgasstrom durch die andere Hälfte der Rohre zu dem Abgaskühlerausgangsabschnitt geführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskühlereingangsabschnitt über eines der Durchgangslöcher, in denen der Abgasrückführventilkolben hin und her bewegbar geführt ist, mit dem Abgaseinlass in Verbindung bringbar ist. Das andere der Durchgangslöcher ist durch den Abgasrückführventilkol-

ben verschlossen. Der Abgasstrom wird durch den Abgaskühler hindurch geleitet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskühlerausgangsabschnitt über eines der Durchgangslöcher, in denen der Abgasrückführventilkolben hin und her bewegbar geführt ist, mit dem Abgaseinlass in Verbindung bringbar ist. Das andere der Durchgangslöcher ist durch den Abgasrückführventilkolben verschlossen. In dieser Stellung des Abgasrückführventilkolbens wird der Abgasstrom von dem Abgaseinlass über den Abgaskühlerausgangsabschnitt zu dem Abgasauslass geleitet. Dabei wird der Abgasstrom nicht durch den Abgaskühler hindurch geleitet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein aus den Rohren des Abgaskühlerein- gangsabschnitts austretender Abgasstrom in einem Gehäusedeckel, der das Gehäuse verschließt, in die Rohre des Abgaskühlerausgangsabschnitts umgelenkt wird. Der Abgasstrom wird also, ausgehend von dem Abgasküh- lereingangsabschnitt zunächst durch eine Hälfte der Rohre hindurch geleitet, danach in dem Gehäusedeckel umgelenkt und durch die andere Hälfte der Rohre hindurch zu dem Abgaskühlerausgangsabschnitt geleitet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abgaskühlerausgangsabschnitt zwischen dem Antriebsende und dem Führungskörper erstreckt. Der Führungskörper ist einstückig mit dem Antriebskopf am Antriebsende des Ab- gasrückführventileinsatzes verbunden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abgaskühlerausgangsabschnitt zwischen dem Auslassende und dem Führungskörper erstreckt. Der Führungskörper ist einstückig mit dem Auslassende des Abgasrückführventilein- satzes verbunden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Abgas- rückführventileinrichtung;

Figur 2 die Abgasrückführventileinrichtung aus Figur 1 in der Seitenansicht;

Figur 3 die Abgasrückführventileinrichtung aus den Figuren 1 und 2 in der Vorderansicht und

Figur 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 3.

Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt unter anderem von Hubraum, Drehzahl und mittlerem Gasdruck ab. Durch eine Aufladung des Motors kann die Füllung erheblich verbessert und damit die Motorleistung gesteigert werden. Das Kraftstoff-Luftgemisch und die Luft werden ganz oder teilweise außerhalb des Zylinders vorverdichtet. Bei einem Motor mit Abgasturbolader treiben die Abgase die Turbine und diese den Verdichter an. Der Verdichter übernimmt das Ansaugen und liefert dem Motor eine vorverdichtete Frischgasladung. Eine Ladeluftkühler oder Abgaskühler in der Ladeleitung führt die Verdichtungswärme an die Umgebungsluft ab. Dadurch wird die Zylinderfüllung weiter verbessert.

Die Abgasrückführung dient dazu, das Abgas möglichst weit abzukühlen.

Insbesondere in einer Weiterbildung der Erfindung wird das rückgeführte Abgas wieder der Verbrennung der Brennkraftmaschine zugeführt.

Insbesondere in einer weiteren nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung nimmt das zurückgeführte Abgas an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine nicht mehr teil, erwärmt sich aber.

Insgesamt wird durch das rückgeführte Abgas die Temperatur in der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Motor abgesenkt. Durch niedrige Temperaturen im Motor kann die Entstehung von Stickoxiden, die stark von der Temperatur im Motor abhängig ist, reduziert werden. Insbesondere erfolgt durch die Abgasrückführung eine Senkung der HC-Emissionen, da insbesondere der Sauerstoffanteil sinkt.

In den Figuren 1 bis 4 ist eine erfindungsgemäße Abgasrückführventileinrich- tung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Abgasrückführeinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Abgaseinlass 4. Durch den Abgaseinlass 4 gelangt Abgas in das Gehäuse 2. Der Abgaseinlass 4 ist in einem Abgaseinlassflansch 5 ausgespart, der aus einer Seitenfläche des Gehäuses 2 vorspringt und vier Gewindesacklöcher 6, 7, 8, 9 aufweist. Der Abgaseinlassflansch dient dazu, die Abgasrückführventileinrichtung 1 an eine (nicht dar- gestellte) Abgasrückführleitung einer Brennkraftmaschine anzuschließen.

Das Gehäuse 2 der Abgasrückführeinrichtung 1 wird an seiner dem Abgaseinlassflansch 5 abgewandten Stirnseite von einem Gehäuseflansch 11 begrenzt, der über das Gehäuse 2 nach außen herausragt und vier Durch- gangslöcher aufweist. Die Durchgangslöcher dienen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie Schrauben, mit deren Hilfe ein Deckelflansch 12 eines Gehäusedeckels 13 an dem Gehäuseflansch 11 befestigbar ist. Zwischen dem Gehäuseflansch 11 und dem Deckelflansch 12 ist eine Dichtung 14 angeordnet.

Außen weist das Gehäuse 2 der Abgasrückführventileinrichtung 1 zwei Kühlwasseranschlussstutzen 16 (in Figur 1) und 17 (in Figur 2) auf. Durch einen der Kühlwasseranschlussstutzen gelangt Kühlwasser in das Innere des Gehäuses 2. Durch den anderen Kühlwasseranschlussstutzen gelangt das Kühlwasser wieder aus dem Gehäuse 2 heraus.

Das durch den Abgaseinlass 4 dem Gehäuse 2 zugeführte Abgas wird in dem Gehäuse 2 mit Hilfe des Kühlwassers gekühlt und tritt an einem Abga- sauslass 18 wieder aus dem Gehäuse 2 heraus. Wie im Folgenden erläutert wird, kann das Abgas auch ungekühlt durch das Gehäuse 2 hindurch geleitet

werden. Zum Regeln des Abgasstroms, der durch den Abgaseinlass 4 in das Gehäuse 2 eintritt, ist in dem Gehäuse 2 ein Abgasrückführventileinsatz 20 angeordnet. Der Abgasrückführventileinsatz 20 ist in einen entsprechenden Aufnahmeraum des Gehäuses 2 eingepresst. Zu diesem Zweck sind an dem Abgasrückführventileinsatz 20 mehrere (nicht näher bezeichnete) Fixiernasen vorgesehen. Der Abgasrückführventileinsatz 20 kann aber auch in das Gehäuse 2 eingegossen werden.

Der Abgasrückführventileinsatz 20 weist ein Antriebsende 21 mit einem An- thebskopf 22 auf, der eine öffnung in dem Gehäuse 2 verschließt. Der Antriebskopf 22 dient zum Durchführen eines Antriebselements 24 einer (nur schematisch angedeuteten) Antriebseinrichtung 25. Bei dem Antriebselement 24 handelt es sich zum Beispiel um eine Kolbenstange 26, die durch ein zentrales Durchgangsloch 27 in dem Antriebskopf 22 hindurch geführt ist. Die Kolbenstange 26 geht von einem Abgasrückführventilkolben 28 aus, der ebenfalls nur schematisch angedeutet ist und im Wesentlichen die Gestalt eines senkrechten Kreiszylinders hat.

Der Abgasrückführventilkolben 28 ist in zwei Durchgangslöchern 31 , 32 ge- führt, die in einem im Wesentlichen rohrförmigen Führungskörper 34 des Abgasrückführventileinsatzes 20 ausgespart sind. Der rohrförmige Führungskörper 34 ist innen hohl und umfasst einen Führungskörperinnenraum 35. Der Führungskörperinnenraum 35 ist auf einer Seite (in Figur 4 rechts) zu dem Abgaseinlass 4 hin offen. Auf der anderen Seite (in Figur 4 ist der Führungskörperinnenraum 35 des rohrförmigen Führungskörpers 34 durch eine Abschlusswand 38 verschlossen. Die Abschlusswand 38 liegt an einem gehäusefesten Anschlag 40 an. Zwischen dem Führungskörper 34 und dem Antriebsende 21 weist der Abgasrückführventileinsatz 20 einen Abgasküh- lereingangsabschnitt 41 auf. In der entgegengesetzten Richtung, das heißt zwischen dem Führungskörper 34 und einem Auslassende 44, weist der Abgasrückführventileinsatz 20 einen Abgaskühlerausgangsabschnitt 42 auf.

Zwischen dem Abgasrückführventileinsatz 20 und dem Gehäusedeckel 13 ist in dem Gehäuse 2 ein Kühlwasseraufnahmeraum 50 vorgesehen, in dem ein Abgaskühlereinsatz 52 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 54 aufgenommen ist. Der Abgaskühlereinsatz 52 umfasst mehrere

nommen ist. Der Abgaskühlereinsatz 52 umfasst mehrere Eingangsrohre 61, 62 und mehrere Ausgangsrohre 64, 65. Die Rohre 61 , 62, 64, 65 werden, in Abhängigkeit von der Stellung des Abgasrückführventilkolbens 28 von Abgas durchströmt. Des Weiteren werden die Rohre 61 , 62, 64, 65 von Kühlwasser umströmt, das mit Hilfe der Kühlwasseranschlussstutzen 16, 17 durch den Kühlwasseraufnahmeraum 50 an den Rohren vorbei geleitet wird. Der Abgaskühlereinsatz 52 mit den von Kühlwasser umströmten Rohren 61 , 62, 64, 65 bildet in dem Gehäuse 2 einen Abgaskühler 66. Wenn der Abgasrückführventilkolben 28 aus der in Figur 4 dargestellten Stellung zum Abgasauslass 18 hin, also in Figur 4 nach unten, bewegt wird, dann wird das Durchgangsloch 31 in dem Führungskörper 35, zumindest teilweise, freigegeben. Zu diesem Zweck können am Ende des Abgasrückführventilkolbens 28 insbesondere Regelgeometrien angeordnet sein, wie beispielsweise Längsnuten, die am Ende des Abgasrückführkolbens ange- bracht sein können. Wenn das Durchgangsloch 31 , zumindest teilweise, von dem Abgasrückführventilkolben 28 freigegeben wird, dann kann Abgas an dem Abgsrückführventilkolben 28 vorbeiströmen, wie durch einen Pfeil 74 angedeutet ist.

Das eintretende Abgas ist durch einen Pfeil 71 angedeutet, das austretende Abgas ist durch einen Pfeil 72 angedeutet. Das durch das Durchgangsloch 31 strömende Abgas, das durch den Pfeil 74 angedeutet ist, gelangt über den Abgaskühlereingangsabschnitt 41 in die Eingangsrohre 61 , 62 des Abgaskühlereinsatzes 52, wie durch einen Pfeil 75 angedeutet ist. Durch einen Pfeil 76 ist angedeutet, dass das aus den Eingangsrohren 61 , 62 austretende Abgas in dem Gehäusedeckel 13 umgelenkt wird. Das umgelenkte Abgas gelangt durch die Ausgangsrohre 64, 65 in den Abgaskühlerausgangsab- schnitt 42, wie durch einen Pfeil 77 angedeutet ist. Das gekühlte Abgas tritt dann an dem Abgasauslass 18 aus dem Gehäuse 2 aus, wie durch den Pfeil 72 angedeutet ist.

Durch einen Pfeil 79 ist angedeutet, dass das durch den Abgaseinlass 4 in den Führungskörperinnenraum 35 eintretende Abgas auch ungekühlt über den Abgaskühlerausgangsabschnitt 42 zu dem Abgasauslass 18 gelangt, wenn der Abgasrückführventilkolben 28 aus der in Figur 4 dargestellten Stel-

lung von dem Abgasauslass 18 weg, das heißt in Figur 4 nach oben, bewegt wird. Dann wird, zumindest ein Teil, des Durchgangslochs 32 von dem Ab- gasrückführventilkolben 28 freigegeben.