DE10260016A1 - Exhaust gas feedback arrangement for internal combustion engine has engine braking and exhaust gas feedback valve in form of single hydraulically or pneumatically operated valve - Google Patents

Exhaust gas feedback arrangement for internal combustion engine has engine braking and exhaust gas feedback valve in form of single hydraulically or pneumatically operated valve Download PDF

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Abstract

The exhaust gas feedback arrangement has a combined engine braking and exhaust gas feedback valve (8) connecting the engine's exhaust channel to a working chamber (2) in an engine cylinder (1). The engine braking and exhaust gas feedback valve is a single hydraulically or pneumatically operated valve. The valve head is arranged in a bulge in the cylinder head floor near an exhaust gas exchange valve (5b). AN Independent claim is also included for the following: (a) method of controlling exhaust gas feedback for an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei der Arbeitsraum über Gaswechselventile mit einem Einlasskanal und einem Abgaskanal verbunden ist und wobei weiterhin ein den Abgaskanal mit dem Arbeitsraum verbindendes kombiniertes Motorbrems-/Abgasrückführventil vorhanden ist sowie ein Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführung.The invention relates to a device for exhaust gas recirculation an internal combustion engine with a crankcase in which a crankshaft is rotatably mounted on the at least one carrying a piston Connecting rod is articulated, with the piston in one of a cylinder head covered cylinder is movable to form a work space, wherein the workspace over Gas exchange valves connected to an inlet duct and an exhaust duct is and a connection connecting the exhaust duct to the work space Combined engine brake / exhaust gas recirculation valve is available as well as a method for controlling the exhaust gas recirculation.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 43 38 115 bekannt. Das in diesem Dokument beschriebene kombinierte Motorbrems-/Abgasrückführventil ist als Doppelventil ausgebildet, wobei das zweite Ventil koaxial angeordnet ein Teil des ersten Ventils ist. Dabei dient das erste Ventil als Steuerventil für das zweite Ventil. Eingesetzt wird dieses Doppelventil als Motorbremsventil, wobei auch darauf hingewiesen ist, dass das Doppelventil als Abgasrückführventil genutzt werden kann. Nähere Angaben zu einer solchen Nutzung sind nicht gegeben.Such a device is from the DE 43 38 115 known. The combined engine brake / exhaust gas recirculation valve described in this document is designed as a double valve, the second valve being arranged coaxially and being part of the first valve. The first valve serves as a control valve for the second valve. This double valve is used as an engine brake valve, and it should also be noted that the double valve can be used as an exhaust gas recirculation valve. There is no further information on such use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes kombiniertes Motorbrems-/Abgasrückführventil anzugeben und ein Verfahren zur Steuerung der über das kombinierte Motorbrems-/Abgasrückführventil bewirkten Abgasrückführung.The invention is based on the object simply constructed combined engine brake / exhaust gas recirculation valve specify and a method for controlling the combined engine brake / exhaust gas recirculation valve caused exhaust gas recirculation.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Motorbrems-/Abgasrückführventil ein hydraulisch oder pneumatisch betätigtes Einfachventil ist. Es hat sich erwiesen, dass mit einem hydraulisch oder pneumatisch betätigten Einfachventil sowohl eine zuverlässige und genaue Steuerung der Motorbremsfunktion als auch der Abgasrückführung möglich ist und die benötigten zur Verstellung des kombinierten Motorbrems-/Abgasrückführventil erforderlichen Drücke von dem Hydrauliksystem oder dem Pneumatiksystem der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs aufgebracht werden können. Dadurch ist eine wesentliche Vereinfachung gegenüber dem im Stand der Technik bekannten komplizierten Doppelventil erreicht. Zur Betätigung des Motorbrems-/Abgasrückführventils ist auf den Ventilschaft ein Druckkolben aufgesetzt, der auf der von dem Ventilschaft wegweisenden Seite von einem Arbeitsraum begrenzt ist, in den das Hydraulikfluid, insbesondere Drucköl oder Druckluft bei pneumatischer Betätigung einleitbar ist.This task is solved in that the engine brake / exhaust gas recirculation valve is a hydraulically or pneumatically operated single valve. It has proven to be with a hydraulically or pneumatically operated single valve both a reliable and precise control of the engine brake function and the exhaust gas recirculation is possible and The necessities for adjusting the combined engine brake / exhaust gas recirculation valve required pressures from the hydraulic system or the pneumatic system of the internal combustion engine or the vehicle can be applied. This is an essential one Simplification versus achieved the complicated double valve known in the prior art. For actuation the engine brake / exhaust gas recirculation valve a pressure piston is placed on the valve stem bounded by a working area on the side facing away from the valve stem in which the hydraulic fluid, in particular compressed oil or compressed air with pneumatic actuation can be initiated.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilteller des Einfachventils in einer Ausbuchtung im Zylinderkopfboden neben einem als Auslassventil fungierenden Gaswechselventil angeordnet. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung das Einfachventil und die Ausbuchtung so angeordnet, dass die Ausbuchtung sich zu zwei nebeneinanderliegenden Auslassventilsitzbereichen erstreckt und im Randbereich in eine der Auslassventilsitzringaufnahme vorgelagerte Anfasung übergeht. Dadurch ist ein bei der Motorbremsfunktion wirksamer Überströmkanal aus dem Arbeitsraum hinausgelegt. Dadurch ergeben sich einerseits bei der Motorbremsfunktion günstigere Strömungsverhältnisse, andererseits wird die Auslegung des Arbeitsraums und die Verbrennung durch diese Ausgestaltung nicht nachteilig beeinflusst.In development of the invention the valve plate of the single valve in a bulge in the cylinder head floor arranged next to a gas exchange valve acting as an outlet valve. In a further embodiment, the single valve and the bulge is arranged so that the bulge is two Extending exhaust valve seat areas extends and in the edge area in front of the exhaust valve seat ring seat Chamfer passes. As a result, an overflow channel which is effective in the engine braking function is removed from the Workspace. On the one hand, this results in the Engine brake function cheaper Flow conditions, on the other hand, the design of the work space and the combustion not adversely affected by this configuration.

Zur Abgasrückführung wird das Einfachventil nach einem Ausschiebetakt im folgenden Ansaugtakt bedarfsweise geöffnet. Dabei erfolgt die Öffnung zumindest in einem Teilbereich zwischen ca. 405°KW und 475°KW. In diesem Bereich ist der in dem Abgaskanal herrschende Druck höher sowohl als der Ladedruck als auch der Zylinderdruck, so dass einerseits das Einfachventil problemlos zu öffnen ist und andererseits Abgas ohne zusätzliche druckunterstützende Maßnahmen in den Arbeitsraum des Zylinders zurückgeführt werden kann.The single valve is used for exhaust gas recirculation an extension stroke in the following intake stroke opened if necessary. there the opening takes place at least in a section between approx. 405 ° KW and 475 ° KW. In this area is the pressure prevailing in the exhaust duct is higher than the boost pressure as well as the cylinder pressure, so that on the one hand the single valve easy to open is and on the other hand exhaust gas without additional pressure-supporting measures can be returned to the working area of the cylinder.

Weitere Vorteile der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist. Es zeigen:Further advantages of the invention are the drawing description in which one in the figures illustrated embodiment the invention closer is described. Show it:

1: schematisch einen Schnitt durch einen entsprechend ausgestatteten Zylinderkopf, 1 : schematically a section through an appropriately equipped cylinder head,

2: einen Schnitt durch einen ausgeführten Zylinderkopf und 2 : a section through an executed cylinder head and

3: in einem Diagramm die herrschenden Drück und die Massenströme aufgetragen über der Kurbelwellendrehstellung. 3 : the prevailing pressure and the mass flows plotted against the crankshaft rotation position in a diagram.

Der Zylinder 1 einer insbesonderen selbstzündenden Brennkraftmaschine ist unter Bildung eines Arbeitsraums 2, der teilweise in einen in dem Zylinder 1 bewegbaren Kolben 3 eingelassen ist, von einem Zylinderkopf 4 abgedeckt. In dem Zylinderkopf 4 sind Gaswechselventile 5a, 5b angeordnet. Das Gaswechselventil 5a beherrscht die Verbindung zwischen einem Einlasskanal 6 und dem Arbeitsraum 2, während das Gaswechselventil 5b die Verbindung zwischen einem Auslasskanal 7 und dem Arbeitsraum 2 beherrscht. Bei der ausgeführten Brennkraftmaschine sind jeweils 2 Gaswechselventile 5a und 5b in dem Zylinderkopf angeordnet, wobei zentrisch zu dem Zylinder 1 ein Einspritzventil in den Zylinderkopf eingesetzt ist. Neben dem als Auslassventil ausgebildeten Gaswechselventil 5b ist ein kombiniertes Motorbrems-/Abgasrückführventil angeordnet, das ein hydraulisch oder pneumatisch betätigtes Einfachventil 8 ist. Das Einfachventil 8 ist gegen die Kraft einer Feder 9 zu öffnen, indem über eine Leitung 10 Druckluft oder Drucköl in einen Arbeitsraum 11 eingeleitet wird und auf einen mit dem Ventilschaft 12 des Einfachventils 8 zusammenwirkenden Betätigungskolben 13 einwirkt. In der geöffneten Stellung des Einfachventils 8 ist der Arbeitsraum 2 über einen Kanal 14 mit dem Auslasskanal 7 unter Umgehung des Gaswechselventils 5b verbunden.The cylinder 1 a self-igniting internal combustion engine in particular is forming a work space 2 that partially into one in the cylinder 1 movable piston 3 is embedded by a cylinder head 4 covered. In the cylinder head 4 are gas exchange valves 5a . 5b arranged. The gas exchange valve 5a masters the connection between an inlet duct 6 and the work space 2 while the gas exchange valve 5b the connection between an outlet duct 7 and the work space 2 controlled. There are 2 gas exchange valves on the internal combustion engine 5a and 5b arranged in the cylinder head, being central to the cylinder 1 an injection valve is inserted in the cylinder head. In addition to the gas exchange valve designed as an outlet valve 5b a combined engine brake / exhaust gas recirculation valve is arranged, which is a hydraulically or pneumatically operated single valve 8th is. The single valve 8th is against the force of a spring 9 to open by using a wire 10 Compressed air or oil in a work area 11 is initiated and on one with the valve stem 12 of the single valve 8th interacting actuating piston 13 acts. In the open position of the single valve 8th is the work space 2 over a channel 14 with the outlet duct 7 bypassing the gas exchange valve 5b connected.

In 2 ist zusätzlich dargestellt, dass der Ventilteller 15 des Einfachventils 8 in einer Ausbuchtung 16 angeordnet ist, wobei die Ausbuchtung sich zu zwei nebeneinanderliegenden Auslassventilsitzbereichen 17 erstreckt und im Randbereich in eine den Auslassventilsitzringaufnahmen vorgelagerte Anfasung übergeht.In 2 is also shown that the valve disc 15 of the single valve 8th in a bulge 16 is arranged, the bulge itself to two side-by-side exhaust valve seat areas 17 extends and in the edge area merges into a chamfer upstream of the outlet valve seat ring receptacles.

In 3 sind in dem oberen Teil des Diagramms der Zylinderdruck, der Abgasdruck und der Ladedruck dargestellt, während im unteren Teil des Diagramms die über die Gaswechselventile 5a, 5b strömenden Massenströme, bezeichnet als Einlass- und Auslass- (Massenströme), aufgetragen sind. Bei der entsprechenden Brennkraftmaschine, die im Übrigen eine 6- oder 8-zylindrige Brennkraftmaschine in V-Bauart ist, ist zumindest ein einem Teilbereich von ca. 405–475° Kurbelwelle (KW) der Abgasdruck höher als der Ladedruck und auch höher als der Zylinderdruck. Somit kann in diesem Bereich ohne weitere druckunterstützende Maßnahmen problemlos Abgas in den Arbeitsraum 2 zurückgeführt werden. Gesteuert wird die Abgasrückführung von einem Motorsteuergerät, das ein Steuerventil in der Leitung 10 ansteuert.In 3 In the upper part of the diagram the cylinder pressure, the exhaust gas pressure and the boost pressure are shown, while in the lower part of the diagram the gas exchange valves 5a . 5b flowing mass flows, referred to as inlet and outlet (mass flows), are plotted. In the case of the corresponding internal combustion engine, which is a 6- or 8-cylinder V-type internal combustion engine, the exhaust gas pressure is at least in a partial range of approximately 405-475 ° crankshaft (KW) higher than the boost pressure and also higher than the cylinder pressure , This means that exhaust gas can easily enter the work area in this area without further pressure-supporting measures 2 to be led back. The exhaust gas recirculation is controlled by an engine control unit, which has a control valve in the line 10 controls.

Claims (7)

Vorrichtung zur Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei der Arbeitsraum über Gaswechselventile mit einem Einlasskanal und einem Abgaskanal verbunden ist und wobei weiterhin ein den Abgaskanal mit dem Arbeitsraum verbindendes kombiniertes Motorbrems-/Abgasrückführventil vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorbrems-/Abgasrückführventil ein hydraulisch oder pneumatisch betätigtes Einfachventil (8) ist.Device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine with a crankcase, in which a crankshaft is rotatably mounted, on which at least one connecting rod carrying a piston is articulated, the piston being movable in a cylinder covered by a cylinder head to form a working space, the working space over Gas exchange valves is connected to an inlet duct and an exhaust gas duct and a combined engine brake / exhaust gas recirculation valve connecting the exhaust gas duct to the work space is furthermore characterized in that the engine brake / exhaust gas recirculation valve is a hydraulically or pneumatically operated single valve ( 8th ) is. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (15) des Einfachventils (15) in einer Ausbuchtung (16) im Zylinderkopfboden neben einem als Auslassventil fungierendem Gaswechselventil (5b) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the valve disk ( 15 ) of the single valve ( 15 ) in a bulge ( 16 ) in the cylinder head floor next to a gas exchange valve acting as an exhaust valve ( 5b ) is arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (16) sich zu 2 nebeneinanderliegenden Auslassventilsitzbereichen (17) erstreckt.Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the bulge ( 16 ) to 2 side-by-side exhaust valve seat areas ( 17 ) extends. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (16) im Randbereich in eine der Auslassventilsitzringaufnahme vorgelagerte Anfasung übergeht.Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the bulge ( 16 ) merges into a chamfer upstream of the exhaust valve seat ring seat in the edge area. Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine und die Vorrichtung zur Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei der Arbeitsraum über Gaswechselventile mit einem Einlasskanal und einem Abgaskanal verbunden ist und wobei weiterhin ein den Abgaskanal mit dem Arbeitsraum verbindendes kombiniertes Motorbrems-/Abgasrückführventil vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Motorbrems-/Abgasrückführventil nach einem Ausschiebetakt im folgenden Ansaugtakt bedarfsweise geöffnet wird.Procedure for controlling the exhaust gas recirculation at an internal combustion engine and the device for exhaust gas recirculation an internal combustion engine with a crankcase in which a crankshaft is rotatably mounted on the at least one carrying a piston Connecting rod is articulated, with the piston in a cylinder head below Formation of a work space covered cylinder is movable, wherein the workspace over Gas exchange valves is connected to an inlet duct and an exhaust duct and a connection connecting the exhaust duct to the work space Combined engine brake / exhaust gas recirculation valve is present, characterized in that the combined engine brake / exhaust gas recirculation valve after an extension stroke in the following intake stroke is opened if necessary. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zumindest in einem Teilbereich zwischen 405°KW und 485°KW erfolgt.A method according to claim 5, characterized in that opening at least in a section between 405 ° KW and 485 ° KW. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine angewendet wird.A method according to claim 5 or 6, characterized in that that the method in a multi-cylinder internal combustion engine is applied.
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