DE2740465A1

DE2740465A1 - Zylinderkopf fuer eine mit einer abgasrueckfuehrung ausgeruestete brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2740465A1
Application number: DE19772740465
Authority: DE
Inventors: Konrad Ing Grad Barnert; Ingolf Ing Grad Loehner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1979-03-22

Description

Zylinderkopf für eine mit einer Abgasriick-
führung ausgerüstete Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art.
Es ist bekannt, zur Bildung des Kanals für die Abgasrückführung zwischen der Ansaug- und der Abgassammelleitung ein Rohr vorzusehen, dessen Mündungsstelle in die Ansaugleitung unter der üblichen Drosselklappe liegt (DT-OS 23 39 626, F02 M, 25/06). Diese bekannte Konstruktion erfordert also eine zusätzliche Leitung und setzt das Vorhandensein einer Drosselklappe voraus. Außerdem besitzt die Anordnung infolge Vorsehens des durch die Verbindungsleitung gebildeten Kanals zwischen den Sammelleitungen den Nachteil, daß Schwierigkeiten hinsichtlich einer gleichmäßigen Belieferung der verschiedenen Brennräume der Brennkraftmaschine mit dem rückgeführten Abgas auftreten können.
Es ist auch bekannt, unter Vermeidung einer zusätzlichen Leitung oder eines Rohres zur Bildung des die Rückführung des Abgases bewirkenden Kanals in das Einlaß- und das Abgassystem ein Ventilgehäuse einzusetzen, das mit unmittelbar benachbarten, lediglich durch eine Zwischenwand getrennten Räumen für das Abgas- und das Ansaugsystem versehen ist (DT-AS 1 751 655, F02 D, 21/08). In der Zwischenwand befindet sich ein durch ein Ventil verschließ- bzw.
freigebbarer Durchlaß; das Ventil besitzt einen aus dem Gehäuse herausragenden Schaft, der vermutlich mittels eines Nockens betätigt wird. Hier erfolgt also offensichtlich die Rückführung des Abgases nicht unter Ausnutzung der Druckverhältnisse im Ansaug- und Abgas system.
Schließlich ist eine Vielzahl von Konstruktionen veröffentlicht worden, bei denen das Ventil über zusätzliche, offensichtlich frei im Motorraum hängende Leitungen in Verbindung steht mit einer einen geeigneten Druck aufweisenden Stelle des Ansaugsystems (DT-AS 2 166 337, F02 D, 21/08).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einer druckabhängig betätigten Abgasrückführung zu schaffen, die keine zusätzlichen Rohre oder Leitungen erfordert und eine gleichmäßige Belieferung der verschiedenen Brennräume der Brennkraftmaschine mit dem rückgeführten Abgas sicherstellt. Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Zylinderkopf mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Bei der Erfindung sind die Mittel zur Abgasrückführung also integriert in den selbstverständlich ohnehin vorhandenen Zylinderkopf, wobei der Zylinderkopf jeweils einem einzelnen Zylinder oder gemeinsam mehreren oder allen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sein kann. In den beiden letzterwähnten Fällen erstreckt sich der Kanal der Abgasrückführung gemäß Anspruch 8 zwischen Ein- und Auslaßkanälen, die demselben Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet sind.
In vielen Fällen wird es ausreichen, lediglich einen Kanal mit kalibrierter Weite vorzusehen, der gemäß Anspruch 2 verlaufen kann. Die Erfindung ermöglicht jedoch auch die Erzielung bestimmter Kennlinien für die Abgasrückführung, beispielsweise so, daß bei hohen Abgasdurchsätzen die Menge des zurückgeführten Abgases begrenzt wird. Hierfür eignet sich vor allem eine Konstruktion gemäß den Ansprüchen 3 und 4. Es kann aber auch erwünscht sein, nur bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Teillastbetrieb, Abgas zurückzuführen; hierfür eignet sich eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 5, wobei die Ventile die in den Ansprüchen 6 und 7 angegebenen Merkmale besitzen können.
Infolge der einseitigen Anordnung von Ein- und Auslaßkanal im Zylinderkopf in Verbindung mit der einfachen Konstruktion der Einsätze (Ejektorröhrchen, Ventil) ist es möglich, bereits beim Gießen den eigentlichen Verbindungskanal zwischen Ein- und Auslaßkanal vorzusehen und die Einsätze von einem dieser Kanäle hier nachträglich einzusetzen.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert, von denen Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch den hier interessierenden Bereich eines Zylinderkopfes zeigt, während die Figuren 2 und 3 die in Figur 1 mit II-II bzw. III-III bezeichneten Schnittansichten wiedergeben.
Die Figuren 4, 5 und 6 beziehen sich auf verschiedene Ausgestaltungen des die Rückführung des Abgases bewirkenden Kanals bzw.
von Einsätzen für diesen, während Figur 7 die in Figur 6 mit VII-VII bezeichnete Schnittansicht durch das Kugelventil darstellt.
Betrachtet man zunächst die Figuren 1, 2 und 3, so weist der Zylinderdeckel 1 in an sich bekannter Weise einseitig den Auslaßkanal 2 und den Einlaßkanal 3 auf. Erfindungsgemäß sind diese beiden einem individuellen Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordneten Kanäle verbunden durch den der Rückführung des Abgases dienenden Kanal 4, von dem in den Figuren 2 und 3 nur seine Einmündungsstelle in den Auslaßkanal 2 bzw. seine Einmündungsstelle in den Einlaßkanal 3 sichtbar ist.
Im übrigen interessiert der Aufbau des Zylinderkopfes im einzelnen hier nicht.
Auch in den Figuren 4,5 und 6 sind der Zylinderkopf mit 1, der Auslaßkanal mit 2 und der Einlaßkanal mit 3 bezeichnet. Man erkennt hier besonders deutlich die Zwischenwand 5 zwischen den beiden an dieser Stelle zumindest ungefähr parallel verlaufenden Kanälen, deren Strömungsrichtungen durch die Pfeile gekennzeichnet sind; die Strömungen im Auslaß- und Einlaßkanal sind also einander entgegengerichtet.
Betrachtet man nun die Ausbildung des hier mit 6 bezeichneten, der Rückführung der Abgase dienenden Kanals in der Zwischenwand 5, so besteht er lediglich in einer kalibrierten Bohrung, und seine Einmündungsstelle 7 in den Auslaßkanal 2 ist in Richtung der Strömung in diesem versetzt gegenüber seiner Einmündungsstelle 8 in den Einlaßkanal 3. Der Abgasdurchsatz in dem Kanal 6 ist also lediglich abhängig von den Druckverhältnissen in Auslaß- und Einlaßkanal an den Einmündungsstellen 7 und 8.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist in den hier mit 9 bezeichneten, wiederum schräg verlaufenden Kanal das Ejektorröhrchen 10 eingesetzt, dessen in den Auslaßkanal 2 hineinragendes Ende 11 in Richtung der Abgasströmung im Auslaßkanal weist, während sein in den Einlaßkanal 3 hineinragendes Ende 12 entgegen der Strömung im Einlaßkanal weist. Durch Ejektorwirkung wird hier bei hohen Abgasdurchsätzen in dem Auslaßkanal 2 die Menge des durch den Kanal 9 in den Einlaßkanal 3 zurückgelieferten Abgases selbsttätig begrenzt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 verläuft der Kanal 13 senkrecht zu den Achsen von Ein- und Auslaßkanal. In ihn ist das federbelastete Kugelventil 14 eingesetzt, dessen Gehäuse als von einem der Kanäle 2 und 3 her einsetzbarer Einsatzkörper 15 ausgebildet ist. In diesem Gehäuse befindet sich eine Kammer zur Aufnahme der Kugel 16 und der sie in ihre in Figur 6 rechte Endstellung drückenden Feder 17. In dieser rechten Endstellung dichtet die Kugel also die Bohrung 18 im Einsatzkörper 15 ab, so daß bei niedrigen Abgasdrücken im Auslaßkanal 2 kein Abgas zurückgeführt wird. Bei sehr hohen Drücken in dem Auslaßkanal 2 dagegen wird die Kugel 16 unter Überwindung der Kraft der Feder 17 in ihre in Figur 6 linke Endlage gedrückt, in der sie die Bohrung 19 im Einsatzkörper 15 dichtet, so daß auch bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, also bei hohen Abgasdrücken im Auslaßkanal 2, kein Abgas zurückgeführt wird. Im Teillastbetrieb dagegen befindet sich die Kugel in ihrer in Figur 6 dargestellten Zwischenlage. Dieser Zwischenlage, die sich übrigens über einen gewissen Bereich erstreckt, ist der Bypass 20 zur Kugel 16 zugeordnet, so daß eine vorgegebene Abgasmenge durch den Kanal 13 in den Einlaßkanal 3 gelangt.
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Claims

ANSPRÜCHE 4 Zylinderkopf für eine mit einer Abgasrückführung ausgerüstete Brennkraftmaschine, die ein Ansaugsystem mit zumindest einem Einlaßkanal im Zylinderkopf, ein Abgassystem mit zumindest einem Auslaßkanal im Zylinderkopf sowie eine Verbindung zwischen Ansaug- und Abgassystem zur druckabhängigen Rückführung von Abgas in das Ansaugsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch einen im Zylinderkopf (1) in eine Trennwand (5) zwischen Aus- und Einlaßkanal (2,3), die einseitig angeordnet sind, eingearbeiteten Kanal (4) gebildet ist.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) derart schräg verläuft, daß seine Einmündungsstelle (7) in den Auslaßkanal (2) gegenüber derjenigen (8) in den Einlaßkanal (5) in Richtung der Strömung im Auslaßkanal (2) versetzt ist.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal (9) ein Ejektorröhrchen (10) eingesetzt ist.
4. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auslaßkanalseitige Ende (11) des Ejektorröhrchens (10) in Richtung der Strömung im Auslaßkanal (2), dagegen das einlaßkanalseitige Ende (12) des Ejektorröhrchens (10) entgegen der Richtung der Strömung im Einlaßkanal (3) weist.
5. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal (13) ein nur bei im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Drücken geöffnetes federbelastetes Ventil (14) eingesetzt ist
6. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) eine Kugel (16) mit zwei Endlagen, in denen sie den Kanal (13) verschließt, und einem dazwischen liegenden Durchlaßbereich enthält, der zumindest einen die Kugel (16) umgehenden Bypass (20) aufweist.
7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen die Kugel (16) nebst Feder (17) aufnehmenden, auch den Bypass (20) enthaltenden Einsatzkörper (15) aufweist, der vom Aus- oder Einlaßkanal (2,3) her in den Kanal (13) einsetzbar ist.
8. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus- und Einlaßkanal (2,3) demselben Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet sind.