DE19634108C1

DE19634108C1 - Internal combustion engine with at least one throttle valve per cylinder

Info

Publication number: DE19634108C1
Application number: DE1996134108
Authority: DE
Inventors: Erwin Schmidt; Siegfried Dipl Ing Sumser
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: SCHMIDT, ERWIN, 73666 BALTMANNSWEILER, DE
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2016-08-24

Abstract

The valve plate (8), working in conjunction with a valve seat (9) of a hole (10) opens or closes a connection between a combustion chamber (5) and a first connecting channel (11) leading into an outlet channel. A second connecting channel (12) is provided between an inlet channel and a hole (10) leading to the combustion chamber. The throttle valve (6) is positionable selectively in a position closing the hole, in a position closing the second connecting channel or in a position closing the first connecting channel. The control component (13) of the throttle valve may be guided into the hole and has a control channel (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem je Zylinder angeordneten Drosselventil gemäß dem Oberbe griff des Hauptanspruchs.The invention relates to an internal combustion engine with at least a throttle valve arranged per cylinder according to the Oberbe handle the main claim.

Aus der DE 41 25 831 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt ge worden, die je Zylinder mindestens ein Drosselventil aufweist, das in einer Bohrung im Zylinderkopf nahe zu Eintrittskanälen und Austrittskanälen angeordnet ist. Von der das Drosselventil aufnehmenden Bohrung zweigt eine Kanal ab, der einen Austritts kanal mit einem Arbeitszylinderraum verbindet. Das Drosselven til wird während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine in einer Schließstellung der Bohrung gehalten. Bei Motorbremsbe trieb kann das Drosselventil im Bereich des oberen Totpunktes am Ende des Kompressionstaktes geöffnet werden. Dadurch kann die komprimierte Luft über das Drosselventil in den Auslaßkanal entweichen, wodurch die Expansionsarbeit verringert wird und somit die Bremsleistung des Motors verbessert wird. Das Dros selventil hat ausschließlich die Funktion einer Motorbremse.An internal combustion engine is known from DE 41 25 831 A1 which has at least one throttle valve per cylinder, that in a hole in the cylinder head close to the intake ports and outlet channels is arranged. From which the throttle valve receiving bore branches off a channel that has an outlet connects the channel with a working cylinder space. The Drosselven til is in during normal operation of the internal combustion engine held a closed position of the bore. With engine brake can drive the throttle valve in the area of top dead center be opened at the end of the compression cycle. This can the compressed air via the throttle valve into the exhaust duct escape, thereby reducing the work of expansion and thus the braking performance of the engine is improved. The Dros selventil only functions as an engine brake.

Aufgrund von strenger werdenden Bestimmungen hinsichtlich des Schadstoffausstoßes bei Brennkraftmaschinen, insbesondere einer Zielvorgabe der EURO III NOx-Grenzwerte, soll die Rückführung von Abgasen in die anzusaugende Luft bei beispielsweise über wiegend aufgeladenen Brennkraftmaschinen unumgänglich werden. Es sind bereits Lösungen für derartige Abgasrückführungen be kannt geworden, die ein großes Bauvolumen benötigen. Ein dafür vorgesehenes Abgasrückführsystem kann aufgrund der komplexen Zusammenhänge nur sehr schwer geregelt werden bzw. ist sehr sensibel und anfällig.Due to stricter regulations regarding the Emission of pollutants in internal combustion engines, especially one The target of the EURO III NOx limit values is the return of exhaust gases in the air to be sucked in at, for example turbocharged internal combustion engines become unavoidable. There are already solutions for such exhaust gas recirculation became known who need a large construction volume. One for that The proposed exhaust gas recirculation system can be complex Relationships are very difficult to regulate or is very sensitive and vulnerable.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bekannte, als Motorbremse arbeitende Drosselventil derart zu verbessern, daß ebenso eine Abgasrückführung ermöglicht ist.The invention is therefore based on the object of to improve throttle valve working as an engine brake in such a way that exhaust gas recirculation is also possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst.The object is achieved by the features of the kenn drawing part of the main claim solved.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines weiteren Verbin dungskanals zwischen einem Einlaßkanal und der zum Brennraum führenden Bohrung kann das Drosselventil mit einem Steuerglied sowohl für den Abgasrückführbetrieb als auch für den Motor bremsbetrieb einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Das Drosselventil ist als eine Kombination von einem Abgasrückführ ventil und einem Bremsventil ausgebildet. Dadurch kann eine einfache Einstellung des Abgasrückführ- oder Bremsbetriebs über eine Ventilhubstellung gegeben sein.The arrangement of a further connection according to the invention tion channel between an inlet channel and the combustion chamber The throttle valve can guide the bore with a control element both for exhaust gas recirculation and for the engine Brake operation of an internal combustion engine can be used. The Throttle valve is a combination of exhaust gas recirculation valve and a brake valve. This can cause a easy adjustment of the exhaust gas recirculation or braking mode via a valve lift position may be given.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines weiteren Verbindungskanals zum Einlaßkanal weist des weiteren den Vorteil auf, daß ein geringer Platzbedarf benötigt wird, da das Abgasrückführ- und Bremsventil im Zylinderkopf integriert sein kann. Durch die von Ein- und Auslaßventilen getrennte Anordnung eines Drosselven tils kann eine von den Ein- und Austrittsventilen unabhängige Taktung für den Abgasrückführ- und Bremsbetrieb erfolgen. Da durch lassen sich die Funktionen Bremsen und Abgasrückführung in einfacher und kostengünstiger Weise realisieren, wobei auf bereits bestehende Bauteilkomponenten zurückgegriffen und auf gebaut werden kann.The arrangement of a further connection channel according to the invention to the inlet channel also has the advantage that a Small space requirement is required because the exhaust gas recirculation and Brake valve can be integrated in the cylinder head. By the of Inlet and outlet valves separate arrangement of a throttle valve tils can be independent of the inlet and outlet valves Cycle for the exhaust gas recirculation and braking operation. There the functions of braking and exhaust gas recirculation realize in a simple and inexpensive manner, being on already existing component components are used can be built.

Die Ausführung der Erfindung gemäß den Unteransprüchen bietet den Vorteil, daß eine einfache Ausbildung eines Steuerglieds in Verbindung mit einer Schieberfläche vorgesehen sein kann, so daß eine einfache und kostengünstige Modifizierung des aus dem Stand der Technik bekannten Drosselventils für eine Steuerung der Funktionen Bremsen und Abgasrückführung ermöglicht ist. The execution of the invention according to the subclaims offers the advantage that a simple design of a control element in Connection can be provided with a slide surface, so that a simple and inexpensive modification of the from Throttle valve known for the state of the art for a control of the braking and exhaust gas recirculation functions is possible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus führungsbeispiels näher erläutert.The invention based on a preferred Aus management example explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt einen teilweisen schematischen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine.The single figure shows a partially schematic section by a cylinder head one not shown Internal combustion engine.

Die nicht weiter dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt einen Zylinderblock 1 mit einer Zylinderbohrung 2, die einen teilwei se dargestellten Kolben 3 hin- und herbewegbar aufnimmt und oben durch einen Zylinderkopf 4 geschlossen ist. Im Kolben 3 befindet sich ein Brennraum 5. Im Zylinderkopf 4 ist neben den nicht dargestellten Gaswechselventilen ein Drosselventil 6 für mindestens einen Zylinder, überlicherweise jedoch für alle Zylinder angeordnet. Dieses Drosselventil 6 besteht aus einem Ventil schaft 7 und einem Ventilteller 8, welcher im Zusammenspiel mit einem Ventilsitz 9, der in einer Bohrung 10 angeordnet ist, eine Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Auslaßkanal über einen Verbindungskanal 11 mit dem Brennraum 5 und eine Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Einlaßkanal über einen Verbindungskanal 12 mit dem Brennraum 5 öffnet oder ver schließt. In der Bohrung 10 ist ein Steuerglied 13 am Ventil schaft 7 angeordnet, das einen Steuerkanal 14 und eine Schie berfläche 16 aufweist, die in der Bohrung 10 geführt ist. Das Drosselventil 6 wird über einen Elektromagneten 17, der über eine elektrische Leitung 18 angesprochen wird, betätigt. Zu sätzlich befindet sich am Ventilschaft 7 eine Rückstellfeder 19. Des weiteren ist an dem Ventilschaft 7 eine nicht darge stellte Verdrehsicherung vorgesehen.The internal combustion engine, not shown, comprises a cylinder block 1 with a cylinder bore 2 which reciprocally receives a piston 3 shown in part 2 and is closed at the top by a cylinder head 4 . A combustion chamber 5 is located in the piston 3 . In addition to the gas exchange valves (not shown), a throttle valve 6 for at least one cylinder, but usually for all cylinders, is arranged in the cylinder head 4 . This throttle valve 6 consists of a valve shaft 7 and a valve plate 8 , which in interaction with a valve seat 9 , which is arranged in a bore 10 , a connection between an outlet channel, not shown, via a connecting channel 11 with the combustion chamber 5 and a connection between a Inlet channel, not shown, opens or closes via a connecting channel 12 with the combustion chamber 5 . In the bore 10 , a control member 13 is arranged on the valve stem 7 , which has a control channel 14 and a sliding surface 16 which is guided in the bore 10 . The throttle valve 6 is actuated by an electromagnet 17 , which is addressed via an electrical line 18 . In addition, there is a return spring 19 on the valve stem 7 . Furthermore, an anti-rotation lock, not shown, is provided on the valve stem 7 .

Das Drosselventil 6 wird während des Normalbetriebs der Brenn kraftmaschine durch die Rückstellfeder in Schließstellung (nicht dargestellt) gehalten. Der Ventilteller 8 des Drossel ventils 6 liegt dabei am Ventilsitz 9 an. The throttle valve 6 is held during normal operation of the internal combustion engine by the return spring in the closed position (not shown). The valve plate 8 of the throttle valve 6 lies against the valve seat 9 .

Beim Motorbremsbetrieb kann zusätzlich zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr und Schließen einer Drosselklappe in der Ab gasleitung das Drosselventil 6 im Bereich des oberen Totpunkts am Ende des Kompressionstaktes in eine in Fig. 1 dargestellte Stellung 21 übergeführt werden, indem der Elektromagnet 17 über die Leitung 18 durch ein entsprechendes Signal angesprochen wird. Der Steuerkanal 14 ist derart ausgebildet, daß in der Stellung 21 eine Verbindung zwischen dem Brennraum 5 und dem zum Auslaßkanal führenden Verbindungskanal 11 gegeben ist. In dieser Position ist der zum Einlaßkanal führende Verbindungska nal 12 durch die Schieberfläche 16 geschlossen. In dieser Stel lung 21 kann die komprimierte Luft durch das Drosselventil 6 in den Auslaßkanal entweichen, wodurch die Expansionsarbeit ver ringert und somit die Bremsleistung des Motors verbessert wird.In engine braking operation, in addition to the interruption of the fuel supply and the closing of a throttle valve in the gas line, the throttle valve 6 in the area of top dead center at the end of the compression stroke can be transferred to a position 21 shown in FIG. 1 by the electromagnet 17 via line 18 through a corresponding signal is addressed. The control channel 14 is designed such that in the position 21 there is a connection between the combustion chamber 5 and the connecting channel 11 leading to the outlet channel. In this position, the connecting duct 12 leading to the inlet duct is closed by the slide surface 16 . In this Stel development 21 , the compressed air can escape through the throttle valve 6 into the outlet channel, thereby reducing the expansion work and thus improving the braking performance of the engine.

Durch eine weitere Hubbewegung kann der Ventilteller 8 in Rich tung Brennraum 5 bewegt werden, wodurch das Steuerglied 13 mit seiner Schieberfläche 16 den Verbindungskanal 11 schließt und über eine gewindeähnliche Steigung des Steuerkanals 14 eine Verbindung zwischen dem Brennraum 5 und dem in den Einlaßkanal führenden Verbindungskanal 12 öffnet. Dadurch kann die Abgas rückführung durch die kurzgeschlossene Verbindung zum Ein trittstrakt realisiert werden. Der Öffnungszeitpunkt des Dros selventils 6 zum Verbindungskanal 12 hängt vom Öffnungszeit punkt des Auslaßventils und dem Abgasrückführbedarf ab. Üb licherweise wird das Drosselventil 6 kurzzeitig vor dem Öffnen des Auslaßventils geöffnet.By a further stroke movement of the valve plate 8 can be moved in the direction of combustion chamber 5 , whereby the control member 13 closes the connecting channel 11 with its slide surface 16 and via a thread-like pitch of the control channel 14 a connection between the combustion chamber 5 and the connecting channel 12 leading into the inlet channel opens. As a result, the exhaust gas recirculation can be realized through the short-circuited connection to the entry tract. The opening time of the throttle valve 6 to the connecting channel 12 depends on the opening time of the exhaust valve and the exhaust gas recirculation requirement. The throttle valve 6 is usually opened briefly before the outlet valve is opened.

Das Drosselventil 6 kann somit im Abgasrückführ- oder Bremsbe trieb der Brennkraftmaschine in zyklischen Zeitabständen geöff net und verschlossen werden, die in einer bestimmen Zuordnung, beispielsweise zum Kurbelwinkel oder weiteren Steuergrößen, er folgen können.The throttle valve 6 can thus be opened and closed in the exhaust gas recirculation or Bremsbe operation of the internal combustion engine at cyclic intervals, which can follow it in a specific assignment, for example to the crank angle or other control variables.

Claims

1. Internal combustion engine with at least one per cylinder angeord Neten throttle valve ( 6 ) which is arranged in the cylinder head close to a lasskanäle and exhaust channels and a Ven tilteller ( 8 ), which in cooperation with a valve seat ( 9 ) a bore ( 10 ) Connection between a combustion chamber ( 5 ) and a lead into an exhaust duct opens or closes the first connecting duct ( 11 ), characterized in that a second connecting duct ( 12 ) is provided between an inlet duct and the bore ( 10 ) leading to the combustion chamber ( 5 ) and that the throttle valve ( 6 ) with a control member ( 13 ) optionally in a position closing the bore ( 10 ), in a position connecting the second connecting channel ( 12 ) or in a position closing the first connecting channel ( 11 ) .

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the control member ( 13 ) of the throttle valve ( 6 ) in the Boh tion ( 10 ) is guided and has a control channel ( 14 ) which, depending on a stroke position of the throttle valve ( 6 ) the first Connection channel ( 11 ) or the second Ver connection channel ( 12 ) opens or closes.

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the control member ( 13 ) has a control channel ( 14 ) neigh beard arranged slide surface ( 16 ) which closes the most connecting channel ( 11 ) when the control channel ( 14 ) the second connecting channel ( 12 ) opens, and vice versa.

4. Internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized in that the control channel ( 14 ) of the control member ( 13 ) has a thread-like pitch which corresponds to at least one diameter of a connecting channel ( 11 , 12 ).

5. Internal combustion engine according to one of claims 2 to 4, characterized in that a control member ( 13 ) receiving valve stem ( 7 ) of the throttle valve ( 6 ) is arranged in the bore ( 10 ).