DE102007050255A1

DE102007050255A1 - Verstellbare Y-AGR-Einleitung

Info

Publication number: DE102007050255A1
Application number: DE102007050255A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Boemer
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2007-10-20
Filing date: 2007-10-20
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine äußere Abgasrückführung für Brennkraftmaschinen, bei der ein Teil des Abgases aus der Abgasleitung über eine Abgasrückführungs-Leitung 1 an einer Eintrittsstelle 2 der Frischluft in der Frischluftleitung 3 zugemischt wird. Erfindungsgemäß wird eine gattungsgemäße Abgasrückführung derart weitergebildet, dass in der Abgasrückführungs-Leitung ein hoher Saugeffekt erreicht ist, ohne in der Frischluftleitung einen hohen Druckverlust zu erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abgasrückführungs-Leitung 1, in Strömungsrichtung der Frischluft gesehen, unter einem spitzen Winkel in die Frischluftleitung 3 einmündet und an der Eintrittsstelle 2 zwischen den eintretenden Massenströmen eine zweiseitige Zunge 4, 5 angeordnet ist, wobei jede Seite der Zunge 4, 5 von nur einem Massenstrom beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine äußere Abgasrückführung für Brennkraftmaschinen, bei der ein Teil des Abgases aus der Abgasleitung über eine Abgasrückführungs-Leitung an einer Eintrittsstelle der Frischluft in der Frischluftleitung zugemischt wird.
Eine Abgasrückführung (AGR) wird zur Minderung von Stickstoffoxiden (NOx) bei der Verbrennung von Kraftstoff, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen eingesetzt, aber auch in Ottomotoren, Gasturbinen oder Heizkesseln. Diese Reduktion ist nötig, um speziell bei Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte zu erreichen.

Funktionsweise: Ein Teil des Abgases wird durch eine Abgasrückführungs-Leitung (AGR-Leitung) über ein Steuerventil (Abgasrückführungs-Steuerventil) gesteuert wieder der Frischluft zugemischt. Durch die höhere Wärmekapazität des Abgases im Vergleich zu Luft und durch den höheren Inertgasanteil wird die Verbrennungstemperatur abgesenkt und es entstehen weniger Stickoxide.

Zur noch besseren Reduktion von Stickoxiden kann das Abgas durch einen Abgasrückführungskühler vor der Beimischung zur Frischluft in der Frischluftleitung gekühlt werden.
Aus der DE 199 42 329 A1 ist eine derartige Abgasrückführung bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasrückführung zu schaffen, bei der in der Abgasrückführungs-Leitung ein hoher Saugeffekt erreicht ist, ohne aber in der Frischluftleitung einen hohen Druckverlust zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abgasrückführungs-Leitung, in Strömungsrichtung der Frischluft gesehen, unter einem spitzen Winkel in die Frischluftleitung einmündet und an der Eintrittsstelle zwischen den eintretenden Massenströmen eine zweiseitige Zunge angeordnet ist, wobei jede Seite der Zunge von nur einem Massenstrom beaufschlagt ist. Hierdurch ist in der Abgasrückführungs-Leitung ein hoher Saugeffekt erreicht, ohne aber in der Frischluftleitung einen hohen Druckverlust zu erzeugen. Es konnte gezeigt werden, dass im Vergleich zu einer T-förmigen Einleitung unter gleichen Randbedingungen der Abgasmassenstrom verdoppelt und der Druckverlust in der Frischluftleitung auf ca. 70% verringert werden konnte.
In Weiterbildung der Erfindung mündet die Abgasrückführungs-Leitung unter einem Winkel kleiner als 70°, bevorzugt kleiner als 50°, in die Frischluftleitung ein.
In weiterer Ausgestaltung geht die Frischluftleitung an der Eintrittsstelle in eine Gemischleitung über und die Abgasrückführungs-Leitung und die Frischluftleitung münden unter einem nahezu gleichen Winkel in die Gemischleitung ein. Im Unterschied zur oben erwähnten T-förmigen Einleitung ist die erfindungsgemäße eine Y-förmige Einleitung, wobei die beiden abstehenden Enden des Y die Abgasrückführungs-Leitung und die Frischluftleitung darstellen, welche in die Gemischleitung einmünden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Frischluftleitung an der Eintrittsstelle einen Knick auf und ist in Strömungsrichtung hinter dem Knick die Gemischleitung mit der Frischluftleitung identisch.
In weiterer Ausgestaltung ist die Zunge feststehend eingebaut.
Da die gewünschte zurückzuführende Abgasmenge je nach Lastzustand und Drehzahl variiert, ist eine Steuerung nötig. Dazu wird üblicherweise eine Drosselklappe (Abgasrückführungs-Steuerventil) in die Abgasrückführungs-Leitung eingesetzt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zunge beweglich und verschließt in einer Geschlossenstellung die Abgasrückführungs-Leitung und hält in einer Offenstellung die Abgasrückführungs-Leitung geöffnet.
In Weiterbildung der Erfindung wird die bewegliche Zunge zur Abgasrückführungs-Steuerung eingesetzt. Die bewegliche Zunge ist folglich die Drosselklappe.
Je mehr Querschnitt der Abgasrückführungs-Leitung die Zunge freigibt, desto höher ist die rückgeführte Abgasmenge. Wenn bei bestimmten Brennkraftmaschinenzuständen keine Abgasrückführung notwendig ist, kann die Zunge die Abgasrückführungs-Leitung komplett verschließen. Die Ansteuerung der Zunge kann weiterhin analog zu den heutigen Drosselklappen erfolgen.
Insgesamt führt die verstellbare Y-AGR-Einleitung zu verringerten inneren Reibungsverlusten und damit günstigeren Kraftstoffverbräuchen. Außerdem werden durch den Saugeffekt auch bei ungünstigen Druckverhältnissen noch relativ hohe Abgasrückführungs-Raten realisiert, wodurch die NOx-Emissionen vermindert sind.
In erfinderischer Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine eine selbstzündende Brennkraftmaschine.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:
1 in einem Ausschnitt aus einer Abgasrückführung eine Abgasrückführungs-Leitung, die an einer Eintrittsstelle in eine Frischluftleitung einmündet mit einer feststehenden Zunge und
2 in einem Ausschnitt aus einer Abgasrückführung eine Abgasrückführungs-Leitung, die an einer Eintrittsstelle in eine Frischluftleitung einmündet mit einer beweglichen Zunge.
1 zeigt in einem Ausschnitt aus einer Abgasrückführung eine Abgasrückführungs-Leitung 1, die an einer Eintrittsstelle 2 in eine Frischluftleitung 3 einmündet. In Strömungsrichtung hinter der Eintrittsstelle 2 geht die Frischluftleitung 3 in eine Gemischleitung 6 über. Die Abgasrückführungs-Leitung 1 mündet unter einem spitzen Winkel in die Frischluftleitung 3 ein, wobei an der Eintrittsstelle 2 zwischen den eintretenden Massenströmen – Abgas und Frischluft – eine zweiseitige feststehende Zunge 4 angeordnet ist. Jede Seite der Zunge 4 ist von nur einem Massenstrom beaufschlagt.
In der hier gezeigten Ausführungsform münden die Frischluftleitung 3 und die Abgasrückführungs-Leitung 1 unter einem nahezu gleichen spitzen Winkel in die Gemischleitung 6 ein. Die Frischluftleitung 3 weist an der Eintrittsstelle 2 einen Knick 7 auf, wobei in Strömungsrichtung hinter dem Knick 7 die Gemischleitung 6 mit der Frischluftleitung 3 identisch ist.
2 zeigt in einem Ausschnitt aus einer Abgasrückführung eine Abgasrückführungs-Leitung 1, die an einer Eintrittsstelle 2 in eine Frischluftleitung 3 einmündet, wobei an der Eintrittsstelle 2 zwischen den eintretenden Massenströmen – Abgas und Frischluft – eine zweiseitige bewegliche Zunge 5 angeordnet ist. Jede Seite der Zunge 5 ist von nur einem Massenstrom beaufschlagt.
Die Zunge 5 verschließt in einer Geschlossenstellung 8 die Abgasrückführungs-Leitung 1 und hält in einer Offenstellung 9 die Abgasrückführungs- Leitung 1 geöffnet. Erfindungsgemäß wird diese bewegliche Zunge 5 zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge eingesetzt, und ersetzt somit eine sonst übliche Drosselklappe in der Abgasrückführungs-Leitung 1. Dabei ist eine solche Zunge technisch einfach zu realisieren und somit kostengünstig herstellbar.
Die hier beschriebene äußere Abgasrückführung ist bevorzugt bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen einsetzbar.

1: Abgasrückführungs-Leitung
2: Eintrittsstelle
3: Frischluftleitung
4: feststehende Zunge
5: bewegliche Zunge
6: Gemischleitung
7: Knick
8: Geschlossenstellung
9: Offenstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19942329 A1 [0004]

Claims

Äußere Abgasrückführung für Brennkraftmaschinen, bei der ein Teil des Abgases aus der Abgasleitung über eine Abgasrückführungs-Leitung (1) an einer Eintrittsstelle (2) der Frischluft in der Frischluftleitung (3) zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungs-Leitung (1), in Strömungsrichtung der Frischluft gesehen, unter einem spitzen Winkel in die Frischluftleitung (3) einmündet und an der Eintrittsstelle (2) zwischen den eintretenden Massenströmen eine zweiseitige Zunge (4, 5) angeordnet ist, wobei jede Seite der Zunge (4, 5) von nur einem Massenstrom beaufschlagt ist.
Abgasrückführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungs-Leitung (1) unter einem Winkel kleiner als 70°, bevorzugt kleiner als 50°, in die Frischluftleitung (3) einmündet.
Abgasrückführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischluftleitung (3) an der Eintrittsstelle (2) in eine Gemischleitung (6) übergeht und die Abgasrückführungs-Leitung (1) und die Frischluftleitung (3) unter einem nahezu gleichen Winkel in die Gemischleitung (6) einmünden.
Abgasrückführung nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischluftleitung (3) an der Eintrittsstelle (2) einen Knick (7) aufweist und in Strömungsrichtung hinter dem Knick (7) die Gemischleitung (6) mit der Frischluftleitung (3) identisch ist.
Abgasrückführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (4) feststehend eingebaut ist.
Abgasrückführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (5) beweglich ist und in einer Geschlossenstellung (8) die Abgasrückführungs-Leitung (1) verschließt und in einer Offenstellung (9) die Abgasrückführungs-Leitung (1) geöffnet hält.
Abgasrückführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Zunge (5) zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge eingesetzt wird.
Abgasrückführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist.