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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung
eines Verbrennungsmotors, mit einem Abgasrohr.
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Während
eine Abgasleitung und ebenfalls eine Abgasrückführungsleitung
(EGR = Exhaust Gas Recirculation) aus einem hochwertigen Material,
wie insbesondere nicht-rostendem Edelstahl besteht, um den hohen
Temperaturen des Abgases stand zu halten, wird angestrebt, Teile
des Ansaug-Moduls oder -Krümmers, insbesondere des Gehäuses
bei einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung
aus preiswerteren Materialen anzufertigen, die nicht diese hohe
Temperaturbeständigkeit aufweisen, wie nicht-rostender
Edelstahl. Hierzu wird beispielsweise Aluminium-Druckguss eingesetzt,
vorzugsweise aber auch ein zwar durchaus an sich temperaturbeständiger
Kunststoff, der aber selbstverständlich nicht den hohen
Abgastemperaturen gewachsen ist.
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Um
die heißen Abgase und diese unmittelbar führende
Rohrteile des Abgasrohres nicht mit einem solchen empfindliche ren
Gehäuse in Verbindung kommen zu lassen, wurde zwischen
abgasführendem Rohr und Gehäuse ein Verbindungselement vorgeschlagen, über
welchem sich ein Wärmegradient einstellt, so dass die Teile
des Verbindungselementes, die mit dem Gehäuse in Kontakt
kommen, eine niedrigere Temperatur haben. Derartige auch als EGR-Glocke
bezeichnete Verbindungselemente sind auch aus der
DE 10 2005 039 732 A1 bekannt, wobei
sich diese Druckschrift mit der Festlegung der EGR-Glocke am Gehäuse
mittels eines losen Formflansches befasst. Hierdurch wird zwar die
heiße Leitung vom Kunststoff isoliert, eine thermische Überlastung
des Kunststoffs im Bereich des auftreffenden Strahls ist aber nicht
ausgeschlossen. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist daher,
dass der heiße Abgas-Strom auf die der Eintrittsöffnung
des Abgasrohres nahegelegenen Wandungsbereiche des Ansaugmodules
treffen kann und dort thermische Überlastungen des dort
verwendeten Kunststoffes verursachen kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Temperaturbelastung
des Ansaug-Moduls bzw. -Krümmers und insbesondere dessen
Gehäuse in fertigungstechnisch einfacher und kostengünstiger
Weise mit geringem Materialeinsatz zu reduzieren und insbesondere
eine Abkühlung des heißen Abgas-Strahls selbst
zu erreichen, um eine thermische Überlastung des Kunststoffes
im Bereich des auftreffenden Strahles zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird
die genannte Aufgabe mit einer Vorrichtung der Eingangs genannten
Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Gas-Austrittsende
des Abgasrohres als Injektordüse ausgebildet ist.
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Die
Erfindung sieht also vor, die in das Gehäuse des Abgas-Moduls
eintretenden Abgase nicht als solche mit hoher Temperatur eintreten
zu lassen, sondern die ohnehin vorgesehe ne Durchmischung mit der
Ansaugluft schon vor Eintritt in das Ansaug-Modul vorzunehmen, um
so eine Reduzierung der Temperatur des eintretenden Mischgases aus Abgas
und Ansaugluft zu erreichen und damit die hohen Gastemperaturen
im Ansaug-Modul, wie sie beim Stand der Technik gegeben sind, von
vornherein zu vermeiden bzw. zu vermindern.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das Gas-Austrittsende
des Gasrohres in endlichem radialen Abstand von einem stromauf einer
Austrittsöffnung des Gasrohres mit der Atmosphäre
in Verbindung stehendem Mantelrohr umgeben ist oder aber dass in
der Mantelwandung des Gas-Austrittsendes des Gasrohres stromauf
einer Austrittsöffnung Lufteintrittsschlitze ausgebildet
sind. Auch in letzterem Fall kann der Endbereich des Abgasrohres
mit dem in seinem Mantel befindlichen Lufteintrittsöffnungen
durch ein mit radialem Abstand in diesem Bereich vorgesehenen Mantelrohr
umgeben sein und die Durchmischung von Abgas- und Ansaugluft in
diesem Falle innerhalb des Endbereichs des Abgasrohres durch die
die Schlitze eintretende Ansaugluft erfolgen und nicht wie bei der
vorher genannten konkreten Ausgestaltung in einem das Austrittsende
des Abgasrohres überragenden Abschnitt des Mantelrohres
unmittelbar nach Austritt des Abgases aus dem Abgasrohr.
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Um
das in ein Gehäuse des Ansaug-Moduls eintretende Ende des
Mantelrohres an existierende Ansaug-Module und deren Eintrittsöffnungen
für das rückgeführte Abgas anzupassen,
sieht eine Weiterbildung der erstgenannten konkreten Alternative
vor, dass das Mantelrohr stromab der Austrittsöffnung des
Abgasrohres verjüngt ist.
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Alternativ
hierzu kann vorgesehen sein, dass das Abgasrohr im Bereich seines
Austrittsendes gegenüber seinem Normdurchmesser verjüngt
ist und das das Gas-Austrittsende es Abgasrohres umgebende Mantelrohr
im Wesentlichen einen Querschnitt aufweist, der dem Normquerschnitt
des nicht verjüngten Hauptteils des Abgasrohres entspricht,
wodurch erreicht wird, dass die gesamte radiale Bauhöhe
bzw. der gesamte Querschnitt der erfindungsgemäßen
Vorrichtung trotz Vorsehung eines zusätzlichen Mantelrohres
Querabmessungen üblicher Abgasrohre nicht überschreitet.
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Zur
besseren Verwirbelung von Abgas- und Ansaugluft kann in bevorzugter
Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnung
des Abgasrohres gegenüber einer Symmetrieachse desselben
radial versetzt ist und/oder dass die Flächennormale der
Austrittsöffnung des Abgasrohres einen endlichen Winkel < 90° zur
Symmetrieachse des Abgasrohres einschließt.
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Auch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann an die
konkreten Platz- und Einbauverhältnisse in einen Motorraum
eines Fahrzeugs durchaus in einfacher Weise angepasst werden. So
kann vorgesehen sein, dass die Flächennormale eines Austrittsendes
des Mantelrohres zu seiner Symmetrieachse einen endlichen Winkel < 90° einschließt,
dass eine Austrittsöffnung des Mantelrohres radial zur
Symmetrieachse des Mantelrohres versetzt ist und/oder dass ein Austrittsende
des Mantelrohres gegenüber der durch seine Symmetrieachse
gegebenen Haupterstreckungsrichtung des Mantelrohres abgebogen ist.
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Zur
Verbesserung der Durchmischung, insbesondere bei einer Ausgestaltung
mit Schlitzen im Mantel des Endbereichs des Abgasrohres sieht die Erfindung
in bevorzugter Weiterbildung vor, dass das Austrittsende des Abgasrohres
im Querschnitt reduziert ist oder dass das Gas-Austrittsende des
Abgasrohres sich zur Austrittsöffnung hin verjüngt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen
erläutert sind. Dabei zeigen:
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1 eine
erste Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
eines Ansaug-Krümmers;
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2 eine
andere Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
eines Ansaug-Krümmers;
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3 eine
erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Abgasrückführung mit verjüngtem
Mantelrohr;
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4 eine
andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit verjüngtem Ende des Abgasrohres, ohne radiale
Erweiterung des Bauraumes;
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5 eine
Ausführungsform mit nicht axialem Austrittsende des Mantelrohres;
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6 eine
Ausführungsform mit nicht axialer Austrittsmündung
des Abgasrohres;
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7 eine
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit im Abgasrohr eingeschanzten Lufteintrittsschlitzen
mit axial parallel gerichteten Öffnungen;
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8 eine
Ausgestaltung entsprechend der 7 mit asymmetrisch
verjüngtem Abgasrohr;
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9 eine
Stirnseitendarstellung des Abgasrohres mit asymmetrischer Verjüngung
durch Eindellung des Rohres im Endbereich; und
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10 eine
Stirnseitendarstellung des Abgasrohres mit symmetrischer Verjüngung
des Austrittsmündung durch vierzählige Eindellungen.
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Die 1 zeigt
einen Ansaug-Krümmer 4, in den eine erfindungsgemäße
Vorrichtung mit einer am Austrittsende eines Abgasrohres 2 ausgebildeten
Injektordüse 2.1 über eine EGR-Glocke 5 im
Bereich der Krümmung 4.1 des Ansaug-Krümmers 4 axial
in diesen geführt ist. Mit dem Pfeil S ist die Strömungsrichtung
oder das Luft-Gas-Gemisch im Ansaug-Krümmer 4 angegeben.
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Die 2 zeigt
eine alternative Anordnung, bei der die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit Injektordüse 2.1 am Austrittsende
des Abgasrohres 2 weiter stromab senkrecht zur Achse des
Ansaug-Krümmers 4 in diesem Bereich in diesen
geführt ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasrückführung
mit Injektordüse kann im Einzelnen in der im Folgenden
beschriebenen Weise ausgeführt sein.
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Eine
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
Abgasrückführung weist ein mit der Austrittsseite
eines Verbrennungsmotors verbundenes Abgasrohr 2 und ein
dieses zumindest in seinem Endbereich oder Gas-Austrittsende 2.1 mit
endlichem Radialabstand umgebendes Mantelrohr 3 auf, das
im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 stromauf
der Austrittsöffnung 2.2 des Abgasrohres durch
zumindest eine Lufteintrittsöffnung 3.1 mit der Ansaugluft
in Verbindung steht, mit seinem Endabschnitt 3.2 sich stromab über
die Austrittsöffnung 2.2 des Abgasrohres 2 hinauserstreckt
und mit axialem Abstand stromab zur Austrittsöffnung 2.2 des
Abgasrohres 2 eine Austrittsöffnung 3.3 aufweist,
die in das Gehäuse eines Ansaug-Moduls eines Verbrennungsmotors,
beispielweise in Form eines Ansaug-Krümmers, führt.
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Die
Austrittsöffnung 2.2 des Abgasrohres 2 ist
gegenüber dessen Durchmesser über den größten
Teil seiner Länge mit einem geringeren Durchmesser und
damit als Düse ausgebildet, die mit dem umgebenden Mantelrohr 3,
das, wie gesagt, über eine Eintrittsöffnung 3.1 mit
der Atmosphäre in Verbindung steht, aufgrund des durch
das Abgasrohr 2 strömenden und aus dessen Öffnung 2.2 austretende Gases
als Injektordüse wirkt, wobei die Injektorwirkung durch
das Ansaugen der Ansaugluft im Ansaug-Modul bzw. -Krümmer
verstärkt wird.
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Während
bei der Ausgestaltung der 3 die radiale
Breite der gesamten Vorrichtung, insbesondere im Bereich der Eintrittsöffnung 3.1 des
Mantelrohres 3 über den radial Abmessungen des
Abgasrohres 2 liegt, zeigt die 4 eine Ausgestaltung,
bei der trotz Vorsehung eines Mantelrohres im Austrittsbereich der
rückgeführten Gase aus dem Abgasrohr 2 die
gesamten Radialabmessungen der Vorrichtung die des Abgasrohres 2 über
ihre Hauptlänge nicht überschreiten.
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Um
dies zu erreichen, ist das Abgasrohr 2 mit einem gegenüber
dem Querschnitt über seine Hauptlänge im Querschnitt
verminderten zylindrischen Endabschnitt 2.1 ausgebildet.
Das Mantelrohr 3 erstreckt sich lediglich über
die Länge des Endabschnitts 2.1 mit reduzierter/m
Querschnittsabmessung/Durchmesser des Abgasrohres 2 und
weist seinerseits eine Querabmessung bzw. einen Durchmesser auf,
die bzw. der dem des Abgasrohres 2 in seinem Hauptabschnitt 2a entspricht.
Auch hier ist die gesamte Anordnung als Injektordüse ausgebildet und
wirkt demgemäß.
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Bei
der Ausgestaltung der 5 entspricht die Ausgestaltung
des Abgasrohres 2 im Wesentlichen dem der 3.
Das Mantelrohr 3 ist in seinem Endbereich 3.2 vor
seiner Austrittsöffnung 3.3 gegenüber
der gemeinsamen Achse A von Abgasrohr 2 und Mantelrohr 3 abgebogen,
so dass die Flächennormale F der Austrittsöffnung 3.3 einen
endlichen Winkel zwischen 0 und 90°, im dargestellten Ausführungsbeispiel
von etwa 60° gegenüber der Erstreckungsrichtung
der Achse A, einschließt. Dies zeigt, dass auch bei der
erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Vorrichtung
zur Abgasrückführung mit Abgasrohr und umgebendem
stromauf mit der Atmosphäre verbundenem Mantelrohr der
Austritt des Gasgemisches weitgehend frei ist und damit der Anschluss
zum Ansaug-Modul bzw. -Krümmer in geeigneter Weise gewählt
werden kann.
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Bei
der Ausgestaltung der 6 entspricht das Mantelrohr 3 im
Wesentlichen dem der 3. Das Abgasrohr 2 weist
im Endbereich 2.1 zu seiner Austrittsöffnung 2.2 hin
eine Verjüngung auf. Darüber hinaus ist die Austrittsöffnung
asymmetrisch zur Symmetrieachse A von Abgasrohr 2 und Mantelrohr 3 versetzt
und im Übrigen weist die Flächennormale F' der
Austrittsöffnung 2.2 des Abgasrohres 2 gegenüber
der Symmetrieachse A einen endlichen Winkel im Bereich von 0 bis
90° auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
bei 45° liegt. Durch diese Ausgestaltung wird eine intensivere
Verwirbelung von Abgasen und über die Öffnung 3.1 eintretende
Ansaugluft und damit eine bessere Vermischung beider erreicht.
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Die 7 zeigt
eine einfache Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Abgasrückführung, bei der das Abgasrohr 2 im
Mantel seines Endbereichs 2 selbst mit über den
Umfang verteilten Lufteintrittsöffnungen 2.3 versehen
ist, wobei die Flächennormalen der Lufteintrittsöffnungen 2.3 im
Wesentlichen achsparallel, d. h. parallel zur Symmetrieachse A des
Abgasrohres 2 gerichtet sind und die Öffnungen 2.3 durch
mit Einkerbungen 2.4 verbundene Einschnitte im Mantelrohr
ausgebildet sind.
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Auch
hierdurch wird die Austrittsöffnung 2.2 des Abgasrohres 2 als
Injektordüse mit Injektorwirkung ausgebildet. Das Abgasrohr 2 kann
auch hier durch ein Mantelrohr umgeben sein, das dann gegebenenfalls
auf der Höhe der Lufteintrittsöffnungen 2.3 des
Abgasrohres 2 endet.
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Bei
der Ausgestaltung der 8 entspricht die Ausgestaltung
des Endbereichs 2.1 des Abgasrohres 2 grundsätzlich
dem der 5, insbesondere hinsichtlich
der Lufteintrittsöffnungen 2.3 mit den Einkerbungen 2.4.
Lediglich ist der Austrittsquerschnitt der Austrittsöffnung 2.2 gegenüber
den Querabmessungen des Rohres 2 in seinem Hauptbereich 2a reduziert
und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel in asymmetrischer
Weise zur Symmetrieachse A des Hauptbereichs 2a. Die Reduktion
des Querschnitts im Bereich der Austrittsöffnung 2.2 kann auch
symmetrisch zur Achse A erfolgen.
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Während
im Ausführungsbeispiel der 8 die Reduktion
des Querschnittsbereichs der Austrittsöffnung 2.2 durch
eine Verjüngung des Endbereichs 2.1 erfolgt, zeigen
die 7 und 8 Ausgestaltungen der Reduzierung
des Austrittsquerschnitts durch asymmetrische (9)
und vierzählige symmetrische Eindellungen 2.5 der
Mantelwandung des Abgasrohres 2 in seinem Endbereich 2.1 gegenüber dem
Hauptabschnitt 2a (10).
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- 1
- Abgasrückführung
- 2
- Abgasrohr
- 2.1
- Endbereich/Injektordüse
- 2.2
- Austrittsöffnung
- 2.3
- Lufteintrittsöffnung
- 2.4
- Einkerbungen
- 2.5
- Eindellungen
- 2a
- Hauptbereich
- 3
- Mantelrohr
- 3.1
- Lufteintrittsöffnung
- 3.2
- Endabschnitt
- 3.3
- Austrittsöffnung
- 4
- Ansaug-Krümmer
- 4.1
- Krümmung
- 5
- EGR-Glocke
- A
- Symmetrieachse
- F
- Flächennormale
- S
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005039732
A1 [0003]