DE102015012165B4 - Exhaust gas recirculation arrangement - Google Patents

Exhaust gas recirculation arrangement Download PDF

Info

Publication number
DE102015012165B4
DE102015012165B4 DE102015012165.0A DE102015012165A DE102015012165B4 DE 102015012165 B4 DE102015012165 B4 DE 102015012165B4 DE 102015012165 A DE102015012165 A DE 102015012165A DE 102015012165 B4 DE102015012165 B4 DE 102015012165B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
gas recirculation
flow
tract
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015012165.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102015012165A1 (en
Inventor
Jörg Fritzsche
Christoph Käppner
Jens Drückhammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102015012165.0A priority Critical patent/DE102015012165B4/en
Publication of DE102015012165A1 publication Critical patent/DE102015012165A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102015012165B4 publication Critical patent/DE102015012165B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

Abgasrückführanordnung (1) mit einer Abgasrückführstrecke (2) zum Transport von Abgas von einem Abgastrakt (10) zu einem Frischgastrakt (8) einer Verbrennungskraftmaschine (5), wobei das zugeführte Abgas an einer Abgasentnahmestelle (6) des Abgastraktes (10) abzweigbar ist, und die Abgasrückführstrecke (2) an einer Abgaszuführstelle (7) in den Frischgastrakt (8) mündet, wobei die Abgasrückführstrecke (2) mindestens einen Strömungsgleichrichter (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strömungsgleichrichter (14) vorgesehen sind, wobei der Abstand der Strömungsgleichrichter (14) eine halbe Wellenlänge einer durch die Druckpulsation entstehenden Welle im Abgasstrom beträgt, wobei einer der Strömungsgleichrichter (14) in einem Abstand von einer viertel Wellenlänge der Welle von der Abgasentnahmestelle (6) entfernt angeordnet ist, wobei die Wellenlänge sich aus dem Quotienten aus der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz der Druckpulsation ergibt, wobei die Wellenlänge und somit der Abstand der Strömungsgleichrichter derart gewählt wird, so dass die Wellenlänge einem niedrigen Drehzahlbereich unterhalb von 50 % einer Maximaldrehzahl entspricht, wobei mindestens einer der Strömungsgleichrichter (14) als Rückschlagventil ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation arrangement (1) with an exhaust gas recirculation path (2) for transporting exhaust gas from an exhaust tract (10) to a fresh gas tract (8) of an internal combustion engine (5), wherein the supplied exhaust gas can be branched off at an exhaust gas extraction point (6) of the exhaust tract (10), and the exhaust gas recirculation path (2) opens into the fresh gas tract (8) at an exhaust gas supply point (7), wherein the exhaust gas recirculation path (2) has at least one flow straightener (14), characterized in that several flow straighteners (14) are provided, wherein the distance of the flow straighteners (14) is half a wavelength of a wave in the exhaust gas flow caused by the pressure pulsation, wherein one of the flow straighteners (14) is arranged at a distance of a quarter wavelength of the wave from the exhaust gas extraction point (6), wherein the wavelength results from the quotient of the speed of sound and the frequency of the pressure pulsation, wherein the wavelength and thus the distance of the flow straighteners is selected such that the wavelength a low speed range below 50 % of a maximum speed, wherein at least one of the flow straighteners (14) is designed as a check valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust gas recirculation arrangement with the features of the preamble of patent claim 1.

Eine Abgasrückführanordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2011 117 089 A1 bekannt. Die Abgasrückführanordnung weist eine Abgasrückführstrecke auf. Die Abgasrückführstrecke dient zum Transport von Abgas von einem Abgastrakt zu einem Frischgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine. Das zugeführte Abgas wird an einer Abgasentnahmestelle des Abgastraktes mittels der Abgasrückführstrecke abgezweigt. Die Abgasrückführstrecke mündet an einer Abgaszuführstelle in den Frischgastrakt. Die Abgasrückführstrecke verbindet den Abgastrakt mit dem Frischgastrakt des Verbrennungsmotors. Zur Steuerung der Abgasrückführrate ist in der Abgasrückführleitung ein Abgasrückführventil vorhanden. Ferner ist es bekannt, einen Abgasrückführkühler in der Abgasrückführleitung zu verwenden. Der Abgasrückführkühler kann dabei mit einer Bypassleitung oder einem entsprechenden Bypassventil überbrückt sein. Die Zylinder des Verbrennungsmotors weisen jeweils unterschiedliche Abgasauslasszeiten auf, wodurch Druckschwankungen im Abgas entstehen. Abgasrückführung (AGR) ist eine Maßnahme zur Reduktion der Stickoxiden (NOX) der Emissionen. Bei der Verbrennung eines Kraftstoffluftgemisches im Brennraum eines Verbrennungsmotors werden die Kohlenwasserstoffmoleküle des Kraftstoffes mit Sauerstoff oxidiert. Wird nun dem Frischgas Abgas zugemischt, sinkt die Sauerstoffkonzentration des Gemisches. Um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen, wird aufgrund der geringeren Sauerstoffkonzentration weniger Kraftstoff eingespritzt. Demnach sinkt der Heizwert des Gemisches und dadurch auch die Reaktionsgeschwindigkeit und die Verbrennungstemperatur. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Stickoxidbildung hängt von der Verbrennungstemperatur ab. Daher bilden sich durch die Abgasrückführung weniger Stickoxide. Zum einen ist eine Niederdruckabgasrückführung bekannt, wobei die Entnahme nach der Abgasnachbehandlung erfolgt und die Einleitung in den Frischgastrakt vor einem Turboverdichter erfolgt. Bei einer Hochdruckabgasrückführung erfolgt die Entnahme des Abgases vor der Turbine des Turboladers und vor der Abgasnachbehandlung. Die Einleitung des Abgases erfolgt dabei hinter einem Ladeluftkühler und hinter einer Drosselklappe. Ferner sind auch Kombinationen einer Niederdruckabgasrückführung und einer Hochdruckabgasrückführung bekannt, diese werden als Mehrwegabgasrückführung bezeichnet.An exhaust gas recirculation arrangement is known, for example, from EN 10 2011 117 089 A1 known. The exhaust gas recirculation arrangement has an exhaust gas recirculation line. The exhaust gas recirculation line is used to transport exhaust gas from an exhaust tract to a fresh gas tract of an internal combustion engine. The supplied exhaust gas is branched off at an exhaust gas extraction point of the exhaust tract by means of the exhaust gas recirculation line. The exhaust gas recirculation line flows into the fresh gas tract at an exhaust gas feed point. The exhaust gas recirculation line connects the exhaust tract with the fresh gas tract of the internal combustion engine. An exhaust gas recirculation valve is present in the exhaust gas recirculation line to control the exhaust gas recirculation rate. It is also known to use an exhaust gas recirculation cooler in the exhaust gas recirculation line. The exhaust gas recirculation cooler can be bridged with a bypass line or a corresponding bypass valve. The cylinders of the internal combustion engine each have different exhaust gas outlet times, which cause pressure fluctuations in the exhaust gas. Exhaust gas recirculation (EGR) is a measure to reduce nitrogen oxide (NOX) emissions. When a fuel-air mixture is burned in the combustion chamber of an internal combustion engine, the hydrocarbon molecules of the fuel are oxidized with oxygen. If exhaust gas is now mixed with the fresh gas, the oxygen concentration of the mixture drops. In order to burn the fuel completely, less fuel is injected due to the lower oxygen concentration. The calorific value of the mixture therefore drops and so does the reaction rate and combustion temperature. The reaction rate of nitrogen oxide formation depends on the combustion temperature. Therefore, fewer nitrogen oxides are formed through exhaust gas recirculation. On the one hand, low-pressure exhaust gas recirculation is known, whereby the extraction takes place after the exhaust gas aftertreatment and the introduction into the fresh gas tract takes place before a turbo compressor. With high-pressure exhaust gas recirculation, the exhaust gas is extracted before the turbine of the turbocharger and before the exhaust gas aftertreatment. The exhaust gas is introduced behind an intercooler and behind a throttle valve. Combinations of low-pressure exhaust gas recirculation and high-pressure exhaust gas recirculation are also known; these are referred to as multi-way exhaust gas recirculation.

Im Stand der Technik ist ein selbstzirkulierende Kreislauf bekannt, wobei der selbstzirkulierende Kreislauf Schallenergie in einem Arbeitsgas nutzt, um eine Strömung in dem Arbeitsgas zu erzeugen. Die Strömung wird zum Transport von Wärmeenergie genutzt.A self-circulating circuit is known in the prior art, wherein the self-circulating circuit uses sound energy in a working gas to generate a flow in the working gas. The flow is used to transport thermal energy.

Aus der WO 2004/ 015 336 A1 ist ein selbstzirkulierender Kreislauf bekannt. Der selbstzirkulierende Kreislauf weist eine mit einem Arbeitsgas gefüllte Leitung auf. Als Arbeitsgas dient Helium. Es ist eine Druckpulsationsquelle in Form eines thermoakustischen Wandlers vorgesehen. Der thermoakustische Wandler weist einen Regenerator in einer Kammer auf, wobei die Kammer des thermoakustischen Wandlers mit den beiden Enden der Leitung des selbstzirkulierenden Kreislaufes verbunden ist. In der Kammer wird mittels des Regenerators eine Druckpulsation erzeugt, die auf das Arbeitsgas in den Leitungen übertragen wird. Die Druckpulsation speist somit Schallenergie in das Arbeitsgas ein. Die Schallenergie ist dabei insbesondere in stehenden Wellen und/oder in fortschreitende Wellen in der Leitung gespeichert. In der Leitung ist ferner mindestens eine akustische Diode ausgebildet oder angeordnet. Mittels der akustischen Diode wird die Druckpulsation in eine gerichtete Strömung des Arbeitsgases gewandelt. Diese Strömung des Arbeitsgases in dem Kreislauf kann zum Transport von Wärmeenergie genutzt werden. Die Wärmeenergie kann nun an einer Stelle des selbstzirkulierenden Kreislaufes entnommen und an einer weiteren Stelle zugeführt werden. Beispielsweise kann an einer von dem Regenerator beabstandeten Stelle ein Arbeitsfluid mit der Außenseite der Leitung in Kontakt stehen, wobei an dieser Stelle Wärme zugeführt wird und an eine Heißseite des Regenerators weitergeleitet wird. Mittels des selbstzirkulierenden Kreislaufs ist es daher möglich, Wärmeenergie zwischen dem thermoakustischen Wandler und dem Arbeitsfluid zu transportieren.From the WO 2004/ 015 336 A1 A self-circulating circuit is known. The self-circulating circuit has a line filled with a working gas. Helium is used as the working gas. A pressure pulsation source in the form of a thermoacoustic converter is provided. The thermoacoustic converter has a regenerator in a chamber, the chamber of the thermoacoustic converter being connected to the two ends of the line of the self-circulating circuit. In the chamber, a pressure pulsation is generated by means of the regenerator, which is transferred to the working gas in the lines. The pressure pulsation thus feeds sound energy into the working gas. The sound energy is stored in particular in standing waves and/or in progressive waves in the line. At least one acoustic diode is also formed or arranged in the line. The pressure pulsation is converted into a directed flow of the working gas by means of the acoustic diode. This flow of the working gas in the circuit can be used to transport thermal energy. The thermal energy can now be taken from one point in the self-circulating circuit and fed to another point. For example, a working fluid can be in contact with the outside of the line at a point spaced from the regenerator, with heat being supplied at this point and passed on to a hot side of the regenerator. By means of the self-circulating circuit, it is therefore possible to transport thermal energy between the thermoacoustic transducer and the working fluid.

Als Antrieb des selbstzirkulierenden Kreislaufs wird ein thermoakustische Wandler einer thermoakustischen Maschine verwendet.A thermoacoustic transducer of a thermoacoustic machine is used to drive the self-circulating circuit.

Aus der WO 2014/043790 A1 ist eine thermoakustische Maschine mit einem thermoakustischen Wandler und mit einem mechanischen Wandler bekannt. Der thermoakustische Wandler und der mechanische Wandler sind über zwei Verbindungsleitungen verbunden. Als Arbeitsgas der thermoakustischen Maschine dient Helium. Mittels des thermoakustischen Wandlers ist Wärmeenergie in akustische Energie wandelbar oder akustische Energie des Arbeitsgases in Wärmeenergie wandelbar. Der thermoakustische Wandler weist einen Regenerator mit einer Heißseite und mit einer Kaltseite auf, wobei der Regenerator jeweils über einen Wärmeübertrager einerseits mit einer Wärmequelle und andererseits mit einer Wärmesenke verbunden ist, so dass ein Temperaturgradient zwischen der Heißseite des Regenerators und einer Kaltseite des Regenerators entsteht. Der Regenerator weist insbesondere eine feinmaschige Struktur mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeit auf. Diese Struktur steht mit dem Arbeitsgas in Kontakt. Entsprechende kleine Kanäle in dieser Struktur weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als die thermische Eindringtiefe des Arbeitsgases in den Kanälen ist, so dass die Gasbewegung in der thermischen Grenzschicht erfolgt und ein besonders guter Wärmeaustausch mit der Struktur erfolgt. Die Temperatur des Arbeitsgases entspricht dabei lokal der Temperatur des Regenerators. Die eine Verbindungsleitung verbindet die Heißseite des Regenerators mit dem mechanischen Wandler und die andere Verbindungsleitung verbindet die Kaltseite des Regenerators mit dem mechanischen Wandler. Der mechanische Wandler weist zwei Kammern auf, wobei die beiden Kammern durch eine Membran voneinander getrennt sind und jeweils mit einer der Verbindungsleitungen verbunden sind. Mittels des thermoakustischen Wandlers ist Wärmeenergie in Schallenergie wandelbar. Hierbei entsteht eine Druckpulsation des Arbeitsgases. Die Druckpulsation wird über die Verbindungsleitungen an den mechanischen Wandler übertragen. Die Membran wird hierdurch ausgelenkt. Es ist nun bekannt, diese Membran mit einem Stößel derart zu koppeln, so dass die mechanische Energie der Membran über einen Lineargenerator in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dies ermöglicht es, die akustische Energie in elektrische Energie zu wandeln.From the WO 2014/043790 A1 A thermoacoustic machine with a thermoacoustic converter and a mechanical converter is known. The thermoacoustic converter and the mechanical converter are connected via two connecting lines. Helium serves as the working gas of the thermoacoustic machine. By means of the thermoacoustic converter, thermal energy can be converted into acoustic energy or acoustic energy of the working gas can be converted into thermal energy. The thermoacoustic converter has a regenerator with a hot side and a cold side, whereby the regenerator is connected via a heat exchanger on the one hand to a heat source and on the other hand to a heat sink, so that a temperature gradient between the hot side of the regenerator and a cold side of the regenerator. The regenerator has a fine-meshed structure with poor thermal conductivity. This structure is in contact with the working gas. Small channels in this structure have a diameter that is smaller than the thermal penetration depth of the working gas in the channels, so that the gas movement takes place in the thermal boundary layer and a particularly good heat exchange with the structure takes place. The temperature of the working gas corresponds locally to the temperature of the regenerator. One connecting line connects the hot side of the regenerator with the mechanical transducer and the other connecting line connects the cold side of the regenerator with the mechanical transducer. The mechanical transducer has two chambers, whereby the two chambers are separated from one another by a membrane and are each connected to one of the connecting lines. Heat energy can be converted into sound energy using the thermoacoustic transducer. This creates a pressure pulsation in the working gas. The pressure pulsation is transmitted to the mechanical transducer via the connecting lines. This causes the membrane to deflect. It is now known to couple this membrane with a tappet in such a way that the mechanical energy of the membrane can be converted into electrical energy via a linear generator. This makes it possible to convert the acoustic energy into electrical energy.

Aus der gattungsbildenden JP 2012-52 450 A ist eine Abgasrückführstrecke zum Transport von Abgas von einem Abgastrakt zu einem Frischgastrakt bekannt. In der EGR-Strecke 12 bzw. Abgasrückführstrecke ist ein Strömungsgleichrichter in Form einer Fluiddiode angeordnet. Die Fluiddiode weist keine bewegbaren Teile auf. Bei der Diode handelt es sich entweder um eine „Scrolldiode“ oder um eine „Vortexdiode“ handeln kann. Der Strömungswiderstand ist vom Frischgastrakt zum Abgastrakt gesehen größer als in der entgegengesetzten Richtung.From the genre-forming JP 2012-52 450 A An exhaust gas recirculation line for transporting exhaust gas from an exhaust tract to a fresh gas tract is known. A flow straightener in the form of a fluid diode is arranged in the EGR line 12 or exhaust gas recirculation line. The fluid diode has no moving parts. The diode is either a "scroll diode" or a "vortex diode". The flow resistance is greater from the fresh gas tract to the exhaust tract than in the opposite direction.

Aus der US 2007 / 0 271 919 A1 ist bekannt, ein EGR-Ventil durch eine aerodynamische Diode zu ersetzen. Die Diode soll in geräuscharmen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Die Diode besteht im Wesentlichen aus einer trompetenförmigen Verjüngung, die in Richtung des Krümmers verjüngt ist. Die Diode ist nahe des Krümmers angeordnet.From the US 2007 / 0 271 919 A1 It is known to replace an EGR valve with an aerodynamic diode. The diode is intended for use in low-noise combustion engines. The diode essentially consists of a trumpet-shaped taper that tapers towards the manifold. The diode is arranged close to the manifold.

Aus der JP 2011-99 375 A ist die Verwendung eines EGR-Ventils, eines EGR-Kühlers und eines Katalysators in einer Abgasrückführstrecke bekannt. Der Katalysator soll Pulsation reduzierende Bereiche aufweisen.From the JP 2011-99 375 A The use of an EGR valve, an EGR cooler and a catalyst in an exhaust gas recirculation line is known. The catalyst should have pulsation-reducing areas.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Abgasrückführanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die Abgasrückführung verbessert ist.The invention is therefore based on the object of designing and developing the exhaust gas recirculation arrangement mentioned at the outset in such a way that the exhaust gas recirculation is improved.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Abgasrückführanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Abgasrückführstrecke weist mehrere Strömungsgleichrichter auf. Die Verbrennungskraftmaschine erzeugt zyklische Druckschwankungen im Abgas. Die zyklischen Druckschwankungen werden durch die unterschiedlichen Abgasauslasszeiten für jeden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine hervorgerufen. Diese Druckschwankungen stellen akustische Energie dar, wobei die akustische Energie mittels des mindestens einen Strömungsgleichrichters in der Abgasrückführstrecke nun genutzt wird, um einen gerichteten Abgasmassenstrom entlang der Abgasrückführstrecke zu erzeugen. Hierdurch kann ein Gegendruck in der Abgasrückführstrecke zumindest vermindert werden. Der gerichtete Abgasmassenstrom wird bei der Erfindung zumindest zum Teil dadurch erzeugt, dass die Druckpulsationen genutzt werden, um mittels der Strömungsgleichrichter einen von der Abgasentnahmestelle zur Abgaszuführstelle gerichteten Abgasmassenstrom zu erzeugen. Es ist denkbar, dass zusätzlich durch eine Abgasklappe ein Druckunterschied zwischen der Abgasentnahmestelle und der Abgaszuführstelle erzeugt wird, wobei jedoch durch die Strömungsgleichrichter der Gegendruck durch die Abgasklappe im Abgastrakt verminderbar ist.This problem underlying the invention is now solved by an exhaust gas recirculation arrangement with the features of patent claim 1. The exhaust gas recirculation path has several flow straighteners. The internal combustion engine generates cyclical pressure fluctuations in the exhaust gas. The cyclical pressure fluctuations are caused by the different exhaust gas outlet times for each cylinder of the internal combustion engine. These pressure fluctuations represent acoustic energy, whereby the acoustic energy is now used by means of the at least one flow straightener in the exhaust gas recirculation path to generate a directed exhaust gas mass flow along the exhaust gas recirculation path. As a result, a back pressure in the exhaust gas recirculation path can at least be reduced. In the invention, the directed exhaust gas mass flow is generated at least in part by using the pressure pulsations to generate an exhaust gas mass flow directed from the exhaust gas extraction point to the exhaust gas supply point by means of the flow straighteners. It is conceivable that an exhaust flap can additionally generate a pressure difference between the exhaust gas extraction point and the exhaust gas supply point, although the flow straighteners can reduce the counterpressure in the exhaust tract through the exhaust flap.

Es sind mehrere Strömungsgleichrichter, insbesondere zwei Strömungsgleichrichter vorhanden.There are several flow straighteners, in particular two flow straighteners.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der mindestens eine Strömungsgleichrichter als akustische Diode ausgebildet. Die akustische Diode weist vorzugsweise eine Verengung auf, wobei die akustische Diode ausgehend von der Verengung in Richtung der Abgasentnahmestelle sich derart erweitert, dass bei einer Rückströmung aufgrund der Druckpulsation Verwirbelungen entstehen. Von der Verengung in Richtung der Abgaszuführstelle erweitert sich der Querschnitt der akustischen Diode langsamer, so dass hier insbesondere keine oder weniger Verwirbelungen entstehen und somit eine Vorzugsrichtung für den Abgas-Massenstrom gegeben ist, da in Richtung der Abgaszuführstelle, d.h. in Richtung des Frischgastraktes die Bewegung des Abgasmassenstroms weniger stark durch Verwirbelungen gebremst wird.In a particularly preferred embodiment, the at least one flow straightener is designed as an acoustic diode. The acoustic diode preferably has a constriction, wherein the acoustic diode widens from the constriction in the direction of the exhaust gas extraction point in such a way that turbulences arise in the event of a backflow due to the pressure pulsation. From the constriction in the direction of the exhaust gas supply point, the cross section of the acoustic diode widens more slowly, so that in particular no or fewer turbulences arise here and thus a preferred direction for the exhaust gas mass flow is provided, since the movement of the exhaust gas mass flow is slowed down less by turbulence in the direction of the exhaust gas supply point, i.e. in the direction of the fresh gas tract.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist mindestens einer der Strömungsgleichrichter als Rückschlagventil ausgebildet. Das Rückschlagventil ermöglicht, dass ein Abgasstrom von dem Abgastrakt zu dem Frischgastrakt geleitet wird. Mittels des Rückschlagventils werden lokale durch die Druckschwankungen hervorgerufene Rückströmungen zumindest vermindert, wodurch die akustische Energie im Abgas genutzt wird, um eine gerichtete Strömung in der Abgasrückführstrecke zu erzeugen.In the embodiment according to the invention, at least one of the flow straighteners is designed as a check valve. The check valve enables an exhaust gas flow to be directed from the exhaust tract to the fresh gas tract. By means of the By using a check valve, local backflows caused by pressure fluctuations are at least reduced, whereby the acoustic energy in the exhaust gas is used to generate a directed flow in the exhaust gas recirculation line.

Es ist denkbar, dass wenn mehrere Strömungsgleichrichter vorhanden sind, einer der Strömungsgleichrichter als akustische Diode und einer als Rückschlagventil ausgebildet ist oder beide Strömungsgleichrichter als Rückschlagventil ausgebildet sind.It is conceivable that if several flow straighteners are present, one of the flow straighteners is designed as an acoustic diode and one as a check valve or both flow straighteners are designed as check valves.

In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist mindestens einer der Strömungsgleichrichter in einem Abstand von einer viertel Wellenlänge von der Abgasentnahmestelle angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Hierdurch ist die Geschwindigkeitsamplitude von der Position des Strömungsgliedrichter maximal. Der Abstand beträgt somit ein Viertel der Wellenlänge der durch die Druckpulsation entstehenden Welle im Abgasstrom. Diese Wellenlänge hängt von der Schallgeschwindigkeit und von der Frequenz der Druckpulsation ab. Die Wellenlänge ergibt sich hierbei aus dem Quotienten aus der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz der Druckpulsation. Beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine schwankt die Drehzahl und somit auch die Frequenz der Druckpulsation. Die Wellenlänge liegt im Bereich zwischen einer oberen Wellenlänge und einer unteren Wellenlänge, wobei die größere, obere Wellenlänge einer niederfrequenteren Druckpulsation und in die kleine untere Wellenlänge einer Druckpulsation mit einer höheren Frequenz entspricht. Es ist die Wellenlänge und damit der Abstand der Strömungsgleichrichter derart gewählt, so dass die Wellenlänge eher einem niedrigen Drehzahlbereich entspricht. Ferner hängt die Stärke der Druckpulsation davon ab, ob eine hohe Last oder eine niedrige Last anliegt. In den niedrigen Drehzahlbereichen treten größere Druckschwankungen auf, die zur Gleichrichtung mittels des mindestens einen Strömungsgleichrichters gut geeignet sind. Die Amplitude der Druckschwankungen in dem niedrigen Drehzahlbereich ist größer als die Amplitude der Druckschwankungen im höheren Drehzahlbereich. Der niedrige Drehzahlbereich liegt unterhalb 50% der Maximaldrehzahl .In the embodiment according to the invention, at least one of the flow straighteners is arranged or designed at a distance of a quarter of a wavelength from the exhaust gas extraction point. This means that the speed amplitude from the position of the flow straightener is at a maximum. The distance is therefore a quarter of the wavelength of the wave in the exhaust gas flow caused by the pressure pulsation. This wavelength depends on the speed of sound and the frequency of the pressure pulsation. The wavelength is the result of the quotient of the speed of sound and the frequency of the pressure pulsation. When the internal combustion engine is in operation, the speed and thus the frequency of the pressure pulsation fluctuates. The wavelength lies in the range between an upper wavelength and a lower wavelength, with the larger, upper wavelength corresponding to a lower frequency pressure pulsation and the smaller, lower wavelength corresponding to a pressure pulsation with a higher frequency. The wavelength and thus the distance of the flow straighteners is selected such that the wavelength corresponds more to a low speed range. Furthermore, the strength of the pressure pulsation depends on whether a high load or a low load is present. In the low speed ranges, larger pressure fluctuations occur, which are well suited to rectification by means of at least one flow straightener. The amplitude of the pressure fluctuations in the low speed range is larger than the amplitude of the pressure fluctuations in the higher speed range. The low speed range is below 50% of the maximum speed.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist die Entnahmestelle vor einer Turbine eines Abgasturboladers angeordnet. Dies hat den Vorteil, da die Druckschwankungen vor der Turbine des Abgasturboladers größer als hinter, d.h. stromabwärts der Turbine des Abgasturboladers sind, wodurch die Gleichrichtung mittels zumindest eines Strömungsgleichrichters besonders gut ausgenutzt ist. Bei der Abgasrückführanordnung kann es sich insbesondere um eine Hochdruckabgasrückführanordnung handeln oder um eine Mehrwegabgasrückführanordnung, wobei eine Kombination aus einer Nieder- und Hochdruckabgasführung erfolgt.In a further preferred embodiment, the extraction point is arranged in front of a turbine of an exhaust gas turbocharger. This has the advantage that the pressure fluctuations in front of the turbine of the exhaust gas turbocharger are greater than behind, i.e. downstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger, whereby the rectification by means of at least one flow straightener is particularly well utilized. The exhaust gas recirculation arrangement can in particular be a high-pressure exhaust gas recirculation arrangement or a multi-way exhaust gas recirculation arrangement, with a combination of low-pressure and high-pressure exhaust gas routing.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Abgasrückführanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.There are now a number of possibilities for designing and developing the exhaust gas recirculation arrangement according to the invention. For this purpose, reference may first be made to the patent claims subordinate to patent claim 1. A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing and the associated description.

In der Zeichnung zeigt:

  • 1 in einer stark schematischen Darstellung eine Abgasrückführanordnung einer Verbrennungskraftmaschine,
  • 2 in einem schematischen Diagramm eine Druckpulsation aufgetragen über einem Kurbelwellenwinkel in einem Abgasstrom an einer Entnahmestelle, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last betrieben wird,
  • 3 in einem schematischen Diagramm eine Druckpulsation aufgetragen über einem Kurbelwellenwinkel an der Entnahmestelle, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit einer niedrigen Drehzahl und einer kleinen Last betrieben wird,
  • 4 in einem schematischen Diagramm eine weitere Druckpulsation aufgetragen über einem Kurbelwellenwinkel, wobei nun die Verbrennungskraftmaschine mit hoher Drehzahl und hoher Last betrieben wird, und
  • 5 in einem schematischen Diagramm eine weitere Druckpulsation aufgetragen über einem Kurbelwellenwinkel, wobei hierbei die Verbrennungskraftmaschine mit hoher Drehzahl und kleiner Last betrieben wird.
In the drawing shows:
  • 1 in a highly schematic representation of an exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine,
  • 2 in a schematic diagram, a pressure pulsation plotted against a crankshaft angle in an exhaust gas flow at a sampling point, wherein the internal combustion engine is operated at a low speed and a high load,
  • 3 in a schematic diagram a pressure pulsation plotted against a crankshaft angle at the sampling point, with the internal combustion engine operating at a low speed and a small load,
  • 4 in a schematic diagram, a further pressure pulsation plotted against a crankshaft angle, with the internal combustion engine now operating at high speed and high load, and
  • 5 in a schematic diagram, a further pressure pulsation plotted against a crankshaft angle, whereby the internal combustion engine is operated at high speed and low load.

In 1 ist eine Abgasrückführanordnung 1 mit einer Abgasrückführstrecke 2 gut zu erkennen. Die Abgasrückführstrecke 2 dient zum Transport von Abgas von einem Abgasauslass 3 zu einem Frischgaseinlass 4 einer Verbrennungskraftmaschine 5. Das rückgeführte Abgas wird an einer Abgasentnahmestelle 6 in die Abgasrückführstrecke 2 abgezweigt beziehungsweise ist entsprechend abzweigbar. Der Frischgaseinlass 4 wird über einen Frischgastrakt 8 mit Frischgas versorgt. Der Frischgastrakt 8 transportiert dabei vor der Abgaszuführstelle 7 einen Frischgasstrom. Stromabwärts der Abgaszuführstelle 7 wird in den Frischgastrakt 8 zusätzlich das rückgeführte Abgas transportiert. Der zugeführte Frischgasstrom kann als ṁ Luft bezeichnet werden. Der rückgeführte Abgasstrom kann mit ṁAGR bezeichnet werden. An dem Abgasauslass 3 wird das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 5 in den Abgastrakt 9 eingeleitet. Vor der Abgasentnahmestelle 6 führt der Abgastrakt 9 den Abgasstrom ṁ Abg hinter der Abgasentnahmestelle 6 führt der Abgastrakt 9 den Abgasstrom ṁ Abg abzüglich des rückgeführten Abgases ṁ AGR.In 1 an exhaust gas recirculation arrangement 1 with an exhaust gas recirculation section 2 can be clearly seen. The exhaust gas recirculation section 2 serves to transport exhaust gas from an exhaust outlet 3 to a fresh gas inlet 4 of an internal combustion engine 5. The recirculated exhaust gas is branched off into the exhaust gas recirculation section 2 at an exhaust gas extraction point 6 or can be branched off accordingly. The fresh gas inlet 4 is supplied with fresh gas via a fresh gas tract 8. The fresh gas tract 8 transports a fresh gas flow upstream of the exhaust gas supply point 7. Downstream of the exhaust gas supply point 7, the recirculated exhaust gas is also transported into the fresh gas tract 8. The supplied fresh gas flow can be referred to as ṁ air . The recirculated exhaust gas flow can be referred to as ṁ AGR . At the exhaust outlet 3, the exhaust gas of the internal combustion engine 5 is introduced into the exhaust tract 9. Upstream of the exhaust gas extraction point 6, the exhaust tract 9 guides the exhaust gas flow ṁ Abg behind the exhaust gas extraction point 6, the exhaust tract 9 carries the exhaust gas flow ṁ Abg minus the recirculated exhaust gas ṁ AGR .

Es ist ein Abgasturbolader 10 vorhanden. Der Abgasturbolader 10 weist eine Turbine 11 auf, wobei die Turbine 11 in dem Abgastrakt 9 angeordnet ist. Die Abgasentnahmestelle 6 ist hier vor der Turbine 11 angeordnet. Die Turbine 11 ist über eine Welle 12 mit einem Verdichter 13 des Abgasturboladers 10 verbunden. Die Turbine 11 treibt über die Welle 12 den Verdichter 13 an. Der Verdichter 13 ist im Frischgastrakt 8 angeordnet. Vorzugsweise ist die Abgaszuführstelle 7 stromabwärts des Verdichters 13 des Abgasturboladers 10 angeordnet.An exhaust gas turbocharger 10 is present. The exhaust gas turbocharger 10 has a turbine 11, wherein the turbine 11 is arranged in the exhaust gas tract 9. The exhaust gas extraction point 6 is arranged here in front of the turbine 11. The turbine 11 is connected to a compressor 13 of the exhaust gas turbocharger 10 via a shaft 12. The turbine 11 drives the compressor 13 via the shaft 12. The compressor 13 is arranged in the fresh gas tract 8. The exhaust gas supply point 7 is preferably arranged downstream of the compressor 13 of the exhaust gas turbocharger 10.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Abgasrückführstrecke 2 mindestens einen Strömungsgleichrichter 14 aufweist.The disadvantages mentioned at the beginning are now avoided by the exhaust gas recirculation section 2 having at least one flow straightener 14.

Durch den Einsatz des mindestens einen Strömungsgleichrichters 14 werden diese Druckschwankungen ausgenutzt, um entlang der Abgasrückführstrecke 2 eine gerichtete Strömung zu erzeugen. Durch die in die Abgasrückführstrecke 2 eingebrachten Strömungsgleichrichter 14 werden dementsprechend Druckpulsationen genutzt, um einen gerichteten Massenstrom zu erzeugen. Hierdurch wird ein erhöhter Gegendruck im Abgastrakt 10 vermieden. Gegebenenfalls kann eine Abgasklappe eingespart werden. Der Strömungsgleichrichter 14 ist insbesondere als akustische Diode 15 ausgebildet. Alternativ könnte der Strömungsgleichrichter 14 als Rückschlagventil ausgebildet sein. In nicht erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist genau ein Strömungsgleichrichter 14 vorgesehen. By using at least one flow straightener 14, these pressure fluctuations are exploited to generate a directed flow along the exhaust gas recirculation path 2. The flow straighteners 14 introduced into the exhaust gas recirculation path 2 use pressure pulsations to generate a directed mass flow. This avoids increased back pressure in the exhaust tract 10. If necessary, an exhaust flap can be omitted. The flow straightener 14 is designed in particular as an acoustic diode 15. Alternatively, the flow straightener 14 could be designed as a check valve. In a non-inventive embodiment, exactly one flow straightener 14 is provided.

Erfindungsgemäß sind jedoch auch Ausgestaltungen möglich, in denen mehrere Strömungsgleichrichter 14 in der Abgasrückführstrecke 2 angeordnet oder ausgebildet sind.However, according to the invention, embodiments are also possible in which several flow straighteners 14 are arranged or formed in the exhaust gas recirculation path 2.

Die Abgasrückführstrecke 2 weist eine erste Leitung 16, ein Bauteil 17 mit einem größeren Volumen als die erste Leitung 16 und eine zweite Leitung 18 auf. Das Bauteil 17 kann insbesondere als Abgaskühler 19 ausgebildet sein. Zumindest ein Strömungsgleichrichter 14 ist am Eingang des Bauteils 17 angeordnet.The exhaust gas recirculation path 2 has a first line 16, a component 17 with a larger volume than the first line 16 and a second line 18. The component 17 can be designed in particular as an exhaust gas cooler 19. At least one flow straightener 14 is arranged at the inlet of the component 17.

Der Abstand zwischen diesem Strömungsgleichrichter 14 und der Abgasentnahmestelle 6 beträgt vorzugsweise eine viertel Wellenlänge. Hierdurch ist der Strömungsgleichrichter 14 an einer Position mit einer maximalen Geschwindigkeitsamplitude angeordnet. In der Abgasrückführstrecke 2 stromabwärts der Abgasentnahmestelle 6 werden durch die Druckpulsationen im Abgastrakt 9 stehende Wellen bzw. es wird eine stehende Welle angeregt. Diese stehende Welle entsteht insbesondere dadurch, dass die Leitung 16 zwischen der Abgasentnahmestelle 6 und dem Bauteil 17, nämlich dem Abgaskühler 19 genau auf einer Wellenlänge oder eines vielfachen einer Wellenlänge entspricht, oder, indem sich ein ausreichend großes Gasvolumen nach einer viertel Wellenlänge an die Leitung 16 in Form des Bauteiles 17 anschließt. Eine stehende Welle hat bei einer viertel Wellenlänge ihre größte Geschwindigkeitsamplitude. Die Position mit einer maximal Geschwindigkeitsamplitude sind die bevorzugten Positionen für die Strömungsgleichrichter 14 bzw. für die akustischen Dioden 15.The distance between this flow straightener 14 and the exhaust gas extraction point 6 is preferably a quarter wavelength. As a result, the flow straightener 14 is arranged at a position with a maximum speed amplitude. In the exhaust gas recirculation path 2 downstream of the exhaust gas extraction point 6, standing waves are generated or a standing wave is excited by the pressure pulsations in the exhaust tract 9. This standing wave is created in particular by the line 16 between the exhaust gas extraction point 6 and the component 17, namely the exhaust gas cooler 19, being exactly on one wavelength or a multiple of a wavelength, or by a sufficiently large gas volume connecting to the line 16 in the form of the component 17 after a quarter wavelength. A standing wave has its greatest speed amplitude at a quarter wavelength. The position with a maximum speed amplitude are the preferred positions for the flow straighteners 14 or for the acoustic diodes 15.

In bevorzugter Ausgestaltung ist nun die akustische Diode 15 an dem Bauteil 15, nämlich an dem Einlass des Bauteil 15 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Länge der Leitung 16 minimiert ist, wodurch Reibungsverluste in der Leitung 16 vermindert sind, da die Gesamtlänge der Leitung 16 hierbei minimal ist. Ob und wie stark die Druckpulsation auf die stromabwärts des Bauteils 17 angeordnete Leitung 18 übertragen werden, hängt unter anderem von der Geometrie der Ausgestaltung des Bauteils 17, nämlich des Abgaskühlers 19 ab.In a preferred embodiment, the acoustic diode 15 is arranged on the component 15, namely at the inlet of the component 15. This has the advantage that the length of the line 16 is minimized, which reduces friction losses in the line 16, since the total length of the line 16 is minimal. Whether and how strongly the pressure pulsation is transmitted to the line 18 arranged downstream of the component 17 depends, among other things, on the geometry of the design of the component 17, namely the exhaust gas cooler 19.

Es ist möglich, dass in der vor dem Bauteil 17 angeordneten Leitung 16 zwei Strömungsgleichrichter 14 (nicht dargestellt) vorhanden sind, oder das bspw. ein Strömungsgleichrichter 14 in der ersten Leitung 16 und ein weiterer Strömungsgleichrichter (nicht dargestellt) in der zweiten Leitung 18 vorhanden ist, wenn sich die stehende Welle aufgrund der Geometrie des Bauteils 17 in die zweite Leitung fortsetzt. Die Länge der ersten Leitung 16 entspricht einer viertel Wellenlänge. Die Wellenlänge kann durch den Quotienten aus der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz der Druckpulsation berechnet werden.It is possible that there are two flow straighteners 14 (not shown) in the line 16 arranged in front of the component 17, or that there is, for example, one flow straightener 14 in the first line 16 and another flow straightener (not shown) in the second line 18 if the standing wave continues into the second line due to the geometry of the component 17. The length of the first line 16 corresponds to a quarter of a wavelength. The wavelength can be calculated using the quotient of the speed of sound and the frequency of the pressure pulsation.

Es ist denkbar, dass in der Abgasrückführstrecke ein AGR-Ventil (nicht dargestellt) angeordnet ist, um den Abgasstrom entlang der Abgasrückführstrecke 2 zu steuern beziehungsweise zu regeln. In alternativer Ausgestaltung ist es denkbar, dass eine separate Regelung oder Steuerung des Massenstroms entlang der AGR-Strecke 2 verzichtet wird, was den Vorteil hat, dass keine Kosten für ein AGR-Ventil oder dergleichen anfallen.It is conceivable that an EGR valve (not shown) is arranged in the exhaust gas recirculation path in order to control or regulate the exhaust gas flow along the exhaust gas recirculation path 2. In an alternative embodiment, it is conceivable that a separate regulation or control of the mass flow along the EGR path 2 is dispensed with, which has the advantage that no costs are incurred for an EGR valve or the like.

In den 2 bis 4 sind nun unterschiedliche Druckpulsationen 20, 21, 22 und 23 über dem Kurbelwellenwinkel phi aufgetragen. Die Strömungsgleichrichtung funktioniert umso besser, je mehr die Druckpulsation durch eine Sinus- und Kosinusfunktion angenähert werden kann. Die Strömungsgleichrichtung funktioniert ebenfalls besonders gut, je größer die Amplitude der Druckschwankung ist. Die beiden Druckkurven 20 und 21 sind bei niedriger Drehzahl aufgenommen worden. Die beiden Druckkurven 22 und 23 sind bei hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 5 aufgenommen worden. Die beiden Druckkurven 20 und 22 zeigen jeweils die Druckpulsationen, wenn an der Verbrennungskraftmaschine 5 eine hohe Last anliegt. Gut zu erkennen ist, dass bei niedriger Drehzahl die Amplitude der Druckkurve 20 größer ist als die Amplitude der Druckkurve 22 bei einer hohen Drehzahl. Im Vergleich der beiden Druckkurven 20 und 21 ist zu erkennen, dass bei kleiner Last die Maximalamplitude in der Schwingung verringert, aber dafür eine zusätzliche Schwingung die Grundschwingung überlagert.In the 2 to 4 Now different pressure pulsations 20, 21, 22 and 23 are plotted against the crankshaft angle phi. The flow rectification works better the more the pressure pulsation can be approximated by a sine and cosine function. The flow rectification also works particularly well the larger the amplitude of the pressure fluctuation. The two pressure curves 20 and 21 are at low speed. The two pressure curves 22 and 23 were recorded at high speeds of the internal combustion engine 5. The two pressure curves 20 and 22 each show the pressure pulsations when a high load is applied to the internal combustion engine 5. It is easy to see that at low speeds the amplitude of the pressure curve 20 is greater than the amplitude of the pressure curve 22 at a high speed. When comparing the two pressure curves 20 and 21 it can be seen that at low loads the maximum amplitude in the oscillation is reduced, but an additional oscillation is superimposed on the basic oscillation.

Bei hohen Drehzahlen (vgl. 4 und 5) ist die Amplitude der Druckschwankungen kleiner als bei niedrigen Drehzahlen.At high speeds (cf. 4 and 5 ) the amplitude of the pressure fluctuations is smaller than at low speeds.

Aus den 2 bis 5 ist gut ersichtlich, dass damit bei niedriger Drehzahl und hoher Last (Vgl. 2) die Strömungsgleichrichtung entlang der Abgasrückführstrecke 2 am besten funktioniert, gefolgt von der Strömungsgleichrichtung bei hoher Drehzahl und hoher Last (Vgl. 4), da hierbei die Druckpulsation am ehesten einer Sinus- oder Kosinusfunktion entspricht. Bei niedriger Drehzahl und kleiner Last ist die Strömungsgleichrichtung zwar eingeschränkt, immer noch besser als bei hoher Drehzahl und kleiner Last, da wie in 3 dargestellt ist, hier die Strömungsgleichrichtung durch die unregelmäßige Änderung des Druckverlaufs stark eingeschränkt ist.From the 2 to 5 It is clearly evident that at low speed and high load (cf. 2 ) the flow rectification along the exhaust gas recirculation path 2 works best, followed by the flow rectification at high speed and high load (cf. 4 ), since the pressure pulsation is most similar to a sine or cosine function. At low speed and low load, the flow rectification is limited, but still better than at high speed and low load, since as in 3 As shown, the flow rectification is severely restricted by the irregular change in the pressure curve.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
AbgasrückführanordnungExhaust gas recirculation arrangement
22
AbgasrückführstreckeExhaust gas recirculation line
33
AbgasauslassExhaust outlet
44
FrischgaseinlassFresh gas inlet
55
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
66
AbgasentnahmestelleExhaust gas sampling point
77
AbgaszuführstelleExhaust gas supply point
88th
FrischgastraktFresh gas tract
99
AbgastraktExhaust system
1010
AbgasturboladerExhaust turbocharger
1111
Turbineturbine
1212
WelleWave
1313
Verdichtercompressor
1414
StrömungsgleichrichterFlow straightener
1515
akustische Diodeacoustic diode
1616
LeitungLine
1717
BauteilComponent
1818
zweite Leitungsecond line
1919
AbgaskühlerExhaust cooler
2020
DruckkurvePressure curve
2121
DruckkurvePressure curve
2222
DruckkurvePressure curve
2323
DruckkurvePressure curve

Claims (5)

Abgasrückführanordnung (1) mit einer Abgasrückführstrecke (2) zum Transport von Abgas von einem Abgastrakt (10) zu einem Frischgastrakt (8) einer Verbrennungskraftmaschine (5), wobei das zugeführte Abgas an einer Abgasentnahmestelle (6) des Abgastraktes (10) abzweigbar ist, und die Abgasrückführstrecke (2) an einer Abgaszuführstelle (7) in den Frischgastrakt (8) mündet, wobei die Abgasrückführstrecke (2) mindestens einen Strömungsgleichrichter (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strömungsgleichrichter (14) vorgesehen sind, wobei der Abstand der Strömungsgleichrichter (14) eine halbe Wellenlänge einer durch die Druckpulsation entstehenden Welle im Abgasstrom beträgt, wobei einer der Strömungsgleichrichter (14) in einem Abstand von einer viertel Wellenlänge der Welle von der Abgasentnahmestelle (6) entfernt angeordnet ist, wobei die Wellenlänge sich aus dem Quotienten aus der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz der Druckpulsation ergibt, wobei die Wellenlänge und somit der Abstand der Strömungsgleichrichter derart gewählt wird, so dass die Wellenlänge einem niedrigen Drehzahlbereich unterhalb von 50 % einer Maximaldrehzahl entspricht, wobei mindestens einer der Strömungsgleichrichter (14) als Rückschlagventil ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation arrangement (1) with an exhaust gas recirculation path (2) for transporting exhaust gas from an exhaust tract (10) to a fresh gas tract (8) of an internal combustion engine (5), wherein the supplied exhaust gas can be branched off at an exhaust gas extraction point (6) of the exhaust tract (10), and the exhaust gas recirculation path (2) opens into the fresh gas tract (8) at an exhaust gas supply point (7), wherein the exhaust gas recirculation path (2) has at least one flow straightener (14), characterized in that several flow straighteners (14) are provided, wherein the distance between the flow straighteners (14) is half a wavelength of a wave in the exhaust gas flow caused by the pressure pulsation, wherein one of the flow straighteners (14) is arranged at a distance of a quarter wavelength of the wave from the exhaust gas extraction point (6), wherein the wavelength results from the quotient of the speed of sound and the frequency of the pressure pulsation, wherein the wavelength and thus the distance between the flow straighteners is selected such that the Wavelength corresponds to a low speed range below 50 % of a maximum speed, wherein at least one of the flow straighteners (14) is designed as a check valve. Abgasrückführanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführstrecke (2) ein Bauteil (17) aufweist, wobei das Bauteil (17) über eine erste Leitung (16) mit der Abgasentnahmestelle (6) verbunden ist, wobei der oder einer der Strömungsgleichrichter (14) am bauteilseitigen Ende der ersten Leitung (16) angeordnet ist.Exhaust gas recirculation arrangement according to Claim 1 , characterized in that the exhaust gas recirculation path (2) has a component (17), wherein the component (17) is connected to the exhaust gas extraction point (6) via a first line (16), wherein the or one of the flow straighteners (14) is arranged at the component-side end of the first line (16). Abgasrückführanordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (17) als Abgaskühler (19) ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation arrangement according to the preceding claim, characterized in that the component (17) is designed as an exhaust gas cooler (19). Abgasrückführanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasentnahmestelle (6) vor einer Turbine (11) eines Abgasturboladers (10) angeordnet ist.Exhaust gas recirculation arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas extraction point (6) is arranged in front of a turbine (11) of an exhaust gas turbocharger (10). Abgasrückführanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuführstelle (7) stromabwärts eines Verdichters (13) des Abgasturboladers (10) angeordnet ist.Exhaust gas recirculation arrangement according to Claim 4 , characterized in that the exhaust gas supply point (7) is arranged downstream of a compressor (13) of the exhaust gas turbocharger (10).
DE102015012165.0A 2015-09-23 2015-09-23 Exhaust gas recirculation arrangement Active DE102015012165B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015012165.0A DE102015012165B4 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Exhaust gas recirculation arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015012165.0A DE102015012165B4 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Exhaust gas recirculation arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015012165A1 DE102015012165A1 (en) 2017-03-23
DE102015012165B4 true DE102015012165B4 (en) 2024-05-23

Family

ID=58224429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015012165.0A Active DE102015012165B4 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Exhaust gas recirculation arrangement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015012165B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115387938B (en) * 2022-09-22 2024-03-19 潍柴动力股份有限公司 Engine EGR system, vehicle and engine EGR control method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004015336A1 (en) 2002-08-13 2004-02-19 The Regents Of The University Of California Circulating heat exchangers for oscillating wave engines and refrigerators
US20070271919A1 (en) 2003-03-26 2007-11-29 Melchior Jean F Alternative (reciprocating) engine with recirculation of exhaust gases intended for the propulsion of automobiles and method turbocharging these motors
JP2011099375A (en) 2009-11-05 2011-05-19 Toyota Motor Corp Exhaust reflux device of internal combustion engine
JP2012052450A (en) 2010-08-31 2012-03-15 Isuzu Motors Ltd Exhaust gas recirculation device
DE102011117089A1 (en) 2011-10-27 2013-05-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas heat exchanger for exhaust gas recirculation device, has conduit unit having cooling fluid channels arranged in hollow portion for orthogonal orientation of flow direction of cooling fluid and flow direction of exhaust gas
WO2014043790A1 (en) 2012-09-19 2014-03-27 Etalim Inc. Thermoacoustic transducer apparatus including a transmission duct

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004015336A1 (en) 2002-08-13 2004-02-19 The Regents Of The University Of California Circulating heat exchangers for oscillating wave engines and refrigerators
US20070271919A1 (en) 2003-03-26 2007-11-29 Melchior Jean F Alternative (reciprocating) engine with recirculation of exhaust gases intended for the propulsion of automobiles and method turbocharging these motors
JP2011099375A (en) 2009-11-05 2011-05-19 Toyota Motor Corp Exhaust reflux device of internal combustion engine
JP2012052450A (en) 2010-08-31 2012-03-15 Isuzu Motors Ltd Exhaust gas recirculation device
DE102011117089A1 (en) 2011-10-27 2013-05-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas heat exchanger for exhaust gas recirculation device, has conduit unit having cooling fluid channels arranged in hollow portion for orthogonal orientation of flow direction of cooling fluid and flow direction of exhaust gas
WO2014043790A1 (en) 2012-09-19 2014-03-27 Etalim Inc. Thermoacoustic transducer apparatus including a transmission duct

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015012165A1 (en) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10204482A1 (en) Internal combustion engine
DE10116643C2 (en) reciprocating internal combustion engine
EP2059663B1 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102005002518B3 (en) Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine and exhaust gas recirculation method
EP2456969B1 (en) Internal combustion engine and fresh air system
DE102004030703A1 (en) Exhaust gas turbocharger for a reciprocating internal combustion engine and reciprocating internal combustion engine
DE10152803A1 (en) Internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas recirculation device
WO2007128280A1 (en) Gas turbine engine
DE102012022416B4 (en) Intercooler arrangement
DE102008020408A1 (en) Internal combustion engine for use in vehicle, has control element arranged downstream to turbine in exhaust gas pipe, and bypass line branching from control valve and opening downstream to control element in exhaust gas pipe
DE102008049782A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
AT512890B1 (en) Internal combustion engine
DE19812090A1 (en) Exhaust and catalytic convertor system for multicylinder internal combustion engine with at least two cylinder banks
EP2305991B1 (en) Combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas return system
DE102013220026A1 (en) Inlet manifold with EGR for dual passage
DE102008033350A1 (en) Differential pressure (Delta-P) high flow EGR system with provision for both flow control and OBD monitoring
DE60131161T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR EXHAUST RECOVERY AND A CHARGED DIESEL ENGINE
AT514054B1 (en) Internal combustion engine with several cylinders
EP2659113A1 (en) Injection device, internal combustion engine and method for operating an injection device for gasoline and cng
DE102015012165B4 (en) Exhaust gas recirculation arrangement
DE10327442A1 (en) Internal combustion engine with exhaust gas recirculation device and method for this purpose
DE102008060943B4 (en) Multiflow turbine housing
DE102016200918B3 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor and method for operating such an internal combustion engine
DE102016123826A1 (en) Mixture forming device for a gas engine and gas engine
EP2602468B1 (en) Internal combustion engine with exhaust gas recirculation system

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0025070000

Ipc: F02M0026100000

R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HUEBSCH, KIRSCHNER & PARTNER, PATENTANWAELTE U, DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division