-
HINTERGRUND
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere eine Abgasrückführungseinrichtung, die einen Teil des Abgases von einer Auslassseite zu einer Einlassseite eines Verbrennungsmotors zurückführt, um die Temperatur in einem Brennraum zu senken, und so die Erzeugung von Stickoxid und den Kraftstoffverbrauch zu verringern.
-
Beschreibung der verwandten Technik
-
Im Allgemeinen führt eine EGR- (Abgasrückführung) Vorrichtung einen Teil des Abgases (im Folgenden hierin als „EGR-Gas“ bezeichnet) von einer Auslassseite zu einer Einlassseite eines Verbrennungsmotors zurück, und das EGR-Gas wird mit der Außenluft gemischt und einem Brennraum zugeführt.
-
Insbesondere bei rückgeführtem Abgas wird die Verbrennungstemperatur niedrig, um die Erzeugung von Stickoxid (NOx) und den Kraftstoffverbrauch zu verringern, indem unverbrannter Kraftstoff wiederverwendet wird.
-
Eine herkömmliche EGR-Einrichtung ist typischerweise zwischen einem Abgaskrümmer, durch den verbranntes Abgas austritt, und einem die Eintrittsluft führenden Ansaugkrümmer installiert, um einen Teil des durch den Abgaskrümmer strömenden Abgases (EGR-Gas) zum Ansaugkrümmer rückzuführen.
-
Ferner ist die EGR-Einrichtung an einer EGR-Leitung installiert und enthält ein EGR-Ventil, das den Durchgang einer EGR-Rohrleitung und eines EGR-Kühlers, der das durch die EGR-Leitung strömende EGR-Gas kühlt, öffnet und schließt.
-
Die EGR-Rohrleitung ist mit beiden Enden des EGR-Kühlers verbunden, und ein Einlass für Kühlmittel in den Verbrennungsmotor ist an einer Seite der EGR-Rohrleitung ausgebildet, und aus dem das Kühlmittel austritt, ist an einer anderen Seite der EGR--Rohrleitung ausgebildet, so dass das EGR-Gas von dem durch dem EGR-Kühler strömenden Kühlmittel gekühlt werden kann.
-
Da bei der herkömmlichen EGR-Einrichtung die Kapazität des EGR-Kühlers zur wirksamen Kühlung des EGR-Gases erhöht werden muss, müssen Gegendruck, Gewicht und Größe gesteigert bzw. erhöht werden, aber der Einbauraum kann begrenzt sein.
-
Die obigen Ausführungen dieses Hintergrund-Abschnitts dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen enthalten, die nicht Bestandteil des hierzulande dem Durchschnittsfachmann bereits bekannten Standes der Technik bilden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Abgasrückführungseinrichtung bereit, bei der die Kapazität eines EGR-Kühlers nicht erhöht wird und das EGR-Gas im Voraus gekühlt wird, um einen Anstieg des Gegendrucks zu vermeiden.
-
Ein Abgasrückführungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung enthält einen Zylinderkopf, in dem ein EGR-Kanal ausgebildet ist, der EGR-Gas von einer Auslassseite zu einer Einlassseite rückführt; eine im Zylinderkopf und am Umfang des EGR-Kanals ausgebildete Kühlmittelkammer, durch die das den EGR-Kanal passierende EGR-Gas kühlende Kühlmittel strömt; und einen Drallgenerator, der an einer Seite des EGR-Kanals angeordnet ist, um das durch den EGR-Kanal strömende EGR-Gas mit Drall zu beaufschlagen.
-
Die Abgasrückführungseinrichtung kann ferner eine erste EGR-Leitung enthalten, die einen mit einer Auslassseite des Zylinderkopfes verbundenen Abgaskrümmer und eine Einlassseite des EGR-Kanals verbindet; und eine zweite EGR-Leitung, die eine Auslassseite des EGR-Kanals und einen mit der Einlassseite des Zylinderkopfes verbundenen Ansaugkrümmer verbindet.
-
Der Drallgenerator kann am Einlass des EGR-Kanals angeordnet sein.
-
Die Abgasrückführungseinrichtung kann ferner ein EGR-Ventil enthalten, das an einer Seite der zweiten EGR-Leitung zum Steuern des rückgeführten Abgases installiert ist; und einen EGR-Kühler, der an einer anderen Seiten der zweiten EGR-Leitung zum Kühlen des rückgeführten Abgases installiert ist.
-
Der Drallgenerator kann eine äußere Rohrleitung enthalten, die in engem Kontakt mit dem Innenumfang des EGR-Kanals steht; eine innere Rohrleitung, die in einem vorgegebenen Abstand zum Innenumfang der äußeren Rohrleitung angeordnet ist; und einen drallerzeugenden Flügel zwischen der inneren Rohrleitung und der äußeren Rohrleitung, um das durchströmende EGR-Gas mit einem Drill zu beaufschlagen.
-
Der Außenumfang der äußeren Rohrleitung kann am Innenumfang des EGR--Kanals befestigt sein, und eine zentrale Öffnung, durch die das EGR-Gas strömt, kann in einem mittleren Abschnitt der inneren Rohrleitung ausgebildet sein.
-
Die Abgasrückführungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung enthält einen Zylinderkopf, in dem ein EGR-Kanal ausgebildet ist, der EGR-Gas von einer Auslassseite zu einer Einlassseite rückführt; eine im Zylinderkopf und am Umfang des EGR-Kanals ausgebildete Kühlmittelkammer, durch die das den EGR-Kanal passierende EGR-Gas kühlende Kühlmittel strömt; und einen Drallgenerator, der an einer Seite des EGR-Kanals angeordnet ist, um das durch den EGR-Kanal strömende EGR-Gas mit Drall zu beaufschlagen; und einen an eine Einlassseite des EGR--Kanals angeordneten Drallgenerator, um das durch den EGR-Kanal strömende EGR-Gas mit einem Drall zu beaufschlagen, wobei der Drallgenerator eine äußere Rohrleitung enthält, die in engem Kontakt mit dem Innenumfang des EGR-Kanals steht und an diesem befestigt ist; eine innere Rohrleitung, die in einem vorgegebenen Abstand zum Innenumfang der äußeren Rohrleitung angeordnet ist, und eine in einem mittleren Abschnitt ausgebildete zentrale Öffnung, durch die EGR-Gas strömt; sowie einen drallerzeugenden Flügel zwischen der inneren Rohrleitung und der äußeren Rohrleitung, um das durchströmende EGR-Gas mit Drall zu beaufschlagen.
-
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung strömt das EGR-Gas durch den im Zylinderkopf ausgebildeten EGR-Kanal, und eine Kühlmittelkammer ist am Umfang des EGR-Kanals ausgebildet, so dass das EGR-Gas wirksam gekühlt werden kann, bevor das EGR-Gas den EGR-Kühler erreicht.
-
Außerdem ist keine den Zylinderkopf umgehende EGR-Leitung getrennt bereitgestellt, und ein EGR-Kanal, durch den das EGR-Gas strömt, ist im Zylinderkopf ausgebildet, so dass das Gewicht verringert und die Konstruktion vereinfacht werden kann.
-
Ferner ist ein Drallgenerator am EGR-Kanal vorgesehen, und die Kühlleistung kann verbessert werden und das EGR-Gas kann den EGR-Kanal schneller passieren, während das EGR-Gas den EGR-Kanal durchströmt.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Draufsicht einer Abgasrückführungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Schnittansicht einer Seite eines Zylinderkopfes der Abgasrückführungseinrichtung.
- 3 ist eine partielle perspektivische Explosionsansicht einer Auslassseite des Zylinderkopfes der Abgasrückführungseinrichtung.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Drallgenerators der Abgasrückführungseinrichtung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
-
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
-
Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Offenbarung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass der Begriff „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben nicht ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung „und/oder“ sämtliche Kombinationen einer oder mehrerer der aufgeführten Positionen. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, ist das Wort „aufweisen“ und Formen davon wie „ausweist“ oder „aufweisend“ im Rahmen der gesamten Beschreibung so zu verstehen, dass es die angegebenen Elemente einschließt, aber andere Elemente nicht ausschließt. Außerdem bedeuten die die Begriffe „Einheit“, die (englischen) Wortendungen „-er“, „-or“ und der Begriff „Modul“ in der Beschreibung Einheiten zum Ausführen mindestens einer Funktion und Operation und können durch Hardware- oder Software-Komponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
-
Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung als nicht flüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium mit ausführbaren Programmanweisungen, die von einem Prozessor, einer Steuerung und dgl. ausgeführt werden, verwirklicht sein. Beispiele für computerlesbare Medien sind u. a. ROMs, RAMs, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, USB-Sticks, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. von einem Telematik-Server oder einem Controller Area Network (CAN).
-
Außerdem sind die Größe und die Dicke jeder in den Zeichnungen dargestellten Konfiguration zum besseren Verständnis und zur einfacheren Beschreibung beliebig dargestellt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und die Dicke von Schichten, Folien, Blechen, Zonen usw. kann der Übersichtlichkeit halber übertrieben dargestellt sein.
-
Ein für die Beschreibung irrelevantes Teil wird bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung nicht berücksichtigt, und gleiche Elemente werden in der gesamten Beschreibung durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In der folgenden Beschreibung dient die Einteilung von Komponenten in erste, zweite und dgl. dazu, Namen gleicher Komponenten näher zu bestimmen, und für eine Reihenfolge gilt keine besondere Einschränkung.
-
1 ist eine schematische Draufsicht einer Abgasrückführungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
-
Wie in 1 dargestellt ist eine Abgasrückführungseinrichtung als Bestandteil eines Motors mit innerer Verbrennung bereitgestellt und enthält eine Einlassleitung 100, ein Einlasssteuerventil 102, einen Einlasskrümmer 105, einen Zylinderkopf 110, einen Abgaskrümmer 115, eine Auslassleitung 120, einen Turbolader 122, eine erste EGR-Leitung 135a, einen EGR-Kanal 125, ein EGR-Ventil 130, eine zweite EGR-Leitung 135b und einen EGR-Kühler 140.
-
Ansaugluft wird durch die Einlassleitung 100 zugeführt, und das Einlassteuerventil 102 steuert den Ansaugdurchsatz. Der Ansaugkrümmer 105 verteilt die durch eine Aussaugöffnung (nicht dargestellt) durch die Einlassleitung 100 zugeführte Ansaugluft an jeden Brennraum (nicht dargestellt).
-
Im Brennraum verbranntes Abgas wird durch eine Auslassöffnung (nicht dargestellt) zum Abgaskrümmer 115 ausgeleitet, der Abgaskrümmer 115 leitet das Abgas durch die Auslassleitung 120 nach außen, und ein vom Abgas betätigter Turbolader 122 zum Verdichten der Ansaugluft ist an der Auslassleitung 120 angeordnet. Insbesondere der Turbolader kann jede geeignete dem Durchschnittsfachmann bekannte Struktur haben.
-
Der EGR-Kanal 125 ist an einem inneren Abschnitt eines Randes des Zylinderkopfes 110 ausgebildet und der EGR-Kanal 125 führt das Abgas des Abgaskrümmers 115 zu einer Seite der Einlassleitung 100 zurück.
-
Die erste EGR-Leitung 135a zweigt vom Abgaskrümmer 115 zur Verbindung mit einer Einlassseite des EGR-Kanals 125 ab. Dabei kann die erste EGR-Leitung 135a von der Auslassleitung 120 abzweigen und mit einer Einlassseite des EGR-Kanals 125 verbunden sein.
-
Die zweite EGR-Leitung 135b mündet von einer Auslassseite des EGR-Kanals 125 in eine Seite der Einlassleitung 100. Dabei kann die zweite EGR-Leitung 135b von einer Auslassseite des EGR-Kanals 125 in eine Seite des Ansaugkrümmers 105 münden.
-
Das den Durchsatz des EGR-Gases steuernde EGR-Ventil 130 und der das EGR--Gas kühlende EGR-Kühler 140 sind an vorgegebenen Positionen der zweiten EGR-Leitung 135b angeordnet.
-
2 ist eine Schnittansicht einer Seite eines Zylinderkopfes der Abgasrückführungseinrichtung.
-
Wie in 2 dargestellt ist der EGR-Kanal 125 im Zylinderkopf 110 ausgebildet, und die Kühlmittelkammer 200 ist an einem oberen Abschnitt und an einer Seite des EGR-Kanals 125 ausgebildet.
-
Das die Kühlmittelkammer 200 passiererde Kühlmittel kühlt den Zylinderkopf 110 und das den EGR-Kanal 125 durchströmende EGR-Gas.
-
Folglich wird das den Zylinderkopf 110 passierende EGR-Gas zuerst vom Kühlmittel gekühlt, bevor es den EGR-Kühler 140 durchströmt, und somit kann die Kühlleistung des EGR-Kühlers 140 verringert und die Temperatur des EGR-Gases stabiler gesteuert werden.
-
3 ist eine partielle perspektivische Explosionsansicht einer Auslassseite des Zylinderkopfes der Abgasrückführungseinrichtung.
-
Wie in 3 dargestellt ist eine Anbaufläche 320, an der der Abgaskrümmer 115 installiert ist, am Zylinderkopf 110 ausgebildet, und eine mit dem Brennraum verbundene Auslassöffnung 300 ist in der Anbaufläche 320 ausgebildet.
-
Ein Einlass des EGR-Kanals 125 ist in einer Seite der Anbaufläche 320 ausgebildet, und ein Drallgenerator 310 ist in den Einlass des EGR-Kanals 125 eingeführt und in diesem installiert.
-
Der Drallgenerator 310 erzeugt Drall, indem das EGR-Gas mittels einer zentralen Welle in Bewegungsrichtung in Rotation versetzt wird. Durch dieses Prinzip kann die Kühlleistung des EGR-Gases verbessert, der Strömungswiderstand des EGR-Gases kann verringert werden und ein erheblicher Anteil des EGR-Gases strömt mit hoher Geschwindigkeit.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Drallgenerators der Abgasrückführungseinrichtung.
-
Wie in 4 dargestellt enthält der Drallgenerator 310 eine innere Rohrleitung 410, eine äußere Rohrleitung 400, einen drallerzeugenden Flügel 420 und eine zentrale Öffnung 412.
-
Der Außenumfang der äußeren Rohrleitung 400 steht in engem Kontakt mit einer Innenumfangsfläche, und ein vorgegebener Abstand ist zwischen der Außenumfangsoberfläche der inneren Rohrleitung 410 und einer Innenumfangsfläche der äußeren Rohrleitung 400 vorgesehen.
-
Der drallerzeugende Flügel 420 ist in einem vorgegebenen Abstand zwischen der inneren Rohrleitung 410 und der äußeren Rohrleitung 400 in Umfangsrichtung ausgebildet, und der drallerzeugende Flügel 420 ist schräg ausgebildet, um das zwischen der inneren Rohrleitung 410 und der äußeren Rohrleitung 400 durchströmende EGR-Gas mit Drall zu beaufschlagen.
-
Die zentrale Öffnung 412 ist in der inneren Rohrleitung 410 ausgebildet, das EGR-Gas passiert die zentrale Öffnung 412, und das die zentrale Öffnung 412 passierende EGR-Gas kann eine verbesserte Gasströmungsstabilität haben.
-
Obwohl diese Offenbarung in Zusammenhang mit für derzeit als praktikabel geltenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
