DE102018203327A1

DE102018203327A1 - Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung

Info

Publication number: DE102018203327A1
Application number: DE102018203327.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Sammer; Christian Bramberger; Thomas Hainisch; Florian Rittmannsberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung mit einer Abgasrückführleitung, mit der ein Abgas der Brennkraftmaschine aus einem Abgastrakt in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine rückführbar ist, wobei in der Abgasrückführleitung ein Abgasrückführventil angeordnet ist und in dem Ansaugtrakt im Bereich einer Abgaseinleitstelle ein Prallblech angeordnet ist, das weitgehend senkrecht (90°) zu einer Abgaseinströmrichtung ausgerichtet ist, wobei das Prallblech aus zumindest zwei Teilprallblechen gebildet ist, die in einem Winkel zwischen 85° und 45° zur Abgaseinströmrichtung ausgerichtet sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Prallbleches wird einer Versottung des Prallbleches entgegen gewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 209 029 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Abgasrückführsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, umfassend einen Abgaskrümmer, an dem an einer Abzweigstelle ein Abgasrückführkanal angeschlossen ist, in dem ein Abgasrückführventil angeordnet ist, wobei im Bereich der Abzweigstelle ein Strömungselement angeordnet ist, welches in den Abgaskrümmer versetzbar ist.
Mit dieser bekannten Ausgestaltung sollen hohe Abgasrückführraten realisierbar sein, bei einem gleichzeitig möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch.
In nachteiliger Weise bleibt Ruß aus der dieselmotorischen Verbrennung in Verbindung mit Dieselöl aus der Ölabscheidung an dem Strömungselement haften.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 11 634 A1 ist ebenfalls ein Luftansaugkanalsystem für eine Dieselbrennkraftmaschine bekannt. In dieser Offenlegungsschrift ist ein System beschrieben, bei dem stromab des Ventilquerschnitts des Abgasrückführsteuerventils ein Abgaskanal vorgesehen ist, der entgegen der Luftströmung geführt ist und einen Mündungsabschnitt aufweist, der der Luftströmung entgegengerichtet ist. Hierdurch kann der Abgasanteil für eine Schadstoffreduzierung bis in die Grenzbereiche erhöht werden.
Nachteilig auch an diesem System sind auch wieder die Rußablagerungen an dem Abgasrückführsteuerventil.
Ein weiteres Abgasrückführsystem ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO2005/090773 A2 bekannt. Die Abgasrückführungseinrichtung ist für eine Energieerzeugungseinrichtung, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, vorgesehen, mit einer ersten Leitung für ein erstes Gas und einer zweiten Leitung für ein von der Energieerzeugungsvorrichtung zurückzuführendes Abgas in die erste Leitung, wobei die zweite Leitung zumindest teilweise um die erste Leitung herum angeordnet ist.
Bei dieser bekannten Abgasrückführung treten die bekannten Rußablagerungen nicht so stark auf, jedoch ist die Fertigung der Abgasrückführungseinrichtung aufwendig und teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasrückführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine darzustellen, bei der das Problem der Rußablagerung minimiert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Neugestaltung des AGR-Einleitstutzens (AbGasRückführ-Einleitstutzen) unter Ausnutzung eines strömungsgünstigen Designs vorgeschlagen. Es erfolgt eine Umleitung des Abgasrückführungsmassenstroms weg vom Prallblech bei gleichzeitig ausreichender Wirbelerzeugung. Hierdurch werden Ablagerungen aus einem Ruß-Dieselöl-Gemisch am Einleitstutzen der Abgasrückführung in die Sauganlage vermieden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird die Vermischung von Abgas und Frischgas für die Brennkraftmaschine nochmals deutlich verbessert.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 wird die mechanische Festigkeit der Teilprallbleche verbessert.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 reduziert die Fertigungskosten.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 5 und 6 sind besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen AGR-Einströmstutzen gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine erste Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Einströmstutzen.
3 zeigt eine zweite Aufsicht auf dem erfindungsgemäßen Einströmstutzen.

Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt eine Aufsicht auf einen AGR-Einströmstutzen 5 für eine nicht dargestellt Abgasrückführeinrichtung für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik. Die Brennkraftmaschine mit der Abgasrückführeinrichtung weist eine Abgasrückführleitung auf, mit der ein Abgas der Brennkraftmaschine aus einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine rückführbar ist. Hierbei ist in einer nicht dargestellte Rückführleitung ein ebenfalls nicht dargestelltes Abgasrückführventil angeordnet. Innerhalb des Ansaugtrakts ist im Bereich einer Abgaseinleitstelle der Einströmstutzen 5 mit einem runden Prallblech 1 angeordnet.
Gemäß dem Stand der Technik ist das runde Prallblech 1 weitgehend senkrecht (90°) zu einer Abgaseinströmrichtung innerhalb des Ansaugtrakts angeordnet. Das Prallblech 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über zwei Halterungen 7 mit dem Einströmstutzen 5 mechanisch fest verbunden. Der Einströmstutzen 5 weist darüber hinaus einen Flansch 6 auf, mit zwei Befestigungsbohrungen 8, mit denen der Einströmstutzen 5 beispielsweise an der Abgasrückführleitung oder an den Ansaugtrakt mittels nicht dargestellten Befestigungselementen montierbar ist.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine strömt Abgas durch den Einströmstutzen 5 hindurch in den Ansaugtrakt, und wird an dem Prallblech 1 mit einer Frischluft, die die Brennkraftmaschine für die Verbrennung benötigt, vermischt und verwirbelt. Eine Einströmrichtung des Abgases ist symbolisch mit einer Abgaseinströmachse 3 dargestellt.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass sowohl das Prallblech 1 als auch die Halterungen 7 versotten können, d. h. ein Ruß-Dieselöl-Gemisch setzt sich am Prallblech 1, den Halterungen 7 und am Einleitstutzen selbst fest, so dass nach einer gewissen Laufzeit der Brennkraftmaschine, aufgrund des verringerten Einströmquerschnittes, nicht mehr die korrekte Abgasmenge rückgeführt werden kann.
2 zeigt eine erste Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Einströmstutzen 5. Die Grundkonstruktion unterscheidet sich von dem Stand der Technik dadurch, dass anstelle des einen runden Prallblechs 1 zumindest zwei Teilprallbleche 2 vorgesehen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um vier Teilprallbleiche 2. Es können aber auch drei oder mehr als vier Teilprallbleche 2 sein. Die Oberflächen der zumindest zwei Teilprallbleche 2 bilden einen Winkel zwischen 85° und 45° zu der Abgaseinströmrichtung (geneigt bezüglich der Abgaseinströmrichtung). Durch diese gezielte Ausrichtung wird eine deutlich bessere Verwirbelung des Abgases mit der Frischluft erzielt, wodurch die Ruß-Dieselöl-Gemisch Ablagerungen deutlich minimiert werden.
Durch die Schrägstellung der zumindest zwei Teilprallbleche 2 wird dem rückgeführten Abgas eine zusätzlich eine Drallbewegung in dem Ansaugtrakt aufgeprägt. Dadurch erfolgt eine deutlich bessere Homogenisierung des Abgases mit der Frischluft gegenüber dem Stand der Technik.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zumindest zwei Teilprallbleche 2 im Bereich einer Abgaseinströmachse 3 miteinander mechanisch verbunden. Diese Maßnahme erhöht die mechanische Festigkeit und kann beispielsweise durch eine kostengünstige einstückige Fertigung der zumindest zwei Teilprallbleche 2 erfolgen. Auch eine zentrale Löt- oder Schweißverbindung ist möglich.
Darüber hinaus können die zumindest zwei Teilprallbleche 2 auch einstückig mit den Halterungen 7 dargestellt werden. Hierdurch ist wiederum eine äußerst gute mechanische Festigkeit erzielbar.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante, sind die zumindest zwei Teilprallbleche 2 bezüglich der Abgaseinströmachse 3 symmetrisch zueinander angeordnet. Dies vereinfacht wiederum die mechanische Fertigung.
Weiter überdecken die zumindest zwei Teilprallbleche 2 einen Einströmquerschnitt des Einströmstutzens 5. In einer anderen Ausführungsform können die zumindest zwei Teilprallbleche auch eine größere Fläche oder eine etwas kleinere Fläche überdecken.
In praktischen Tests hat sich herausgestellt, dass die zumindest zwei Teilprallbleche 2 zwischen einem 0,1-fachen und einem 2-fachen Einströmdurchmesser 4 der Abgaseinleitstelle von der Abgaseinleitstelle entfernt in dem Saugtrakt angeordnet sind. In diesem Bereich hat sich eine besonders gute Verwirbelung bzw. Vermischung von rückgeführtem Abgas und Frischluft bei geringstmöglichen Ablagerungen eingestellt.
3 zeigt zur nochmaligen Verdeutlichung der Erfindung eine zweite Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Einströmstutzen 5. In dieser Darstellung ist eine „kleeblattförmige“ Ausbildung der Teilprallbleche 2 gut erkennbar. Ansonsten gilt als was zu 2 ausgeführt wurde.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennkraftmaschine werden Ablagerungen aus einem Ruß-Diesel-Ölgemisch am Einleitstutzen der Abgasrückführung in die Sauganlage vermieden.
Bezugszeichenliste

1.: Prallblech
2.: Teilprallblech
3.: Abgaseinströmachse
4.: Einströmdurchmesser
5.: Einströmstutzen
6.: Flansch
7.: Halterung
8.: Befestigungsbohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013209029 A1 [0002]
DE 19811634 A1 [0005]
WO 2005/090773 A2 [0007]

Claims

Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung mit einer Abgasrückführleitung, mit der ein Abgas der Brennkraftmaschine aus einem Abgastrakt in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine rückführbar ist, wobei in der Abgasrückführleitung ein Abgasrückführventil angeordnet ist und in dem Ansaugtrakt im Bereich einer Abgaseinleitstelle ein Prallblech (1) angeordnet ist, das weitgehend senkrecht (90°) zu einer Abgaseinströmrichtung ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallblech (1) aus zumindest zwei Teilprallblechen (2) gebildet ist, die in einem Winkel zwischen 85° und 45° zu der Abgaseinströmrichtung ausgerichtet sind.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Teilprallbleche (2) dem rückgeführten Abgas eine Drallbewegung in dem Ansaugtrakt aufprägen.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Teilprallbleche (2) im Bereich einer Abgaseinströmachse (3) miteinander verbunden sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Teilprallbleche (2) bezüglich der Abgaseinströmachse (3) symmetrisch zueinander sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Teilprallbleche (2) einen Einströmquerschnitt des Abgases überdecken.
Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Teilprallbleche (2) zwischen einem 0,1- und 2-fachen Einströmdurchmesser (4) der Abgaseinleitstelle von der Abgaseinleitstelle entfernt in dem Saugtrakt angeordnet sind.