DE19649713A1 - Intake for multi=cylinder combustion engine with exhaust gas re=circulation - Google Patents

Intake for multi=cylinder combustion engine with exhaust gas re=circulation

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    • F02D2009/0244—Choking air flow at low speed and load

Abstract

The arrangement consists of an intake (2) in which a choke valve (5) is mounted. The intake leads to an inlet distribution chamber (3) from which separate intakes lead to the individual cylinders (9). An exhaust re-circulation line (6) opens up, via a valve (7), into the intake. The choke valve has a number of holes (8) which create turbulence in the intake pipe. The number and sizes of these holes in the choke valve and the distance (a) of the re-circulation entry point from the choke valve are so chosen that maximum turbulence is reached at the opening of the re-circulation line. This distance (a) is approximately equal to the diameter of the choke valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an intake system of a multi-cylinder Internal combustion engine with exhaust gas recirculation according to the Preamble of claim 1.

Es ist bekannt, daß durch Abgasrückführung (AGR) vor allem im Teillastgebiet insbesondere die NOx-Emission sowohl bei Otto- als auch bei Diesel-Brennkraftmaschinen vermindert werden kann. Üblicherweise wird bei einer externen AGR Abgas über ein AGR-Ventil in den Ansaugverteiler eingeführt, siehe z. B. "Schadstoffreduzierung und Kraftstoffverbrauch von PKW- Verbrennungsmotoren" Schäfer & van Basshuysen, Springer- Verlag, 5.34 u. 5.66. Es hat sich nun gezeigt, daß bei dieser Art von AGR eine gleichmäßige Vermischung von Abgas und Ladung (Luft bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisch) und damit ein gleichmäßiger Abgas-Anteil für die jedem Zylinder zugeführte Ladung nicht erreicht werden kann.It is known that exhaust gas recirculation (EGR), particularly in the part-load region, can in particular reduce the NO x emission in both Otto and diesel internal combustion engines. With an external EGR, exhaust gas is usually introduced into the intake manifold via an EGR valve, see e.g. B. "Pollutant reduction and fuel consumption of car internal combustion engines" Schäfer & van Basshuysen, Springer-Verlag, 5.34 u. 5.66. It has now been shown that with this type of EGR, a uniform mixing of exhaust gas and charge (air or air-fuel mixture) and thus a uniform exhaust gas fraction cannot be achieved for the charge supplied to each cylinder.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ansaugsystem der gattungs­ gemäßen Art zu schaffen, bei dem eine gleichmäßigere Vermischung des Abgases mit der Ladung verwirklicht wird.The object of the invention is an intake system of the genus appropriate way to create a more uniform Mixing of the exhaust gas with the charge is realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the in the license plate of the specified features solved.  

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird das Abgas vor dem Ansaugverteiler intensiv mit der Ladung vermischt, so daß im Ansaugverteiler und damit auch in den Saugrohren und in allen Zylindern ein gleichmäßiger Abgasanteil vorhanden ist. Die durch die Löcher in der Drosselklappe erzeugte Turbulenz sichert eine hinreichend gleichmäßige Mischung bereits bei einer kurzen Mischstrecke.Through the proposal according to the invention, the exhaust gas before Intake manifold mixed intensively with the load, so that in the Intake manifold and thus also in the intake manifolds and in all Cylinders have an even proportion of exhaust gas. The turbulence generated by the holes in the throttle valve already ensures a sufficiently even mixture a short mixing distance.

Durch die Art und Größe der Lochung der Drosselklappe kann die Größe und der Verlauf der Turbulenz beeinflußt werden. Vorzugsweise wird die Lochung derart vorgesehen bzw. die Mündung der AGR-Leitung so angeordnet, daß die Turbulenz ihr Maximum im Bereich der Mündung hat. Die Anordnung der Mündung der AGR-Leitung in einem Abstand von der Drosselklappe, der etwa dem Durchmesser der Drosselklappe entspricht, hat sich als besonders wirksam erwiesen.Due to the type and size of the perforation of the throttle valve the size and course of the turbulence are influenced. The perforation is preferably provided in this way Mouth of the EGR line arranged so that the turbulence Has maximum in the area of the mouth. The arrangement of the mouth the EGR line at a distance from the throttle valve corresponds approximately to the diameter of the throttle valve proven to be particularly effective.

Bei einem Ansaugsystem, bei dem die Drosselklappe im ge­ schlossenen Zustand an ihrem Umfang einen Randspalt beläßt, sind die Löcher in der Drosselklappe so zu bemessen, daß sie bei geschlossener Drosselklappe zusammen mit dem Randspalt eine für den Leerlaufbetrieb ausreichende Ladungsmenge durch­ lassen.In an intake system in which the throttle valve in the ge leaves a marginal gap in its closed state, the holes in the throttle valve must be dimensioned so that they with the throttle valve closed together with the marginal gap sufficient charge for idling to let.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is described below Described with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ansaugsystems einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit äußerer Abgasrückführung, Fig. 1 is a schematic illustration of an intake system of a multi-cylinder internal combustion engine with external exhaust gas recirculation,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1 in größerem Maßstab, und Fig. 2 is a section along line 2-2 in Fig. 1 on a larger scale, and

Fig. 3 ein Diagramm, aus dem die Turbulenz in der Ansaug­ leitung hinter der Drosselklappe mit und ohne Lochung hervorgeht. Fig. 3 is a diagram showing the turbulence in the intake line behind the throttle valve with and without perforation.

Das in Fig. 1 dargestellte Ansaugsystem für eine Mehrzylin­ der-Brennkraftmaschine 1 weist eine Ansaugleitung 2 auf, die am linken Ende beispielsweise an einen Ladeluftkühler oder an einen Vergaser angeschlossen ist und in einen Ansaugverteiler 3 mündet, von dem Saugrohre 4 zu den einzelnen Zylindern 9 führen. In der Ansaugleitung 2 ist eine Drosselklappe 5 ange­ ordnet. Stromab der Drosselklappe mündet in die Ansaug­ leitung 2 eine AGR-Leitung 6, deren Mündung von einem AGR- Ventil 7 beherrscht ist.The intake system shown in FIG. 1 for a multi-cylinder internal combustion engine 1 has an intake line 2 , which is connected at the left end, for example, to a charge air cooler or to a carburetor and opens into an intake manifold 3 , from the intake manifolds 4 to the individual cylinders 9 to lead. In the intake line 2 , a throttle valve 5 is arranged. Downstream of the throttle valve, an EGR line 6 opens into the intake line 2 , the mouth of which is controlled by an EGR valve 7 .

In der Drosselklappe 5 sind Löcher 8 vorgesehen, die insbe­ sondere bei geschlossener und teilweise geöffneter Drossel­ klappe in der Ansaugleitung eine Turbulenz erzeugen, durch die eine weitgehend gleichmäßige Vermischung des zurückge­ führten Abgases mit der Ladung erreicht wird. Dadurch gelangt in den Ansaugverteiler 3 und über die Saugrohre 4 in jeden Zylinder 9 eine gleichmäßige Mischung aus Ladung und Abgas.In the throttle valve 5 holes 8 are provided, which in particular with a closed and partially open throttle valve in the intake line generate turbulence through which a largely uniform mixing of the exhaust gas with the charge is achieved. As a result, a uniform mixture of charge and exhaust gas reaches the intake manifold 3 and the intake pipes 4 in each cylinder 9 .

Die Größe und der Verlauf der Turbulenz ist abhängig von der Anzahl, der Größe und der Anordnung der Löcher 8, die durch Versuche vorzugsweise derart ermittelt werden, daß die Turbu­ lenz ihr Maximum im Bereich der Mündung der AGR-Leitung 6 hat. Diese Mündung liegt dabei vorzugsweise in einem Ab­ stand a von der Drosselklappe 5, der etwa dem Durchmesser der Drosselklappe entspricht.The size and course of the turbulence depends on the number, size and arrangement of the holes 8 , which are preferably determined by tests such that the turbulence has its maximum in the region of the mouth of the EGR line 6 . This mouth is preferably in a position from a from the throttle valve 5 , which corresponds approximately to the diameter of the throttle valve.

Die Drosselklappe 5 beläßt normalerweise im geschlossenen Zustand einen Randspalt 10 (Fig. 2).The throttle valve 5 normally leaves an edge gap 10 in the closed state ( FIG. 2).

Aus dem Diagramm von Fig. 3 ist die Größe und der Verlauf der Turbulenz in der Ansaugleitung 2 stromab der Drosselklappe 5 ersichtlich. Dabei zeigt die Kurve A den Verlauf der Turbu­ lenz, die durch die Strömung allein durch den Randspalt 10 erzeugt wird, und die Kurve B den Verlauf der Turbulenz, die durch die Strömung durch den Randspalt 10 und die Löcher 8 erzeugt wird. Die Mündung der AGR-Leitung 6 wird, wie erwähnt, an die Stelle der Ansaugleitung gelegt, an der die Turbulenz ihr Maximum hat.From the graph of FIG. 3, the size and the profile of the turbulence in the intake passage 2 downstream of the throttle valve 5 can be seen. Curve A shows the course of the turbulence, which is generated by the flow alone through the marginal gap 10 , and curve B shows the course of turbulence, which is generated by the flow through the marginal gap 10 and the holes 8 . As mentioned, the mouth of the EGR line 6 is placed at the location of the intake line at which the turbulence has its maximum.

Die Löcher 8 sind so dimensioniert, daß sie bei geschlossener Drosselklappe 5 zusammen mit dem Randspalt 10 eine für den Leerlaufbetrieb ausreichende Ladungsmenge durchlassen. Ist die Ansaugleitung und/oder die Drosselklappe so ausgebildet, daß bei geschlossener Drosselklappe kein Randspalt vorhanden ist, so müssen naturgemäß die Löcher 8 so bemessen sein, daß die für den Leerlaufbetrieb erforderliche Ladungsmenge durchgelassen wird.The holes 8 are dimensioned in such a way that, when the throttle valve 5 is closed, they allow a sufficient amount of charge to pass through together with the edge gap 10 for idling operation. If the intake line and / or the throttle valve is designed such that when the throttle valve is closed there is no edge gap, the holes 8 must of course be dimensioned such that the amount of charge required for idling operation is let through.

Claims (4)

1. Ansaugsystem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) mit Abgasrückführung, insbesondere einer Diesel-Brennkraft­ maschine, mit einer Ansaugleitung (2), in der eine Drossel­ klappe (5) angeordnet ist und die in einen Ansaugverteiler (3) mündet, von dem Saugrohre (4) zu den einzelnen Zylindern (9) ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ansaugleitung (2) stromab der Drosselklappe (5) eine Abgas-Rückführungsleitung (6) mündet und daß die Drosselklappe mit Löchern (8) zur Erzeu­ gung einer Turbulenz in der Ansaugleitung (2) versehen ist.1. Intake system of a multi-cylinder internal combustion engine ( 1 ) with exhaust gas recirculation, in particular a diesel internal combustion engine, with an intake line ( 2 ) in which a throttle valve ( 5 ) is arranged and which opens into an intake manifold ( 3 ) from the intake manifolds ( 4 ) go out to the individual cylinders ( 9 ), characterized in that an exhaust gas recirculation line ( 6 ) opens into the intake line ( 2 ) downstream of the throttle valve ( 5 ) and that the throttle valve has holes ( 8 ) for generating turbulence is provided in the suction line ( 2 ). 2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Abgas-Rückführleitung (6) in einem solchen Abstand von der Drosselklappe (5) vorgesehen und die Größe, Anzahl und Anordnung der Löcher (8) in der Drosselklappe (5) derart gewählt ist, daß die von ihnen erzeugte Turbulenz ihr Maximum im Bereich der Mündung der Abgas-Rückführleitung hat.2. Intake system according to claim 1, characterized in that the mouth of the exhaust gas recirculation line ( 6 ) is provided at such a distance from the throttle valve ( 5 ) and the size, number and arrangement of the holes ( 8 ) in the throttle valve ( 5 ) in such a way is chosen that the turbulence generated by them has its maximum in the area of the mouth of the exhaust gas recirculation line. 3. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Abgas-Rückführleitung (6) in einem Abstand (a) von der Drosselklappe (5) angeordnet ist, der etwa dem Durchmesser der Drosselklappe entspricht. 3. Intake system according to claim 2, characterized in that the mouth of the exhaust gas return line ( 6 ) is arranged at a distance (a) from the throttle valve ( 5 ) which corresponds approximately to the diameter of the throttle valve. 4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drosselklappe (5) im geschlossenen Zustand einen Randspalt (10) beläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (8) so dimensioniert sind, daß sie bei geschlossener Drosselklappe zusammen mit dem Randspalt (10) eine für den Leerlaufbetrieb ausreichende Ladungsmenge durchlassen.4. Intake system according to one of claims 1 to 3, in which the throttle valve ( 5 ) in the closed state leaves an edge gap ( 10 ), characterized in that the holes ( 8 ) are dimensioned such that they are together with the edge gap when the throttle valve is closed ( 10 ) Allow a sufficient amount of charge for idling.
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