DE19812089C1

DE19812089C1 - Ansaugsystem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Info

Publication number: DE19812089C1
Application number: DE19812089A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Klumpp
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: US6076499A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß durch Abgasrückführung (AGR) vor allem im Teillastgebiet insbesondere die NOx-Emission sowohl bei Otto- als auch bei Diesel-Brenn kraftmaschinen vermindert werden kann. Üblicherweise wird bei einer externen AGR Abgas über ein AGR-Ventil in die Ansaugleitung stromab der Drosselklappe eingeführt, siehe z. B. DE 34 25 378 A1. Es hat sich nun gezeigt, daß dabei 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ansaugsystem der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem eine gleichmäßigere Vermischung des Abgases mit der Ladung über den gesamten Betriebsbereich, also in jeder Stellung der Drosselklappe, erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird durch die Löcher in der Drossel klappe insbesondere bei geschlossener oder leicht geöffneter Drosselklappe eine Turbulenz erzeugt, durch die das Abgas in der Ansaugleitung vor dem Ansaug verteiler intensiv mit der Ladung vermischt wird. Je mehr die Drosselklappe geöffnet wird, um so geringer wird die Wirkung der Löcher, da die Drosselklappe dann nicht mehr senkrecht oder nahezu senkrecht zur Strömung in der Ansaug leitung steht, die Ladung also nur noch zu einem geringen Teil durch die Löcher strömt. In diesem Betriebsbereich, also bei beispielsweise halb bis ganz geöff neter Drosselklappe, kommen nun die Löcher in der rechtwinklig zur Drosselklappe stehenden Platte zur Wirkung, um eine Turbulenz zu erzeugen, die bei ganz geöffneter Drosselklappe etwa der Turbulenz entspricht, die bei geschlossener Drosselklappe durch die Löcher in der Drosselklappe erzeugt wird. Damit wird in allen Stellungen der Drosselklappe, also im gesamten Betriebsbereich, eine homogene Vermischung des Abgases mit der Ladung erreicht, so daß im Ansaugverteiler und somit auch in den Saugrohren und in allen Zylindern ein gleicher Abgasanteil vorhanden ist. Die durch die Löcher in der Drosselklappe und in der Platte erzeugte Turbulenz sichert eine hinreichend gleichmäßige Mischung bereits bei einer kurzen Mischstrecke.

Durch die Art, Anzahl und Größe der Löcher in der Drosselklappe und in der Platte kann die Größe und der Verlauf der Turbulenz beeinflußt werden. Vorzugs weise 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 Drossel klappe, der etwa dem Durchmesser der Drosselklappe entspricht, hat sich als besonders wirksam erwiesen.

Bei einem Ansaugsystem, bei dem die Drosselklappe im geschlossenen 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.

Ein Ausführungsbeipiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ansaugsystems einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine mit äußerer Abgasrückführung,

Fig. 2 den Abschnitt der Ansaugleitung mit der Drosselklappe im Schnitt und in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Drosselklappe, und

Fig. 4 ein Diagramm, aus dem die Turbulenz in der Ansaugleitung hinter der Drosselklappe mit und ohne Lochung hervorgeht.

Das in Fig. 1 dargestellte Ansaugsystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschi ne 1 weist eine Ansaugleitung 2 auf, die am linken Ende beispielsweise an einen Ladeluftkühler oder an einen Vergaser angeschlossen ist und in einen Ansaug verteiler 3 mündet, von dem Saugrohre 4 zu den einzelnen Zylindern 9 führen. In der Ansaugleitung 2 ist eine Drosselklappe 5 angeordnet, die normalerweise im geschlossenen Zustand einen Randspalt 8 (Fig. 2) für die für den Leerlauf benötigte Ladungsmenge beläßt. Stromab der Drosselklappe mündet in die Ansaugleitung 2 eine AGR-Leitung 6, deren Mündung von einem AGR-Ventil 7 beherrscht ist.

In der Drosselklappe 5 sind Löcher 10 vorgesehen, die insbesondere bei ge schlossener und teilweise geöffneter Drosselklappe in der Ansaugleitung eine Turbulenz erzeugen, durch die eine weitgehend homogene Vermischung des zurückgeführten 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.

Die Wirkung der Löcher 10 wird um so geringer, je weiter die Drosselklappe 5 geöffnet wird, bis sie bei voll geöffneter Drosselklappe zu Null wird, da die Drosselklappe dann parallel zu der Strömung in der Ansaugleitung 2 steht. Um im gesamten Betriebsbereich, also auch bei teilweise und ganz geöffneter Drossel klappe, eine starke Turbulenz und damit eine intensive Vermischung des zurück geführten Abgases mit der Ladung zu erreichen, ist auf der Welle 11 der Drossel klappe 5 eine rechtwinklig zu der Drosselklappe 5 stehende, kreisförmige Platte 12 kleineren Durchmessers angeordnet, welche die Drosselklappe 5 durchdringt und mit Löchern 13 versehen ist, die in Anzahl, Größe und Anordnung den Löchern 10 in der Drosselklappe 5 entsprechen. Da die Platte 12 bei voll geöffneter Drosselklappe 5 senkrecht zu der Strömung in der Ansaugleitung 2 steht, wird in dieser Stellung der Drosselklappe durch die Löcher 13 im wesentlichen die glei che Turbulenz erzeugt wie bei geschlossener Drosselklappe durch die Löcher 10. In den Zwischenstellungen der Drosselklappe sind sowohl die Löcher 10 als auch die Löcher 13 wirksam. Es herrscht also über den ganzen Betriebsbereich eine starke Turbulenz in der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe 5.

Die Größe und der Verlauf der Turbulenz ist abhängig von der Anzahl, der Größe und der Anordnung der Löcher 10 und 13, die durch Versuche derart ermittelt werden, daß die Turbulenz ihr Maximum im Bereich der Mündung der AGR- Leitung 6 hat. Diese Mündung liegt dabei vorzugsweise in einem Abstand a von der Drosselklappe 5, der etwa dem Durchmesser der Drosselklappe entspricht.

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 Turbulenz, die bei geschlossener Drosselklappe durch die Strö mung allein durch den Randspalt 8 erzeugt wird, und die Kurve B den Verlauf der Turbulenz, die bei geschlossener Drosselklappe durch die Strömung durch den Randspalt 8 und die Löcher 10, bei teilweise geöffneter Drosselklappe durch die Strömung durch die Löcher 10 und 13 und bei voll geöffneter Drosselklappe durch die Strömung nur durch die Löcher 13 erzeugt wird.

Die Löcher 10 sind so dimensioniert, daß sie bei geschlossener Drosselklappe 5 zusammen mit dem Randspalt 8 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 10 so bemessen sein, daß sie die für den Leerlaufbetrieb erforderliche Ladungsmenge durchlassen.

Claims

1. Ansaugsystem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) mit Abgasrück führung, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, mit einer Ansaug leitung (2), in der eine Drosselklappe (5) angeordnet ist und die in einen Ansaugverteiler (3) mündet, von dem Saugrohre (4) zu den einzelnen Zylindern (9) ausgehen, wobei in die Ansaugleitung (2) stromab der Drosselklappe (5) eine Abgas-Rückführleitung (6) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (5) von einer rechtwinklig zu ihr stehenden Platte (12) geringeren Durchmessers durchsetzt ist und daß die Drosselklappe und die Platte mit Löchern (10 bzw. 13) zur Erzeu gung einer Turbulenz in der Ansaugleitung (2) stromab der Drosselklappe versehen ist.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) in der Platte (12) in Anzahl, Größe und Anordnung den Löchern (10) in der Drosselklappe (5) entsprechen.

3. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) die Drosselklappenwelle (11) durchdringt.

4. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Mündung der Abgas-Rückführleitung (6) in einem solchen Abstand von der Drosselklappe (5) vorgesehen und die Größe, Anzahl und Anordnung der Löcher (10, 13) in der Drosselklappe (5) und in der Platte (12) derart gewählt ist, daß die von ihnen erzeugte Turbulenz ihr Maximum im Bereich der Mündung der Abgas-Rückführleitung hat.

5. Ansaugsystem nach Anspruch 4, 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.