DE20023818U1 - System, for re-injection of exhaust gas into internal combustion engine, has control valve protruding into inlet flow channel, with obstruction placed downstream to create dynamic pressure and to induce radial flow - Google Patents

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Abstract

The re-injection system is designed for the gas valves of an internal combustion engine, to produce partial re-injection of the exhaust gas into the flow channel (2). The inlet flow (5) is controlled by a valve (9, 19), with its mountings penetrating into the flow section (1) of the flow channel in order to influence the flows (4, 5). An obstructing element (11) is placed in the flow channel at a set distance (18) downstream of the inlet point (10) of the exhaust gas flow, to induce a dynamic pressure and radial flow (15).

Description

Bei Verbrennungskraftmaschinen wird während der Ventilüberschneidung eine bestimmte Restgasmenge vom Brennraum ins Saugrohr geschoben. Beim sich daran anschließenden Ansaugvorgang wird dann zusätzlich zum Frischgemisch ein gewisser Anteil Restgas mit angesaugt. Die Größe des Restgasanteils ist durch die Ventilüberschneidung betriebspunktabhängig fest für einen ausgelegten Verbrennungsmotor vorgegeben. Eine Variation des Restgasanteiles ist entweder über eine äußere Abgasrückführung mit einem von der Motorsteuerung angesteuerten Abgasrückführventil oder über eine Nockenwellenverstellung möglich.at Internal combustion engines will during the valve overlap pushed a certain amount of residual gas from the combustion chamber into the intake manifold. At the follow it Intake process is then additional to the fresh mixture a certain proportion of residual gas sucked. The Size of residual gas content is determined by the valve overlap depending on the operating point for one designed internal combustion engine specified. A variation of the residual gas content is over either an external exhaust gas recirculation with a controlled by the engine control exhaust gas recirculation valve or over a camshaft adjustment possible.

Bis zu einem gewissen Grad kann sich ein steigender Restgasanteil positiv auf die Energieumsetzung und damit auf den Kraftstoffverbrauch einer Verbrennungskraftmaschine auswirken. Weiterhin führt eine Erhöhung des Restgasanteiles zu einer Reduzierung der maximalen Verbrennungstemperatur und als Folge davon zu einer Verringerung der sich einstellenden Stickoxidbildung. Gleichzeitig führt eine Erhöhung des Restgasanteiles jedoch ab einem bestimmten Maß zu einer unvollständigen Verbrennung, da weniger Frischluft zur Verfügung steht, damit zu einer Zunahme der Kohlenwasserstoffemissionen, des Kraftstoffverbrauches und einer sich einstellenden Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine.To To a certain extent, an increasing proportion of residual gas can be positive on the energy conversion and thus on the fuel consumption of an internal combustion engine impact. Continue leads an increase the residual gas content to a reduction in the maximum combustion temperature and, as a consequence, a reduction in self-adjusting Nitrogen oxide formation. At the same time leads a increase the residual gas content but from a certain extent to a incomplete Combustion, as less fresh air is available, thus becoming one Increase in hydrocarbon emissions, fuel consumption and a self-adjusting uneven running of the internal combustion engine.

Daher ist die sogenannte Gleichverteilung, d. h. die Anteilsverteilung zwischen Frischluft- und Restgasanteil im zugeführten Gasstrom auf der Saugseite einer Verbrennungskraftmaschine ein wichtiges Gütekriterium bei der Abgasrückführung an Verbrennungskraftmaschinen. Die Gleichverteilung charakterisiert die Gleichmäßigkeit der Abgasmenge, die jedem einzelnen Zylinder einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine zugeführt wird. Zur Zeit wird diese geforderte Gleichmäßigkeit der Abgasmenge durch eine ausreichend lange Mischstrecke erreicht, d. h. dem Abgas wird genug Zeit gegeben, sich mit dem Frischluftstrom zu vermischen.Therefore is the so-called equal distribution, d. H. the distribution of shares between fresh air and residual gas content in the supplied gas flow on the suction side an internal combustion engine an important quality criterion in the exhaust gas recirculation of internal combustion engines. The uniform distribution characterizes the uniformity of the amount of exhaust gas, the each individual cylinder is fed to a multi-cylinder internal combustion engine. At present, this required uniformity of the amount of exhaust gas through reached a sufficiently long mixing distance, d. H. the exhaust gas is enough time to mix with the fresh air stream.

JP 10077914 A bezieht sich auf ein Abgasrückführventil. Gemäß dieser Lösung umfasst ein Abgasrückführventil ein Abgasrohr, über welches ein Teil des Abgases über das Ansaugrohrabgasrückführventil zugeführt wird. Mittels des Abgasrückführventil ist das Öffnen und Schließen der Abgasrückführleitung möglich. Hinter der Mündung der Abgasrückführleitung befindet sich ein Strömungsausgleichsbereich, mit welchem das Rückströmen der eingeströmten Abgasströmung in die Ansaugleitung verhindert werden soll. Mittels des Strömungsausgleichsbereichs soll das Abgas in den abströmseitigen Bereich in der Ansaugleitung gelenkt werden, zu dem Zeitpunkt, an welchem ein Ventilteil öffnet. Wird der Ventilkörper des Abgasrückführventils hingegen in eine die Öffnung der Abgasrückführleitung verschließende Position gebracht, nimmt der Strom des in die Ansaugleitung eintretenden Abgasstromes ab. JP 10077914 A refers to an exhaust gas recirculation valve. According to this solution, an exhaust gas recirculation valve comprises an exhaust pipe, via which a part of the exhaust gas is supplied via the Ansaugrohrabgasrückführventil. By means of the exhaust gas recirculation valve, the opening and closing of the exhaust gas recirculation line is possible. Behind the mouth of the exhaust gas recirculation line is a flow compensation area, with which the return flow of the inflowing exhaust gas flow is to be prevented in the intake. By means of the flow compensation region, the exhaust gas is to be directed into the downstream region in the intake line, at the time at which a valve member opens. If, however, the valve body of the exhaust gas recirculation valve is brought into a position closing the opening of the exhaust gas recirculation line, the flow of the exhaust gas stream entering the intake line decreases.

Die DE 198 57 577 A1 bezieht sich auf ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine. Bei diesem Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine ist zur teilweisen Rückführung von Abgas von einem Auslasssystem über zumindest eine Abgasrückführleitung in ein Einlasssystem, die Abgasrückführleitung über eine Venturieinrichtung in das Einlasssystem mündend ausgebildet. Die Venturieinrichtung ist über einen Hauptluftstrang umgehbar, dessen Durchfluss über einen Steuervorgang steuerbar ist. Um den erforderlichen Platzbedarf für das Abgasrückführsystem ohne Funktionseinbuße zu verringern, ist vorgesehen, dass die Venturieinrichtung mehrflutig ausgebildet ist und zumindest zwei parallel geschaltete Düse-Diffusoreinheiten umfasst.The DE 198 57 577 A1 refers to an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine. In this exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine, the exhaust gas recirculation line is designed to recirculate exhaust gas from an exhaust system via at least one exhaust gas recirculation line into an intake system via a venturi device into the intake system. The Venturi device can be bypassed via a main air line whose flow can be controlled by a control process. In order to reduce the space required for the exhaust gas recirculation system without loss of function, it is provided that the venturi device is formed mehrflutig and comprises at least two parallel nozzle diffuser units.

Mit der aus der DE 198 57 578 A1 bekannten Lösung soll der erforderliche Platzbedarf für ein Abgasrückführsystem ohne Funktionseinbuße verringert werden. Dies wird gemäß der vorgeschlagenen Lösung dadurch erreicht, dass Venturieinrichtung und der Hauptluftstrang samt Steuerorganen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dies erlaubt eine entscheidende Verringerung des Bauvolumens, ferner können eine erhebliche Anzahl von Teilen eingespart werden, so dass sich eine wesentlich rationellere Fertigung und Herstellbarkeit dieses Abgasrückführsystems erzielen lässt.With the from the DE 198 57 578 A1 known solution, the required space for an exhaust gas recirculation system should be reduced without loss of function. This is achieved according to the proposed solution, characterized in that venturi and the main air duct together with control organs are arranged in a common housing. This allows a significant reduction in the volume of construction, and also a considerable number of parts can be saved, so that a much more rational production and manufacturability of this exhaust gas recirculation system can be achieved.

Beiden vorgestellten Lösungen ist gemeinsam, dass mittels der Abgasrückführung in den engsten Querschnitt einer Venturidüse lediglich Abgas in einen Teilstrom des gesamten Frischluftstromes eingeleitet werden kann. Da die beiden Ströme im wesentlichen getrennt voneinander in Längsrichtung strömen, findet ein Impulsaustausch, der eine Mischung in Querrichtung begünstigen könnte, nicht statt. Um dennoch eine natürliche Mischung des Frischluftmassenstroms sowie des zurückgeführten Abgasmassenstroms zu erzielen, ist eine ausreichend lang bemessene Mischstrecke erforderlich, um die Einmischung zu gewährleisten. Dies bedeutet andererseits einen größeren Einbauraum für ein solches Abgasrückführsystem, der bei heutigen Verbrennungskraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Daher werden häufig Abstriche an der Gleichverteilung gemacht, was zu einer Verschlechterung der Abgaswerte der Verbrennungskraftmaschine führen kann.Both presented solutions is common that by means of exhaust gas recirculation in the narrowest cross-section a Venturi nozzle only exhaust gas in a partial flow of the entire fresh air flow can be initiated. Because the two streams are essentially separated flow from each other in the longitudinal direction, finds a momentum exchange, which favor a mixture in the transverse direction could, not happening. Nevertheless, it is a natural one Mixture of the fresh air mass flow and the recirculated exhaust gas mass flow To achieve this, a sufficiently long mixing section is required to to ensure the interference. On the other hand, this means a larger installation space for such Exhaust gas recirculation system, which is not available in today's internal combustion engines. Therefore are often smears made at the equal distribution, which leads to a worsening of the Exhaust emissions of the internal combustion engine can lead.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführsystem zu schaffen, wodurch eine gute Durchmischung des Luftmassenstroms und des zurückgeführten Abgasmassenstroms erreicht wird.The present invention has for its object to provide an exhaust gas recirculation system, whereby a good mixing of the air mass flow and the recirculated exhaust gas masses current is achieved.

Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, dass nunmehr Abgasrückführungssysteme für Verbrennungskraftmaschinen mit geringsten Bauraumabmessungen in Bezug auf den Einbauraum an den Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden können. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zwangsmischung des Frischluftmassenstromes und des Abgasstromes durch Erzeugung einer Radialströmungskomponente stellen sich Turbulenzen im freien Strömungsquerschnitt ein, d. h. es wird ein Impulsaustausch quer zur Strömungsrichtung der miteinander zu mischenden Fluidströme erzeugt, so dass die Wegstrecke, die eine natürliche Mischung der beiden Gasströme miteinander erfordern würde, drastisch abgekürzt werden kann. Damit kann die Mischstrecke, die das Bauvolumen von Abgasrückführsystemen bestimmt, erheblich herabgesetzt werden. Damit lassen sich solche Abgasrückführsysteme, die geringsten Platzbedarf haben, auch bei Verbrennungskraftmaschinen mit extrem beschränktem Einbauraum unterbringen. Die unmittelbar hinter dem Einleitungsbereich des Abgasvolumenstromes liegenden Radialströmungskomponenten erzeugenden Einbauten, bewirken eine Vermischung der Gasströme. Es wird ein Staudruck erzeugt, der sich einstellende Radialströmungskomponenten erzeugt. Einer Verschmutzung der die Turbulenzen erzeugenden Einbauten im freien Strömungsquerschnitt kann dadurch vorgebeugt werden, dass am Ende der Einbauten die gleichmäßig von der Innenwandung des strömungsführenden Rohres oder Kanals angeordnet sind, eine Öffnung vorgesehen ist. Diese Öffnung liegt in Strömungsrichtung und kann in einem ebenen Topfbereich des die Radialströmungskomponenten erzeugenden Einsatzelementes liegen; der ebene Topfbereich kann ebenso gut auch als kontinuierliche Querschnittsverengung konfiguriert sein, um eine Verschmutzung zu vermeiden und das sich nach Passage des Einsatzelementes zur Erzeugung der Radialströmungskomponenten einstellende unterschiedliche Druckprofil ausgleichen.The Advantages of the invention proposed solution are mainly to be seen in that now exhaust gas recirculation systems for internal combustion engines with smallest installation space dimensions in relation to the installation space at the Internal combustion engines can be used. By the inventively proposed compulsory mixture the fresh air mass flow and the exhaust gas flow through generation a radial flow component turbulence sets in the free flow cross-section, d. H. It is an exchange of momentum transverse to the flow direction of each other to be mixed fluid streams generates, so that the route, which is a natural mixture of the two gas flows would require drastically abbreviated can be. Thus, the mixing section, the volume of construction of Exhaust gas recirculation systems certainly, be significantly reduced. This can be such Exhaust gas recirculation systems, have the smallest footprint, even with internal combustion engines with extremely limited installation space accommodate. The immediately behind the discharge area of the Exhaust gas volume flow lying radial flow components generating internals, cause a mixing of the gas streams. It creates a dynamic pressure, the self-adjusting radial flow components generated. Pollution of the turbulence generating internals in the free flow cross-section can be prevented by the fact that at the end of the fixtures evenly from the inner wall of the flow-leading Pipe or channel are arranged, an opening is provided. This opening is located in the flow direction and may be in a planar well region of the radial flow component generating Insert element lie; the flat pot area may as well as well be configured as a continuous cross-sectional constriction to to avoid contamination and that after passage of the insert element for generating the radial flow components adjusting different pressure profile compensate.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich ein Abgasrückführungssystem auf engstem Bauraum und damit für Verbrennungskraftmaschinen mit beengtem Bauraum, interessantes System realisieren. Die Zwangsmischung macht eine in ausreichender Länge zu konfigurierende, eine natürliche Mischung der Gasströme ermöglichende Länge der Mischzone überflüssig; der erforderliche Platzbedarf wird erheblich reduziert. Es lässt sich nunmehr eine Gleichverteilung der Gasstromanteile Restgas und Frischluft erzielen, unter Verzicht auf eine lange Mischstrecke.With the proposed solution according to the invention can be an exhaust gas recirculation system in the smallest space and thus for Internal combustion engines with limited space, interesting system realize. The compulsory mixing makes a sufficiently long to be configured, a natural one Mixture of gas streams enabling length of Mixing zone superfluous; of the required space required is significantly reduced. It can be done now an equal distribution of the gas flow components residual gas and fresh air achieve, waiving a long mixing distance.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.Based In the drawing, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 eine rohrförmig ausgestaltete Strömungsstrecke, in welche senkrecht zur Strömungsrichtung eines ersten Fluidmassenstroms eine Abgaszuführungsleitung einmündet mit koaxial zum Rohr eingebautem Radialströmungen induzierenden Einsatz, 1 a tube-shaped flow path, in which perpendicular to the flow direction of a first fluid mass flow, an exhaust gas supply line opens with coaxial to the tube built-in radial flow inducing insert,

2 eine erste Ausführungsvariante des Einsatzes mit ebenem Bodenbereich und die Verschmutzung herabsetzender Durchtrittsöffnung und 2 a first embodiment of the insert with a flat bottom portion and the pollution-reducing passage opening and

3 eine weitere Ausführungsvariante des Einsatzelements mit sich kontinuierlich verengendem Querschnitt im Austrittsbereich. 3 a further embodiment of the insert element with continuously narrowing cross-section in the outlet region.

Aus der Darstellung gemäß 1 geht eine rohrförmig ausgestaltete Strömungsstrecke hervor, in welche senkrecht zur Strömungsrichtung eines ersten Fluidmassenstromes eine Abgaszuführleitung einmündet mit einem koaxial zum Strömungsquerschnitt im Rohr eingebauten, Radialströmungen induzierenden Einsatz.From the illustration according to 1 shows a tubular designed flow path, in which perpendicular to the flow direction of a first fluid mass flow, an exhaust gas supply line opens with a coaxial with the flow cross-section in the tube built-in, radial flow inducing use.

Parallel zur horizontalen Erstreckung eines Rohres 2, welches einen Strömungskanal bildet, tritt ein eintretender Frischluftmassenstrom 4 in den freien Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 ein. Senkrecht zur Strömungsrichtung des eintretenden Frischluftmassenstromes 4, tritt an der Austrittsöffnung 10 einer Abgasrückführleitung, ein in den Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 eintretender Abgasmassenstrom ein. Die Austrittsöffnung der Abgasrückführleitung 10 kann mittels eines hier in schematischer Darstellung wiedergegebenen Ventilelementes geschlossen oder geöffnet werden. Dazu ist eine die Wandung des Strömungskanales 2 durchsetzende Ventilwelle 7 vorgesehen, an deren Vorderteil ein einen Ventilkörper 9 darstellender Ventilteller 19 aufgenommen ist. Der Ventilkörper 9 ist beispielsweise in scheibenförmiger Konfiguration ausgebildet und verschließt die Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung je nach Anstellung in Pfeilrichtung des Doppelpfeiles 20 an den Öffnungsquerschnitt der Austrittsöffnung 10. Der Ventilteller 19 des Ventilkörpers 9 ist in einem den Durchmesser der Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung übersteigenden Durchmesser ausgebildet, so dass bei vertikal abwärtsbewegtem Ventilteller 19 der vollständige Verschluss der Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung gewährleistet ist.Parallel to the horizontal extension of a pipe 2 , which forms a flow channel, enters an incoming fresh air mass flow 4 in the free flow cross section 1 of the flow channel 2 one. Perpendicular to the flow direction of the incoming fresh air mass flow 4 , occurs at the exit opening 10 an exhaust gas recirculation line, one in the flow cross-section 1 of the flow channel 2 incoming exhaust gas mass flow. The outlet opening of the exhaust gas recirculation line 10 can be closed or opened by means of a valve element shown here in a schematic representation. For this purpose, one is the wall of the flow channel 2 passing valve shaft 7 provided, at the front part of a valve body 9 showing valve disk 19 is included. The valve body 9 is formed, for example, in a disk-shaped configuration and closes the outlet opening 10 the exhaust gas recirculation line depending on the position in the direction of the arrow of the double arrow 20 at the opening cross section of the outlet opening 10 , The valve plate 19 of the valve body 9 is in one the diameter of the outlet opening 10 formed the exhaust gas recirculation pipe diameter exceeding, so that when vertically downwardly moved valve disk 19 the complete closure of the outlet 10 the exhaust gas recirculation line is ensured.

Anstelle des hier in schematischer Konfiguration gezeigten Ventiltellers 19 kann das die Wandung des Strömungskanals 2 von einer Öffnung 8 durchsetzende Ventilwellenelement 7 mit daran aufgenommenem Ventilkörper 9 auch in einer anderen Konfiguration ausgebildet sein.Instead of the valve disc shown here in schematic configuration 19 this can be the wall of the flow channel 2 from an opening 8th passing valve shaft element 7 with attached valve body 9 be formed in a different configuration.

Bezogen auf die Symmetrieachse der Abgasrückführleitung des Strömungskanals 2 ist im freien Strömungsquerschnitt 1, durch drei um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Halterungen 14 aufgenommen, ein topfförmiges Einsatzelement 11 sich in koaxialer Richtung parallel zum eintretenden Frischluftmassenstrom 4 erstreckend aufgenommen. Das Einsatzelement 11 wird nachfolgend als Einbauelement 11 bezeichnet. Es ist auch jede andere geeignete Haltevorrichtung möglich. Die Eintrittsöffnung des topfförmigen Einbauelementes 11 ist der Strömungsrichtung des eintretenden Fluidmassenstromes 4 entgegengesetzt gerichtet.With reference to the axis of symmetry of the exhaust gas recirculation line of the flow channel 2 is in free flow cross section 1 , By three staggered by 120 ° to each other arranged brackets 14 taken, a pot-shaped insert element 11 in coaxial direction parallel to the incoming fresh air mass flow 4 extending absorbed. The insert element 11 is hereinafter referred to as a built-in element 11 designated. It is also possible any other suitable holding device. The inlet opening of the pot-shaped installation element 11 is the flow direction of the incoming fluid mass flow 4 directed in the opposite direction.

Am Einbauelement 11 ist in der Konfiguration gemäß 1 ein geschlossener Boden 13 ausgebildet. Die Eintrittsöffnung des topfförmigen Einbauelementes 11, welche entgegen der Strömungsrichtung des eintretenden Fluidmassenstromes orientiert ist, befindet sich in einem Abstand 18, bezogen auf die Symmetrielinie der Abgasrückführleitung.On the installation element 11 is in the configuration according to 1 a closed ground 13 educated. The inlet opening of the pot-shaped installation element 11 , which is oriented counter to the flow direction of the incoming fluid mass flow, is located at a distance 18 , relative to the symmetry line of the exhaust gas recirculation line.

Das topfförmig konfigurierte Einbauelement 11, gehalten durch drei um 120° zueinander versetzte die Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 kontaktierende Halterungen 14, ist mit einer Außenwandung 12 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von Durchbrüchen 16 durchsetzt ist. Die Durchbrüche 16 sind jeweils um 90° zueinander versetzt linienförmig am Umfang der Außenwandung des in Zylinderform ausgebildeten Einbauelementes 11 angeordnet und weisen eine Öffnungsweite auf, die durch Bezugszeichen 17 identifiziert ist.The cup-shaped configured installation element 11 held by three offset by 120 ° to each other, the inner wall 3 of the flow channel 2 contacting mounts 14 , is with an outer wall 12 provided, in the illustrated embodiment of breakthroughs 16 is interspersed. The breakthroughs 16 are each offset by 90 ° to each other in a line on the circumference of the outer wall of the formed in cylindrical shape mounting element 11 arranged and have an opening width, which by reference numerals 17 is identified.

Der durch das Turbulenzen- und Radialkomponenten 15 induzierende Einbauelement 11 vorgemischte austrittsseitige Massenstrom, bestehend aus eintretendem Frischluftmassenstrom 4 und zugemischtem Abgasstrom 5, gekennzeichnet durch Bezugszeichen 6, tritt durchmischt hinter dem topfförmig ausgebildeten Einbauelement 11 aus dem freien Strömungsquerschnitt 1 des rohrförmigen Strömungskanales 2 aus.The one by the turbulence and radial components 15 inducing installation element 11 premixed outlet-side mass flow, consisting of incoming fresh air mass flow 4 and admixed exhaust stream 5 , characterized by reference numerals 6 , occurs mixed behind the pot-shaped built-in element 11 from the free flow cross section 1 the tubular flow channel 2 out.

Die am topfförmigen Einbauelement 11 vorgesehenen Durchbrüche 16 können beispielsweise in fertigungstechnisch leicht herstellbarer Weise als Bohrungen konfiguriert sein, die jeweils einen unterschiedlichen Bohrungsdurchmesser 17 annehmen können. Neben einer um 90° zueinander versetzten linienförmigen Anordnung kann auch ein anderes Bohrungsmuster an der Außenwandung 12 des topfförmigen Einbauelementes 11 ausgeführt werden. Durch die gegen die Strömungsrichtung gerichtete Öffnung des topfförmigen Einbauelementes 11, welche im Abstand 18 von der Symmetrielinie der Abgasrückführleitung 10 angeordnet ist, entsteht ein Staudruck und dadurch eine sich einstellende Radialströmung 15 durch die Durchbrüche 16 in der Wandung 12 des topfförmigen Einbauelementes 11. Durch diese Radialströmungen 15 entsteht ein Impulsaustausch zwischen der den Ringspalt zwischen Innenwandung 3 des Strömungskanals 2 und Außenwandung 12 des topfförmigen Einbauelementes 11 passierendem Strom und der Radialströmungskomponente 15, welche die in der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 vorgesehenen Durchbrüche 16 in radiale Richtung durchsetzt. Dies führt zu einer guten zwangsläufig erfolgenden Durchmischung der beiden Gasströme, d. h. des eintretenden Frischluftstromes 4 sowie des zuzumischenden Abgasstromes 5.The cup-shaped installation element 11 provided breakthroughs 16 For example, in manufacturing technology, they can be configured as bores, each having a different bore diameter 17 can accept. In addition to a mutually offset by 90 ° line arrangement can also another hole pattern on the outer wall 12 the cup-shaped mounting element 11 be executed. By directed against the flow direction opening of the cup-shaped mounting element 11 which in the distance 18 from the symmetry line of the exhaust gas recirculation line 10 is arranged, creates a dynamic pressure and thus a self-adjusting radial flow 15 through the breakthroughs 16 in the wall 12 the cup-shaped mounting element 11 , Through these radial flows 15 creates an exchange of momentum between the annular gap between the inner wall 3 of the flow channel 2 and outer wall 12 the cup-shaped mounting element 11 passing current and the radial flow component 15 which are in the outer wall 12 of the installation element 11 provided breakthroughs 16 interspersed in the radial direction. This leads to a good inevitable mixing of the two gas streams, ie the incoming fresh air stream 4 and zuzumischenden the exhaust stream 5 ,

Anwendungsfallabhängig ist der Abstand 18 zwischen der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Öffnung des topfförmigen Einbauelementes 11 von der Zuleitungsstelle des Abgasstromes 5 zu wählen, ferner die Anzahl sowie Lage und Form der Durchbrüche 16 in der Außenwandung 12 des topfförmigen Elementes 11. Ferner ist als Auslegungsparameter das Durchmesserverhältnis zwischen dem Durchmesser der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 und der Außenwandung 12 des topfförmigen Elementes 11 zu wählen.Use case-dependent is the distance 18 between the opposite direction of flow opening of the cup-shaped mounting element 11 from the supply point of the exhaust stream 5 to choose, the number and location and shape of the breakthroughs 16 in the outer wall 12 of the cup-shaped element 11 , Further, as a design parameter, the diameter ratio between the diameter of the inner wall 3 of the flow channel 2 and the outer wall 12 of the cup-shaped element 11 to choose.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zur Herstellung einer Zwangsdurchmischung durch Erzeugung einer Radialströmung und dadurch induzierte Turbulenzen, ist der Bodenbereich des topfförmigen Einbauelements 11 als geschlossener Boden 13 ausgebildet.At the in 1 illustrated embodiment of the invention proposed solution for producing a forced mixing by generating a radial flow and thereby induced turbulence, is the bottom portion of the cup-shaped mounting element 11 as closed ground 13 educated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des topfförmigen Einbauelements 11 kann dieses mit einem ebenen Bodenbereich und einer darin ausgebildeten Öffnung 21 ausgeführt werden.According to an advantageous embodiment of the pot-shaped installation element 11 this can with a flat bottom portion and an opening formed therein 21 be executed.

Diese Ausführungsvariante geht aus der Darstellung gemäß 2 näher hervor.This embodiment is from the illustration according to 2 closer.

An der Außenwandung 12 des topfförmigen Einbauelementes 11, dessen Eintrittsöffnung der Strömungsrichtung der Fluidströme entgegengesetzt orientiert ist, sind die einzelnen hier reihenförmig um 90° zueinander versetzt angeordneten Durchbrüche 16 dargestellt. Die Durchbrüche 16, die in vorteilhafter Weise als Bohrungen mit Bohrungsdurchmesser 17 ausgeführ sein können, erlauben einen Durchtritt der in radiale Richtung das topfförmige Einbauelement 11 durchströmenden Fluidströme. Zur Herabsetzung der Verschmutzungsempfindlichkeit des topfförmigen Einbauelementes 11 ist im ebenen Bodenbereich 22 des topfförmigen Einbauelementes 11 ein Öffnungsquerschnitt 25 vorgesehen. Durch diesen wird zwar der mit dem topfförmigen Einbauelement 11 im Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 erzielbare Staudruck herabgesetzt, durch die Durchtrittsöffnung 25 entsteht jedoch ein Fluidmassenstrom, der eine selbstreinigende Wirkung entfaltet.On the outer wall 12 the cup-shaped mounting element 11 , whose inlet opening is oriented opposite to the direction of flow of the fluid streams, the individual are arranged in rows here by 90 ° to each other staggered openings 16 shown. The breakthroughs 16 , which advantageously as holes with bore diameter 17 may be executed, allow passage of the cup-shaped mounting element in the radial direction 11 flowing through fluid streams. To reduce the sensitivity to contamination of the cup-shaped installation element 11 is in the level ground area 22 the cup-shaped mounting element 11 an opening cross-section 25 intended. Although this is the case with the cup-shaped mounting element 11 in the flow cross-section 1 of the flow channel 2 achievable dynamic pressure reduced, through the passage opening 25 However, a fluid mass flow, which creates a self-cleaning effect unfolded.

Aus der Darstellung gemäß 3 geht eine weitere Ausführungsvariante des topfförmigen Einbauelements 11 näher hervor, bei dem ein sich kontinuierlich verjüngender Querschnitt im Endbereich des topfförmigen Einbauelements 11 ausgeführt ist.From the illustration according to 3 is another embodiment of the cup-shaped mounting element 11 closer, in which a continuously tapering cross section in the end region of the cup-shaped mounting element 11 is executed.

Bei dieser extrem strömungsgünstig ausgeführten Variante sind analog zur in 2 dargestellten Ausführungsform des topfförmigen Einbauelementes 11 in dessen Außenwandung 12 einzelne Reihen von Durchbrüchen 16 aufgenommen. Die Durchbrüche können als Bohrungen 16 beschaffen sein. In 3 ist der Boden als ein ausgeformter Bodenbereich 23 ausgebildet. Der sich kontinuierlich verjüngende Strömungsquerschnitt mündet in einer Durchtrittsöffnung 21 mit einem Öffnungsquerschnitt 25, wodurch sich eine Reinigung des topfförmigen Einbauelementes 11, welches an der Innenwandung 3 des Strömungskanals 2 durch mehrere Halterungen 14 fixiert ist, einstellt.In this extremely aerodynamically designed variant are analogous to in 2 illustrated embodiment of the cup-shaped mounting element 11 in its outer wall 12 individual rows of breakthroughs 16 added. The breakthroughs can be called holes 16 be designed. In 3 is the floor as a shaped floor area 23 educated. The continuously tapered flow cross section opens into a passage opening 21 with an opening cross-section 25 , resulting in a cleaning of the cup-shaped mounting element 11 which is on the inner wall 3 of the flow channel 2 through several brackets 14 is fixed, stops.

Durch den Einbau eines topfförmigen Einbauelementes 11, sei es mit geschlossenem Boden 13 mit ebenem Bodenbereich 22 mit Durchtrittsöffnung 21 oder auch als strömungsgünstige Variante mit ausgeformtem Bodenbereich 23, gemäß der Darstellung in 3, wird eine Zwangsmischung durch Erzeugung einer radialen Strömungskomponente herbeigeführt. Durch den Einbau des topfförmigen Einbauelementes 11 erzeugten Staudruck treten die an der der Strömungsrichtung der Fluidmassenströme entgegengesetzt orientierten Öffnung des topfförmigen Einbauelementes 11 eintretenden Fluidmassenströme in radiale Richtung durch die Durchbrüche 16 der Außenwandung 12 wieder in den freien Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 ein und bewirken dort einen Impulsaustausch quer zur Strömungsrichtung. Zwischen der Außenwandung 12 des topfförmigen Einbauelementes 11 und der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 bildet sich ein einen Querimpulsaustausch ermöglichender Ringspalt aus, in welchem die eintretenden Fluidmassenströme 4 bzw. 5 zwangsgemischt werden.By installing a cup-shaped installation element 11 be it with the floor closed 13 with a flat floor area 22 with passage opening 21 or as a streamlined variant with a shaped bottom area 23 , as shown in 3 Forced mixing is achieved by generating a radial flow component. By installing the cup-shaped installation element 11 generated back pressure occur at the flow direction of the fluid mass flows oppositely oriented opening of the cup-shaped mounting element 11 entering fluid mass flows in the radial direction through the openings 16 the outer wall 12 again in the free flow cross section 1 of the flow channel 2 and cause a momentum exchange across the flow direction. Between the outer wall 12 the cup-shaped mounting element 11 and the inner wall 3 of the flow channel 2 an annular gap enabling transverse pulse exchange is formed, in which the incoming fluid mass flows 4 respectively. 5 be forced mixed.

Durch die Ausführungsvariante lässt sich eine lange Mischstrecke, innerhalb der sich die Gasströme auf natürlichem Wege durch Querdiffusion vermischen, vermeiden, wodurch sich ein Abgasrückführsystem gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konfiguration wesentlich platzsparender, d. h. einbaufreundlicher konfigurieren lässt. Damit lassen sich Abgasrückführsysteme auch bei engsten an Verbrennungskraftmaschinen zur Verfügung stehenden Bauräumen unterbringen, da nunmehr aufgrund der induzierten Turbulenzen und erzeugten Radialströmungen eine Zwangsmischung der Fluidströme eintritt und die Abgasrückführsysteme nunmehr wesentlich kompakter bauen können.By the embodiment variant leaves one long mixing section, within which the gas flows on natural Avoid mixing paths by transverse diffusion, thereby avoiding one another Exhaust gas recirculation system according to the invention proposed Configuration significantly more space-saving, d. H. installation friendly can be configured. This allows exhaust gas recirculation systems even with the closest to internal combustion engines available installation spaces because now due to the induced turbulence and generated radial flows a forced mixing of the fluid streams entry and exhaust gas recirculation systems now build much more compact.

Abhängig von anwendungsfallspezifischen Applikationsparametern kann die Gleichverteilung von Frischluftanteil und Restgasanteil des austretenden gemischten Fluidmassenstromes 6 durch die Anzahl, die Lage, den Durchmesser sowie die Form der Durchbrüche 16 an spezifische Zwecke angepasst werden. Ein weiterer Parameter zur Einstellung einer Gleichverteilung im austretenden gemischten Massenstrom besteht in der Variation des Verhältnisses vom Außendurchmesser des topfförmigem Einbauelementes 11 zum Innendurchmesser der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2.Depending on application-specific application parameters, the uniform distribution of fresh air content and residual gas content of the exiting mixed fluid mass flow 6 by the number, the position, the diameter and the shape of the openings 16 adapted to specific purposes. Another parameter for setting a uniform distribution in the exiting mixed mass flow is the variation of the ratio of the outer diameter of the cup-shaped mounting element 11 to the inner diameter of the inner wall 3 of the flow channel 2 ,

Claims (9)

Abgasrückführsystem für Gasströme an einer Verbrennungskraftmaschine zur teilweisen Rückführung (5) von Abgas in einen Strömungskanal (2), wobei der Durchfluss durch die Rückführung (5) mittels eines betätigbaren Ventilelements (9, 19) steuerbar ist und im Strömungsquerschnitt (1) des Strömungskanals (2) die in diesem eintretenden Fluidströme (4, 5) durch Einbauten beeinflusst werden, dadurch gekennzeichnet, dass einem Frischluftstrom (4) an einer Eintrittsstelle (10) ein Abgasstrom (5) beigemischt wird, wobei im Abstand (18) hinter der Eintrittsstelle (10) des Abgasstroms ein einen Staudruck und Radialströmungen (15) induzierendes topfförmiges Einbauelement (11) im Strömungskanal (2) angeordnet ist und wobei die Öffnung des topfförmigen Einbauelements (11) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der eintretenden Fluidströme (4, 5) weist. Exhaust gas recirculation system for gas flows on a partial recirculation internal combustion engine ( 5 ) of exhaust gas into a flow channel ( 2 ), whereby the flow through the recirculation ( 5 ) by means of an actuatable valve element ( 9 . 19 ) is controllable and in the flow cross-section ( 1 ) of the flow channel ( 2 ) which in this incoming fluid streams ( 4 . 5 ) are influenced by internals, characterized in that a fresh air stream ( 4 ) at an entry point ( 10 ) an exhaust gas stream ( 5 ), whereby at a distance ( 18 ) behind the entry point ( 10 ) of the exhaust gas flow a back pressure and radial flows ( 15 ) inducing pot-shaped installation element ( 11 ) in the flow channel ( 2 ) is arranged and wherein the opening of the cup-shaped mounting element ( 11 ) opposite to the flow direction of the incoming fluid streams ( 4 . 5 ). Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement (11) koaxial zur Achse des Strömungskanals (2) aufgenommen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the installation element ( 11 ) coaxial with the axis of the flow channel ( 2 ) is recorded. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Außenwandung (12) des Einbauelementes (11) und Innenwandung (3) des Strömungskanals (2) ein ringförmiger Spalt gebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 2, characterized in that between the outer wall ( 12 ) of the installation element ( 11 ) and inner wall ( 3 ) of the flow channel ( 2 ) An annular gap is formed. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement (11) in Strömungsrichtung der zu mischenden Fluidmassenströme (4, 5) gesehen, mit einem einen Staudruck erzeugenden Bereich (13, 22, 23) versehen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the installation element ( 11 ) in the flow direction of the fluid mass flows to be mixed ( 4 . 5 ), with a dynamic pressure generating area ( 13 . 22 . 23 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Einbauelement (11) ein geschlossener Boden (13) ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the installation element ( 11 ) a closed floor ( 13 ) is trained. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Einbauelement (11) ein ebener Bodenbereich (22) mit Öffnung (21) vorgesehen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the installation element ( 11 ) a flat floor area ( 22 ) with opening ( 21 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Einbauelement (11) ein ausgeformter Bodenbereich (23) mit kontinuierlich sich verjüngendem Querschnitt in einen Öffnungsquerschnitt (25) mündend ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the installation element ( 11 ) a shaped bottom area ( 23 ) with a continuously tapering cross section in an opening cross section ( 25 ) is formed opening. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (12) des Einbauelementes (11) mit einer Vielzahl von Durchbrüchen (16) versehen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the wall ( 12 ) of the installation element ( 11 ) with a multiplicity of breakthroughs ( 16 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement (11) durch Halterungen (14) an der Innenwandung (3) des Strömungskanals (2) abgestützt ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the installation element ( 11 ) by holders ( 14 ) on the inner wall ( 3 ) of the flow channel ( 2 ) is supported.
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