DE3833957A1 - Einrichtung zur abgasrueckfuehrung bei dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Abgas­ rückführung bei Dieselmotoren gemäß Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Es wird heute bei Kraftfahrzeugen prinzipiell angestrebt, die Auspuffgase der Brennkraftmaschinen so aufzubereiten, daß die Abgase ohne eine große Beeinträchtigung der Umwelt an die freie Atmosphäre abgegeben werden. Dies kann einmal dadurch geschehen, daß direkt in die Abgasleitung des Ab­ gasstromes Filterelemente angeordnet werden, die den Abgas­ strom von den auszusondernden Partikel reinigen. Es ist auch bereits bekannt, bei Brennkraftmaschinen zur Verbesserung der Qualität der Abgase eine Abgasrückführung vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Abgase über eine sogenannte Rückführleitung von der Abgasleitung der Brennkraftmaschine zu deren Ansaugseite zurückgeführt.

Besonders problematisch ist die Reinigung des Abgasstromes von Diesel-Brennkraftmaschinen. Die Abgase der Dieselmotoren enthalten nämlich in einem größeren Umfang Feststoffteilchen, bei denen es sich vorwiegend um Kohlenstoffteilchen handelt.

Diese Kohlenstoffteilchen entstehen infolge einer unvoll­ ständigen Verbrennung des Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes unter bestimmten Betriebsbedingungen. Um den Abgasstrom bei Dieselmotoren von diesen Kohlenstoffteilchen zu befreien, ist es auch bereits üblich, in das Abgasrohr nach der Brenn­ kraftmaschine ein Filterelement einzubauen. Außerdem ist es auch schon bekannt, zwecks einer noch weitergehenden Reinigung von zurückgeführten Abgasen in die Abgasrückführungs­ leitung ein weiteres Filter anzuordnen (EU-PS 00 10 384).

Ein solches direkt in die Abgasrückführungsleitung einge­ bautes Filter kann sich aber sehr leicht an seiner Ober­ fläche mit einer Schicht aus noch mitgeführten Rußteilchen und anderen Verunreinigungen in den Abgasstrom zusetzen und verstopfen. Dies kann dann dazu führen, daß durch das ver­ stopfte Filter sich in dem Abgasstrom erhebliche Gegen­ drücke aufbauen können, was sich auf die Betriebsbedingungen des Motors negativ auswirken kann. Die Gefahr, daß ein solches direkt in die Abgasrückführungsleitung angeordnetes Filter durch im rückgeführten Abgasstrom mitgeführte Ver­ unreinigungen verstopft wird, ist bei Motoren, die nach der Brennkraftmaschine mit einem Ruß-Abbrennfilter in der Abgasleitung des Abgasstromes ausgestattet sind, be­ sonders groß. Diese Ruß-Abbrennfilter bestehen normaler­ weise aus keramischen Körpern, die bei längerer Gebrauchs­ dauer infolge der großen thermischen und mechanischen Be­ anspruchung ihre Festigkeit verlieren können. Dies hat zur Folge, daß von dem keramischen Körper feinste Partikel abgetragen und mit dem Abgas weggeführt werden. Diese Par­ tikel lagern sich dann auf der Oberfläche des in der Abgas­ rückführungsleitung vorhandenen Filters ab und können schon nach kurzer Zeit seine Gebrauchsfähigkeit beeinträchtigen.

Ist in der Abgasrückführungsleitung kein Filter ange­ ordnet, wird der Zylinderraum mit Verschleißteilen aus Keramik beaufschlagt, was zum Ausfall des Motors führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zur Abgasrückführung bei Dieselmotoren zu schaffen, bei der die vorher angegebenen Nachteile nicht auftreten und wobei aus den aus dem Abgasrohr zur Brennkraftmaschine zurückgeführten Abgase die Verunreinigungen zuverlässig und weitestgehend entfernt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus­ führungsformen für eine derartige Einrichtung zur Abgas­ rückführung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.

Beim Betrieb des Kraftfahrzeuges strömen die von der Brenn­ kaftmaschine kommenden, ggfs. auch bereits über ein Ruß- Abbrennfilter geleiteten Abgase, an der schmutzseitigen Oberfläche des in der Abzweigstelle der Abgasrückführungs­ leitung angeordneten zweiten Abgasfilter vorbei, wobei ein Anteil der Abgase durch das Filter zur Ansaugseite der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Bei einer längeren Gebrauchsdauer der erfindungsgemäßen Einrichtung kann es zu einer gewissen Belegung der schmutzseitigen Oberfläche mit Rußpartikeln und sonstigen Verunreinigungen kommen. Diese bleiben aber in den Größenordnungen, wie sie von den üblichen Auspuffsystemen bekannt sind und die die Funktionsfähigkeit der Einrichtung nicht wesentlich beein­ trächtigen. Durch die Strömung des Hauptabgasstromes werden in gewissem Umfang kontinuierlich Verunreinigungen von der schmutzseitigen Oberfläche des Filters abgetragen und mit dem Hauptabgasstrom aus dem Abgasrohr weggetragen.

Anhand einer schematischen Zeichnung soll die erfindungs­ gemäße Einrichtung noch näher erläutert werden. Die schematische Zeichnung stellt dabei nur eine Prinzipdar­ stellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ein­ richtung dar.

Die Figur zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Einrichtung zur Abgasrückführung.

In dieser Figur ist die von der Brennkraftmaschine kommende Abgasleitung für den Hauptabgasstrom mit 1 bezeichnet. In der Erweiterung 2 des Abgasrohres ist ein rohrförmiger Filtereinsatz 3 eingesetzt. Der Filtereinsatz ist außen­ seitig von einer örtlich beschränkten Rohrerweiterung 4 umgeben, unter Ausbildung eines ringförmigen Hohlraumes 5 zwischen dem Filtereinsatz und dem Mantel der Rohrer­ weiterung. Von diesem ringförmigen Hohlraum werden die durch den Filtereinsatz gereinigten zurückgeführten Gase über die im wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft gerichteten Entnahmeöffnung 6 über eine - nicht eingezeichnete - Abgas­ rückführungsleitung zur Ansaugseite der Brennkraftmaschine geführt. Die Rohrerweiterung mit der Entnahmeöffnung ist dabei mittels Stopfbuchsen 7 gasdicht mit dem Filtereinsatz verbunden. In der Zeichnung bedeutet dabei 8 den durch das Abgasrohr führenden Hauptabgasstrom, mit 9 ist der Anteil des Abgases bezeichnet, der durch den Filtereinsatz geführt wird und mit 10 der zur Brennkraftmaschine zurückgeführte gereinigte Abgasstrom.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abgas­ rückführung bei Dieselmotoren besteht insbesondere darin, daß die im Abgas eines Dieselmotors enthaltene Partikel (z.B. eben auch aus dem "Abrieb" eines vorgeschalteten Rußfilters) aus dem zurückgeführten Abgasstrom weitest­ gehend entfernt werden. Es wird dementsprechend mit der Einrichtung verhindert, daß derartige Partikel mit der Abgasrückführung in den Motor gelangen, wo sie wie feinste Schmirgelkörper wirken und im Motor einen beträchtlichen Schaden anrichten können. Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt auch eine wesentlich längere Gebrauchsdauer als Filtereinsätze, die direkt in eine Abgasrückführungsleitung eingeordnet sind. Derartige Filter setzen sich durch die in dem Abgasstrom vorhandenen Kohlenstoffteilchen bzw. mögliche andere Partikel schon in kurzen Zeiträumen zu und müssen deshalb schon in kurzen Abständen regeneriert bzw. reaktivert werden, da andernfalls z.B. die definierten Abgasrückführraten nicht mehr eingehalten werden können.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Abgasrückführung bei Dieselmotoren, mit einer von der Abgasleitung abzweigenden Abgasrück­ führungsleitung, in der ein Abgasfilter für das rückge­ führte Abgas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasfilter in der Abzweigstelle der Abgasrück­ führungsleitung derart angeordnet ist, daß dessen schmutz­ seitige Oberfläche wenigstens annähernd parallel zur Strömungsrichtung des Hauptabgasstromes und im Bereich und Verlauf einer normalen vorzugsweise wandnahen Strömungs­ linie liegt.

2. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigstelle für die Abgasrückführung im Bereich einer örtlich auf einen axialen Bereich beschränkten Rohr­ erweiterung der Abgasleitung angebracht ist, in deren Inneren ein rohrförmiger Filtereinsatz dichtend eingesetzt ist, dessen Lichtraumprofil nach Lage, Form und Größe annähernd mit dem Lichtraumprofil der Abgasleitung des Hauptabgasstromes übereinstimmt, wobei die Rohrerweiterung den Filtereinsatz außenseitig mit Abstand umschließt.

3. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz aus einem formbeständigen porösen Rohr aus Sinterkeramik oder aus Sintermetall besteht.

4. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße des Filters in der Abzweigstelle der Ab­ gasrückführungsleitung 0,1 bis 10 µm beträgt.

5. Abgasrückführeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die filterwirksame Länge des rohrförmigen Filterein­ satzes größer als der lichte Durchmesser des Filterein­ satzes ist.

6. Abgasrückführeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigstelle derart in Relation zur Schwerkraft­ richtung angeordnet ist, daß die Entnahmerichtung zu­ mindest angenähert der Schwerkraftrichtung entgegenge­ richtet ist.