EP1032758A1 - Vorrichtung zur rückführung von abgasen bei einem verbrennungsmotor - Google Patents

Vorrichtung zur rückführung von abgasen bei einem verbrennungsmotor

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EP1032758A1
EP1032758A1 EP99910327A EP99910327A EP1032758A1 EP 1032758 A1 EP1032758 A1 EP 1032758A1 EP 99910327 A EP99910327 A EP 99910327A EP 99910327 A EP99910327 A EP 99910327A EP 1032758 A1 EP1032758 A1 EP 1032758A1
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EP
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exhaust gas
flow
recirculated exhaust
combustion engine
internal combustion
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Helmut Neuschwander
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Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19—Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/18—Thermal insulation or heat protection

Definitions

  • the invention relates to a device for recycling exhaust gases in an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • the invention has for its object to develop a device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine according to the type specified in such a way that optimal temperature and / or flow conditions can be achieved at the point of introduction of the recirculated exhaust gas.
  • the device according to the invention is advantageously embodied as a further development of the generic type, in which a predeterminable amount of recirculated exhaust gas is introduced behind a throttle valve for the return of exhaust gases into the intake duct of the internal combustion engine.
  • the inlet point on the intake duct contains an annular duct which is guided around the tubular suction duct and has openings to the intake duct through which the recirculated gas can flow in substantially radially.
  • a number of flow bodies are arranged in the ring channel, which move in rotation in the ring channel around the axis of the suction channel.
  • the flow bodies are advantageously designed as cylinders or as ribs.
  • the flow bodies are arranged at predetermined intervals on a circular element which rotates about the axis of the intake duct.
  • a high return rate of the exhaust gas can be achieved in a simple manner, since only a small flow resistance occurs due to a deflection of the exhaust gas.
  • the angle of inflow is constantly changed by the rotational movement of the cylinders, whereby an even distribution of the recirculated exhaust gas is achieved.
  • the mixture is swirled in order to achieve a relatively homogeneous mixture.
  • the bearing point of the circular element as a rotating body can be located outside in the ring channel as well as in the center.
  • a flow body is arranged in the inflow region of the recirculated exhaust gas in such a way that the recirculated exhaust gas branches into the ring channel in two directions.
  • the previously described annular channel can be offset in the direction of the inflow area such that it is wider in the inflow area and narrower at the opposite end.
  • a perforated plate can also be arranged between the ring channel and the intake pipe for better mixing while accepting a higher flow resistance.
  • the annular channel is formed by a space between an insert and the intake pipe and the recirculated exhaust gas is introduced through an annular gap at the end of the space.
  • the annular gap and / or the ring channel can also be formed in a simple manner between the insert and an intermediate piece in the intake pipe, the intermediate piece being inserted into the intake pipe via appropriate seals.
  • the introduction point is arranged spatially separate, in particular from the throttle valve, in the intake pipe and the insert and / or the intermediate piece is made of a heat-insulating material such as glass ceramic or ceramic or porcelain shaped.
  • Figure 2 shows a cross section along the axis I-1 of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an intake duct with an introduction of recirculated exhaust gas via a branching flow body
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through an intake duct with an introduction of recirculated exhaust gas through a perforated plate
  • Figure 8 shows a cross section through a further embodiment of an annular gap.
  • FIG. 1 shows an intake pipe 1 of an intake duct for an internal combustion engine in the vicinity of the throttle valve (not shown here).
  • fresh air flows according to arrow 2 through an inlet point 3 for recirculated exhaust gas from the internal combustion engine and then flows as a mixture according to arrow 4 to the cylinder block of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a more detailed view to explain the function of the device according to FIG. 1. It can be seen from this that the recirculated exhaust gas flows into the introduction point 3 according to arrow 7 and is distributed as 7a and 7b around the cylinders 6 present in each case.
  • the cylinders 6 rotate according to arrow 8, so that a continuous, low-drag mixing of the recirculated exhaust gas with the fresh air in the intake pipe 1, which is supported by the rotation, occurs, whereby the temperature increase at the inlet point 3 can also be kept low.
  • the recirculated exhaust gas according to arrows 7, 7a and 7b meets a flow body 10 at the introduction point 3 which leads to a branching of the flow 7 on both sides and then flows laterally into the intake pipe 1.
  • the ring channel 9 is offset here from the center of the intake pipe 1, so that a wide ring channel 9 is formed near the flow body 10 and a relatively narrow ring channel is formed at the other end.
  • the introduction point 3 with the annular channel 9 is formed in an insert 11 in an extension of the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, the recirculated exhaust gas being deflected here according to the arrows 7a and 7b and through a perforated plate 12 is passed into the intake pipe 1 (arrows 13).
  • Exemplary embodiments according to FIG. 7 and FIG. 8 each show a device according to the invention which, in addition to the insert 11, also has an intermediate piece 14.
  • the inlet point 3 for the recirculated exhaust gas is formed here by an annular gap 15 (FIG. 7) or 16 (FIG. 8), which connects to the respective annular channel 9 and through which the exhaust gas can be introduced into the fresh air stream in the intake pipe 1.
  • the intermediate piece 14 and / or the insert 11 according to FIGS. 5 to 8 can, for example, be made of a heat-insulating material, such as glass O

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor, bei der in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors rückgeführtes Abgas eingeleitet wird. Die Einleitungsstelle (3) enthält am Ansaugkanal einen Ringkanal (9), der um den rohrförmigen Ansaugkanal (1) herumgeführt ist und Öffnungen zum Ansaugrohr (1) aufweist, durch die das rückgeführte Abgas im wesentlichen radial einströmen kann. Im Ringkanal (9) sind Strömungskörper (6), Ringspalte (15; 16) oder ein Lochblech (12) angeordnet, durch die das Abgas in den Frischluftstrom im Ansaugrohr (1) einströmt.

Description

Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist beispielsweise aus der EP 0 128 299 A1 bekannt, dass zusätzliche Gasströme in den Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors zur Bildung eines Gemischs mit der Ansaugluft hinter einer Drosselklappe eingeleitet werden. Die Menge des zusätzlichen Gasstromes wird über eine zweite Drosselklappe in dem Kanal für den zusätzlichen Gasstrom reguliert. Für eine einwandfrei Funktion der Anordnung spielt die Temperatur und der Strömungswiderstand des zusätzlichen Gasstromes an der Einleitungsstelle eine große Rolle.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor nach der eingangs angegebenen Art so fortzubilden, dass an der Einleitungsstelle des rückgeführten Abgases optimale Temperatur- und/oder Strömungsverhältnisse erreichbar sind.
ߣSTÄTlGUNGSKOP/£ Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise als Weiterbildung der gattungsgemäßen Art ausgeführt, bei der zur Rückführung von Abgasen in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors in Strömungsrichtung hinter einer Drosselklappe eine vorgebbare Menge von rückgeführtem Abgas eingeleitet ist. Erfindungsgemäß enthält die Einleitungsstelle am Ansaugkanal einen Ringkanal, der um den rohrförmigen Aπsaugkanal herumgeführt ist und Öffnungen zum Ansaugkanal aufweist, durch die das rückgeführte An gas im wesentlichen radial einströmen kann.
Auf einfache Weise sind dabei im Ringkanal eine Anzahl Strömungskörper angeordnet, die sich im Ringkanal rotierend um die Achse des Ansaugkanals fortbewegen. Die Strömungskörper sind vorteilhaft als Zylinder oder als Rippen ausgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführuπgsform sind die Strömungskörper in vorgegebenen Abständen auf einem Kreiselement angeordnet, das um die Achse des Ansaugkanals rotiert.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann auf einfache Weise eine hohe Rückführquote des Abgases erreicht werden, da nur ein geringer Strömungswiderstand durch eine Umlenkung des Abgases auftritt. Durch die Rotationsbewegung der Zylinder wird ständig der Einströmungswinkel verändert, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des rückgeführten Abgases erreicht wird. Des weiteren wird das Gemisch zusätzlich verwirbelt um ein relativ homogenes Gemisch zu erzielen. Die Lagerstelle des Kreiselements als Rotationskörper kann hierbei sowohl außen im Ringkanal als auch im Zentrum liegen.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem nebengeordneten Anspruch 5 ist im Einström bereich des rückgeführten Abgases ein Strömungskörper derart angeordnet, dass sich das rückgeführte Abgas in zwei Richtungen in den Ringkanal verzweigt. Bei die- ser Variante kann das rückgeführte Abgas nahezu ohne Widerstand einströmen und die Herstellung dieser Vorrichtung ist relativ einfach, da nur zwei gleiche Teile spiegelbildlich verbaut werden müssen.
In vorteilhafter Weise kann der zuvor beschriebene Ringkanal derart in Richtung des Einström bereichs versetzt sein, dass er im Einströmbereich breiter und am entgegengesetzten Ende schmäler ist. Zwischen dem Ringkanal und dem Ansaugrohr kann darüber hinaus auch ein Lochblech zur besseren Vermischung unter Inkaufnahme eines höheren Strömungswiderstandes angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Alternative nach dem nebengeordneten Anspruch 8 ist der Ringkanal durch einen Zwischenraum zwischen einem Einsatz und dem Ansaugrohr gebildet und das rückgeführte Abgas wird durch einen Ringspalt am Ende des Zwischenraumes eingeleitet. Der Ringspalt und/oder der Riπgkanal kann auch auf einfache Weise zwischen dem Einsatz und einem Zwischenstück im Ansaugrohr gebildet werden, wobei das Zwischenstück über entsprechende Dichtungen in das Ansaugrohr eingefügt ist.
Insbesondere um eine örtliche Temperaturübertragung bei dem relativ heißem Abgas im Ansaugrohr zu vermeiden, wird die Einleitungsstelle, wie zuvor beschrieben, räumlich getrennt insbesondere von der Drosselklappe im Ansaugrohr angeordnet und der Einsatz und/oder das Zwischenstück ist aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, wie Glaskeramik, Keramik oder Porzellan geformt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Ansaugkanal mit einer Einleitung von rückgeführtem Abgas über rotierende Zylinder;
Figur 2 einen Querschnitt entlang der Achse l-l nach Figur 1 ;
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Ansaugkanal mit einer Einleitung von rückgeführtem Abgas über einen verzweigenden Strömungskörper;
Figur 4 einen Querschnitt entlang der Achse l-l nach Figur 3;
Figur 5 einen Längsschnitt durch einen Ansaugkanal mit einer Einleitung von rückgeführtem Abgas über ein Lochblech;
Figur 6 einen Querschnitt entlang der Achse l-l;
Figur 7 einen Längsschnitt durch einen Ansaugkanal mit einer Einleitung von rückgeführtem Abgas über einen Ringspalt und
Figur 8 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ringspaltes.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Ansaugrohr 1 eines Ansaugkanals für einen Verbrennungsmotor in der Nähe der hier nicht dargestellten Drosselklappe gezeigt. Im Ansaugkanal strömt Frischluft gemäß Pfeil 2 durch eine Einleitungsstelle 3 für rückgeführtes Abgas des Verbrennungsmotors und strömt dann als Gemisch gemäß Pfeil 4 weiter zum Zylinderblock des Verbrennungsmotors.
An der Einleitungsstelle 3 befindet sich ein rotierendes Kreiselement 5 mit Zylindern 6 in einem Ringkanal 9. Aus Figur 2 ist anhand eines Schnittes l-l nach Figur 1 eine genauere Ansicht zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung nach der Figur 1 gezeigt. Hieraus ist erkennbar, dass das rückgeführte Abgas gemäß Pfeil 7 in die Einleitungsstelle 3 einströmt und sich als 7a und 7b um die jeweils vorhandenen Zylinder 6 verteilt. Die Zylinder 6 rotieren dabei gemäß Pfeil 8, so dass sich eine fortlaufende, durch die Rotation unterstützte, Strömungswiderstandsarme Vermischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft im Ansaugrohr 1 einstellt, wodurch auch die Temperaturerhöhung an der Einleitungsstelle 3 gering gehalten werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und Figur 4 trifft das rückgeführte Abgas gemäß der Pfeile 7, 7a und 7b an der Einleitungsstelle 3 auf einen Strömungskörper 10 der zu einer beidseitigen Verzweigung des Stromes 7 führt und dann seitlich in das Ansaugrohr 1 einströmt. Der Ringkanal 9 ist hier vom Zentrum des Ansaugrohres 1 versetzt, so dass sich nahe des Strömungskörpers 10 ein breiter Ringkanal 9 und am anderen Ende ein relativ schmaler Ringkanal ausbildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 und Figur 6 ist in Erweiterung des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 3 und 4 die Einleitungsstelle 3 mit dem Ringkanal 9 in einem Einsatz 11 ausgebildet, wobei hier das rückgeführte Abgas nach den Pfeilen 7a und 7b umgelenkt wird und durch ein Lochblech 12 in das Ansaugrohr 1 geleitet wird (Pfeile 13).
Ausführungsbeispiele nach Figur 7 und Figur 8 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die neben dem Einsatz 11 noch ein Zwischenstück 14 aufweist. Die Einleitungsstelle 3 für das rückgeführte Abgas wird hier durch einen Ringspalt 15 (Figur 7) oder 16 (Figur 8) gebildet, der sich an den jeweiligen Ringkanal 9 anschließt und durch den das Abgas in den Frisch luftstrom im Ansaugrohr 1 eingeleitet werden kann.
Das Zwischenstück 14 und/oder der Einsatz 11 nach den Figuren 5 bis 8 kann beispielsweise aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, wie Glaske- o
ramik, Keramik oder Porzellan geformt und über Dichtungen 17 in das Ansaugrohr 1 eingefügt sein.

Claims

Patentansprüche
1 ) Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor, bei der
- in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors in Strömungsrichtung hinter einer Drosselklappe eine vorgebbare Menge von rückgeführtem Abgas eingeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Einleitungsstelle (3) am Ansaugkanal einen Ringkanal (9) enthält, der um den rohrförmigen Ansaugkanal (1) herumgeführt ist und Öffnungen zum Ansaugrohr (1 ) aufweist, durch die das rückgeführte Abgas im wesentlichen radial einströmen kann und dass
- im Ringkanal (9) eine Anzahl Strömungskörper (6) angeordnet sind, die sich im Ringkanal (9) rotierend um die Achse des Ansaugrohrs (1 ) fortbewegen.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Strömungskörper Zylinder (6) sind.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Strömungskörper Rippen sind. 4) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Strömungskörper (6) in vorgegebenen Abständen auf einem Kreiselement (5) angeordnet sind, dass um die Achse des Ansaugrohres (1 ) rotiert.
5) Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor, bei der
- in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors in Strömungsrichtung hinter einer Drosselklappe eine vorgebbare Menge von rückgeführtem Abgas eingeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Einleitungsstelle (3) am Ansaugkanal einen Ringkanal (9) enthält, der um den rohrförmigen Ansaugkanal (1) herumgeführt ist und Öffnungen zum Ansaugrohr (1 ) aufweist, durch die das rückgeführte Abgas im wesentlichen radial einströmen kann und dass
- im Einströmbereich des rückgeführten Abgases an der Einleitungsstelle (3) ein Strömungskörper (10) derart angeordnet ist, dass sich das rückgeführte Abgas in zwei Richtungen (7a,7b) in den Ringkanal (9) verzweigt.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Ringkanal (9) derart in Richtung des Einströmbereichs versetzt ist, dass er im Einströmbereich breiter und am entgegengesetzten Ende schmäler ist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen dem Ringkanal (9) und dem Ansaugrohr (1 ) ein Lochblech (12) angeordnet ist.
8) Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen bei einem Verbrennungsmotor, bei der
- in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors in Strömungsrichtung hinter einer Drosselklappe eine vorgebbare Menge von rückgeführtem Abgas eingeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Einleitungsstelle (3) am Ansaugkanal einen Ringkanal (9) enthält, der um den rohrförmigen Ansaugkanal (1 ) herumgeführt ist und Öffnungen zum Ansaugkanal aufweist, durch die das rückgeführte Abgas im wesentlichen radial einströmen kann und dass
- der Ringkanal (9) durch einen Zwischenraum zwischen einem Einsatz (11) und dem Ansaugrohr (1 ) gebildet ist und das rückgeführte Abgas durch einen Ringspalt (15;16) am Ende des Zwischenraumes einleitbar ist.
9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Ringspalt (9) und/oder der Ringkanal (15;16) zwischen dem Einsatz (11 ) und einem Zwischenstück (14) im Ansaugrohr (1 ) gebildet ist, wobei das Zwischenstück (14) über entsprechende Dichtungen (17) in das Ansaugrohr (1 ) eingefügt ist.
10) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass - der Einsatz (11 ) und/oder das Zwischenstück (14) aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, wie Glaskeramik, Keramik oder Porzellan geformt ist.
EP99910327A 1998-03-07 1999-03-04 Vorrichtung zur rückführung von abgasen bei einem verbrennungsmotor Withdrawn EP1032758A1 (de)

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