EP1179673B1 - Vorrichtung zur Rückführung von Gas an einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Vorrichtung zur Rückführung von Gas an einem Verbrennungsmotor Download PDF

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EP1179673B1 EP01118209A EP01118209A EP1179673B1 EP 1179673 B1 EP1179673 B1 EP 1179673B1 EP 01118209 A EP01118209 A EP 01118209A EP 01118209 A EP01118209 A EP 01118209A EP 1179673 B1 EP1179673 B1 EP 1179673B1
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    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities

Definitions

  • the invention relates to a device for gas recirculation in a Internal combustion engine, in particular of exhaust gas or the gas of a crankcase ventilation, according to the preamble of the main claim.
  • the invention is based on the object, a device for recycling of exhaust gases so that there is no significant pollution more comes and this device takes up a small footprint.
  • the task is characterized by the characterizing features of the independent Claim 1 solved.
  • the inventive device of the type specified is advantageous Way designed so that space-saving a filter element in the connection flange the suction device is arranged. This further simplifies also the installation effort.
  • Filter medium may preferably be a high temperature resistant medium, e.g. one Stainless steel pressed, to be provided.
  • Filter medium By the possibly to be expected high pollution could filter element to be monitored anyway Air filter change interval to be changed.
  • a cyclone the Be filter element upstream.
  • This cyclone removes coarse soot particles and thus contributes to the filter element having a longer service life.
  • a cyclone as a filter element use and provide no additional filter. In this case it is expedient to use a Mehrzellenzyklon, which is a high Has separation efficiency.
  • a further advantageous embodiment of the invention can be seen therein that the cleaning is done by electrical energy. Periodically is by applying an electrical voltage, the filter medium heated above the firing temperature of the soot and the soot burned.
  • the Combustion gases can via a corresponding line to the exhaust duct the internal combustion engine are supplied.
  • Another alternative to the circuit of the filter element is available through an electrostatic precipitator. This has a very high separation efficiency and a low ⁇ p. Also the electrostatic precipitator can be cleaned by heating.
  • a development of the invention lies in the use of an exchangeable filter for the filter element.
  • the replacement of the filter element within a certain maintenance cycle can be done easily, is the filter element arranged in a detachable removable filter.
  • This change filter is similar to an oil filter and can be easily, for example Dispose of thermally.
  • Embodiments of the device according to the invention for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine is based on the following figures explained.
  • FIG. 1 shows a section through a device 1 for cooling exhaust gas an exhaust gas recirculation 2 for an internal combustion engine, not shown here shown.
  • the exhaust gas flows through in the return 3 according to the arrow a filter element 4 to a connection flange 5 at the not shown here Intake device 6 of the internal combustion engine.
  • the filter element 4 Through the filter element 4, the recirculated gas is freed from Abgäsruß and only the purified hot exhaust gas to the internal combustion engine or the Suction tube supplied.
  • the filter element 4 has here as a filter medium high-temperature resistant material, namely a stainless steel pressed on and is executed as an inline filter.
  • the filter element can also in the exhaust gas recirculation of the Intake manifold integrated. Furthermore, the filter element described above 4 also arranged in a gas supply of a crankcase ventilation become.
  • the connecting flange 5 according to FIG. 1 is thermally insulated on the intake device 6 arranged.
  • the exhaust gas recirculation pipe 7 is provided with a sleeve 8 provided, this sleeve has contact with the flange 5.
  • Sleeve 8 and exhaust gas recirculation pipe is another in the outlet region of the tube thermally from the exhaust gas recirculation pipe 7, substantially Gentkoppelte, Sleeve 9 is provided. The exiting exhaust gas flows without heating the closer Surround the suction device 6 in the collector for the intake air one.
  • Figure 2 shows a cleanable filter element 4, this consists of a Steel knit 5 on which the soot particles of the exhaust gas accumulate.
  • a cleanable filter element 4 consists of a Steel knit 5 on which the soot particles of the exhaust gas accumulate.
  • to Cleaning of the steel mesh 12 is this with a not shown here Voltage source connected via the terminals 10 and 11.
  • the steel mesh heats up 12 to above the ignition temperature of the deposited soot.
  • the soot is burned and the resulting combustion gases are over a flow reversal and a flow according to the arrows 13, 14th fed to the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • FIG. 3a shows the production of the filter element 4 from, for example, a Steel fabric.
  • this is a wire conductor 15 consisting of a Variety of individual wires with the electrical connections 10 and 11.
  • This wire conductor is inserted into the housing 16 of the filter element and the housing is closed.
  • the wire conductor can be easier to service for maintenance Be removed from the case and a new wire conductor can be insert easily (Figure 3b).
  • FIG 4a shows a schematic representation of an exchangeable filter in which a steel knit 12 is arranged.
  • This replaceable filter 16 is at a Filter head 17 attached to the input 18 and the output 19 for the exhaust gas is connected.
  • FIG. 4b likewise shows a replaceable filter 16 in a schematic representation wherein in the filter head 17 in addition to the ports for input and exit of the exhaust gas, an exhaust gas recirculation valve 20 is provided, which controls the supply of the main gas to the aspirator.
  • the Exhaust gas recirculation valve 20 is arranged on the clean side of the filter element, so that contamination of this valve is prevented.
  • FIG. 5 shows a cooling device for exhaust gas recirculation.
  • the exhaust gas is supplied via the line 21 to the filter element 4 and flows over cleaned the Abgas Weg technologicalanschlußstutzen 22 in the Saugrohrplenum 23.
  • For cooling the exhaust gas recirculation cooling water connections 24, 25 are provided.
  • the cooling water flows around the filter element 4 and ensures a constant Exit temperature of the exhaust gas in the Saugrohrplenum 23.
  • the with Exhaust gas mixed intake air passes through the intake flange 26 to the here not shown internal combustion engine or the internal combustion engine.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasrückführung bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere von Abgas oder das Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist beispielsweise aus der DE 30 34 971 C2 bekannt, dass Abgase des Verbrennungsmotors vom Abgasrohr dem Ansaugkanal für den Verbrennungsmotor wieder zugeführt werden. Bei diesen bekannten Lösungen werden die rückgeführten Abgase ungefiltert in das Saugrohr eingespeist. Bei relativ niedrigen Rückführraten stellt dies kein Problem dar, bei hohen Rückführraten von 40-50%, wie sie z.B. bei Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung notwendig sind, ist der Rußanfall jedoch so stark ausgeprägt, dass hier mit starker Verschmutzung im Saugrohr zu rechnen ist.
Insbesondere in einer kombinierten Anwendung von einer Abgasrückführung und einer Gaszuführung über eine Kurbelgehäuseentlüftung (sog. blow-by) entsteht hier in nachteiliger Weise eine klebrige und stark haftende Schmutzmasse. Durch diese Ablagerungen an den Saugrohrwänden verkleinern sich die Strömungsquerschnitte. Bei einer Einleitung der Gase in Schaltsaugrohre vor den Schaltelementen ist außerdem durch Ablagerungen an den Schaltelementen deren Funktion (Schaltfunktion, Dichtfunktion) negativ beeinflusst. Weiterhin können auch Ablagerungen an den Einlassventilen die Funktion beeinträchtigen.
Aus der US 5,390,492 ist eine Abgasrückführvorrichtung bekannt bei der in einer Verbindungsleitung ein Filterelement zwischen dem Abgaskanal und dem Anschluß an der Ansaugvorrichtung des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Rückführung von Abgasen so fortzubilden, dass es zu keiner wesentlichen Verschmutzung mehr kommt und diese Vorrichtung einen geringen Platzbedarf beansprucht.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs angegebenen Art ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass platzsparend ein Filterelement im Anschlussflansch der Ansaugvorrichtung angeordnet ist. Dies vereinfacht ferner auch den Montageaufwand.
Durch Vorschalten des erfindungsgemäßen Filters wird auf einfache Weise das rückgeführte Gas vom Ruß befreit und es wird beispielsweise nur das heiße Abgas dem Verbrennungsmotor bzw. dem Saugrohr zugeführt. Als Filtermedium kann vorzugsweise ein hochtemperaturfestes Medium, z.B. ein Edelstahlpressling, vorgesehen werden. Durch die eventuell zu erwartende hohe Verschmutzung könnte das Filterelement beim ohnehin zu überwachenden Luftfilterwechselintervall mit gewechselt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Zyklon dem Filterelement vorgeschaltet sein. Dieser Zyklon entfernt grobe Rußpartikel und trägt damit dazu bei, dass das Filterelement eine längere Standzeit aufweist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, ein Zyklon als Filterelement einzusetzen und kein zusätzliches Filter vorzusehen. In diesem Fall ist es zweckmäßig ein Mehrzellenzyklon zu verwenden, welches eine hohe Abscheideleistung aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Abreinigung durch elektrische Energie erfolgt. In regelmäßigen Abständen wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung das Filtermedium bis über die Brenntemperatur des Rußes erhitzt und der Ruß verbrannt. Die Verbrennungsgase können über eine entsprechende Leitung dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Eine weitere Alternative zu der Schaltung des Filterelements bietet sich durch einen elektrostatischen Abscheider an. Dieser hat eine sehr hohe Abscheideleistung und ein geringes Δp. Auch der elektrostatische Abscheider läßt sich durch erhitzen abreinigen.
Eine Weiterbildung der Erfindung liegt in der Verwendung eines Wechselfilters für das Filterelement. Damit der Austausch des Filterelements innerhalb eines bestimmten Wartungszyklusses einfach erfolgen kann, ist das Filterelement in einem abschraubbaren Wechselfilter angeordnet. Dieser Wechselfilter ist einem Ölwechselfilter ähnlich und läßt sich problemlos beispielsweise thermisch entsorgen.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert.
Es zeigt
Figur 1
einen Schnitt durch eine Vorrichtung,
Figur 2
ein abreinigbares Filterelement,
Figur 3a
ein Filterelement im Ausgangszustand,
Figur 3b
das in Figur 3a dargestellte Filterelement in eingebautem Zustand,
Figur 4a
ein Wechselfilter,
Figur 4b
eine Variante eines Wechselfilters,
Figur 5
eine Kühleinrichtung für die AGR.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Kühlung von Abgas mit einer Abgasrückführung 2 für einen hier nicht gezeigten Verbrennungsmotor gezeigt. Das Abgas strömt an in der Rückführung 3 gemäß dem Pfeil durch ein Filterelement 4 zu einem Anschlussflansch 5 an der hier nicht näher gezeigten Ansaugvorrichtung 6 des Verbrennungsmotors.
Durch das Filterelement 4 wird das rückgeführte Gas vom Abgäsruß befreit und nur das gereinigte heiße Abgas dem Verbrennungsmotor bzw. dem Saugrohr zugeführt. Das Filterelement 4 weist hier als Filtermedium ein hochtemperaturfestes Material, nämlich einen Edelstahlpressling auf und ist als Inlinefilter ausgeführt.
Gemäß eines anderen hier nicht dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels kann das Filterelement auch in den Abgasrückführungsflansch des Saugrohres integriert sein. Weiterhin kann das oben beschriebene Filterelement 4 auch in einer Gaszuführung einer Kurbelgehäuseentlüftung angeordnet werden.
Der Anschlußflansch 5 gemäß Figur 1 ist thermisch isoliert an der Ansaugvorrichtung 6 angeordnet. Hierzu ist das Abgasrückführrohr 7 mit einer Hülse 8 versehen, diese Hülse hat Kontakt zu dem Anschlußflansch 5. Zwischen Hülse 8 und Abgasrückführrohr ist im Austrittsbereich des Rohres eine weitere thermisch von dem Abgasrückführrohr 7, im wesentlichen gentkoppelte, Hülse 9 vorgesehen. Das austretende Abgas strömt ohne Erhitzen der näheren Umgebung der Ansaugvorrichtung 6 in den Sammler für die Ansaugluft ein.
Figur 2 zeigt ein abreinigbares Filterelement 4, dieses besteht aus einem Stahlgestrick 5 an welchem sich die Rußpartikel des Abgases anlagern. Zur Abreinigung des Stahlgestricks 12 ist dieses mit einer hier nicht gezeigten Spannungsquelle über die Anschlüsse 10 und 11 verbunden. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an diesen Anschlüssen erhitzt sich das Stahlgestrick 12 bis über die Zündtemperatur des angelagerten Rußes. Der Ruß wird abgebrannt und die dabei entstehenden Verbrennungsgase werden über eine Strömungsumkehr und eine Strömung gemäß den Pfeilen 13, 14 dem Abgas des Verbrennungsmotors zugeführt.
Figur 3a zeigt die Herstellung des Filterelements 4 aus beispielsweise einem Stahlgestrick. Zunächst ist dieses ein Drahtleiter 15 bestehend aus einer Vielzahl von Einzeldrähten mit den elektrischen Anschlüssen 10 und 11. Dieser Drahtleiter wird in das Gehäuse 16 des Filterelements eingelegt und das Gehäuse verschlossen. Der Drahtleiter kann zur Wartung in einfacher Weise aus dem Gehäuse entfernt werden und ein neuer Drahtleiter läßt sich problemlos einsetzen (Figur 3b).
Figur 4a zeigt in einer schematischen Darstellung ein Wechselfilter in welchem ein Stahlgestrick 12 angeordnet ist. Dieses Wechselfilter 16 ist an einem Filterkopf 17 befestigt an dem der Eingang 18 und der Ausgang 19 für das Abgas angeschlossen ist.
Figur 4b zeigt ebenfalls ein Wechselfilter 16 in einer schematischen Darstellung wobei in dem Filterkopf 17 zusätzlich zu den Anschlüssen für Eingang und Ausgang des Abgases ein Abgasrückführventil 20 vorgesehen ist, welches die Zuführung des Hauptgases zu der Ansaugvorrichtung steuert. Das Abgasrückführventil 20 ist auf der Reinseite des Filterelements angeordnet, so dass eine Verschmutzung dieses Ventils verhindert wird.
Figur 5 zeigt eine Kühleinrichtung für die Abgasrückführung. Das Abgas wird über die Leitung 21 dem Filterelement 4 zugeführt und strömt gereinigt über den Abgasrückführanschlußstutzen 22 in das Saugrohrplenum 23. Zum Kühlen der Abgasrückführung sind Kühlwasseranschlüsse 24, 25 vorgesehen. Das Kühlwasser umspült das Filterelement 4 und gewährleistet eine konstante Austrittstemperatur des Abgases in das Saugrohrplenum 23. Die mit Abgas vermischte Ansaugluft gelangt über den Ansaugflansch 26 zu der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine bzw. den Verbrennungsmotor.

Claims (7)

  1. Vorrichtung, zur Gasrückführung bei einem Verbrennungsmotor, mit einer Verbindungsleitung (2) und einer Ansaugvorrichtung (6), dadurch gekenn zeichnet, dass
    die Verbindungsleitung (2) zwischen einem Abgaskanal und einem schluss an der Ansaugvorrichtung (6) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und wobei ein Filterelementent (4) in eine Anschlussflansch (5) der Ansaugvorrichtung (6) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Filterelement (4) ein hochtemperaturfestes Medium, vorzugsweise ein Edelstahlpressling ein Keramikgarnfilter, ein Glasfaserpressling oder ein Mineralfaserpressling.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    dem Filterelement (4) ein Partikelabscheider mittels eines Zyklons oder mehrere Zyklonzellen vorgeschaltet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Filterelemen (4) ein Zyklon oder mehrere Zyklonzellen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Erhöhung der Standzeit das hochtemperaturfeste Medium durch Zufuhr elektrischer Energie bis über die Brenntemperatur des Rußes erhitzt wird und zyklisch eine Abreinigung erfolgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Filterelement (4) ein elektrostatischer Abscheider ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Filterelement (4) ein Wechselfilter (16) ist, welcher insbesondere im Abgasrückführungsventil (20) integrierbar ist oder im Saugrohr integriert werden kann.
EP01118209A 2000-08-07 2001-07-28 Vorrichtung zur Rückführung von Gas an einem Verbrennungsmotor Expired - Lifetime EP1179673B1 (de)

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