SE520505C2 - Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine - Google Patents

Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine

Info

Publication number
SE520505C2
SE520505C2 SE0104034A SE0104034A SE520505C2 SE 520505 C2 SE520505 C2 SE 520505C2 SE 0104034 A SE0104034 A SE 0104034A SE 0104034 A SE0104034 A SE 0104034A SE 520505 C2 SE520505 C2 SE 520505C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
flow
exhaust gases
medium
venturi
inlet duct
Prior art date
Application number
SE0104034A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0104034L (en
Inventor
Ove Sponton
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0104034A priority Critical patent/SE520505C2/en
Priority to DE10297478T priority patent/DE10297478T5/en
Priority to PCT/SE2002/002177 priority patent/WO2003046361A1/en
Priority to AU2002365539A priority patent/AU2002365539A1/en
Publication of SE0104034L publication Critical patent/SE0104034L/en
Publication of SE520505C2 publication Critical patent/SE520505C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71—Multi-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10262—Flow guides, obstructions, deflectors or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus for recirculation of exhaust gases in a supercharged combustion engine. The apparatus incorporates an inlet duct (6, 6') for supply of a composite medium comprising a mixture of air and exhaust gases to the combustion engine (1). Mixing exhaust gases with the air reduces the combustion temperature and hence the content of nitrogen dioxides in the exhaust gases. The inlet duct (6, 6') incorporates a venturi (11) to allow the addition of exhaust gases to the pressurised air in the inlet duct (6, 6'). The apparatus incorporates flow guide means (13a-d) which are designed to create a static pressure distribution (Ps) adjacent to the venturi (11) such as to counteract growth of the boundary layer of flowing medium in an expanding third portion (11c) of the venturi (11). This means that the final inlet duct (6') situated after the venturi (11) can be made relatively short so that the apparatus may be of compact design.

Description

25 30 35 520 505 2 hos ett strömmande medium definieras som det skikt hos mediet som uppvisar en hastighet av högst 80% av friströmshastigheten i en central del av strömningskanalen. 520 505 2 of a flowing medium is defined as the layer of the medium which has a velocity of at most 80% of the free-flow velocity in a central part of the flow channel.

Med ett alltför tjockt gränsskikt utefter strömningskanalens vägg riskerar medieströmningen att bli instabil och venturins tredje parti riskerar därmed att förlora sin tryckhöj ande funktion. En venturis funktion är beroende av en god strömningskvalitet nedströms utan inslag av strömningsstörande inslag. För att säkerställa venturins funktion hos konventionella EGR anläggningar erfordras vanligtvis att inloppskanalen innefattar en lång raksträcka efter venturins tredje parti.With an excessively thick boundary layer along the wall of the flow channel, the media flow risks becoming unstable and the third part of the venturi thus risks losing its pressure-increasing function. The function of a venturi depends on a good flow quality downstream without elements of flow-disrupting elements. To ensure the operation of the venturi in conventional EGR systems, the inlet duct is usually required to include a long straight line along the third portion of the venturi.

En sådan raksträcka tillhandahåller en likformig och stabil strörnning av mediet efter venturin. lnloppskanalens långa raksträcka gör dock att EGR anläggningarna blir platskrävande. För motorer avsedda för fordonsdrivning är detta ett påtagligt problem efiersom tillgängligt utrymme är alltför begränsat, och vilket leder till att man tvingas utnyttja kompromisslösningar som ej är optimala ur strömningssynpunkt SANHVIANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning av inledningsvis nämnt slag med en venturi som kan ges en säker funktion även med en relativt kort nedströms belägen inloppskanal. Med en sådan inloppskanal kan anordning ges en kompakt konstruktion så att den är möjlig att installera i ett relativt begränsat utrymme.Such a straight line provides a uniform and stable scattering of the medium after venturin. However, the long straight section of the inlet duct makes the EGR facilities space-consuming. For engines intended for vehicle propulsion, this is a significant problem because the available space is too limited, and which leads to being forced to use compromise solutions that are not optimal from a flow point of view. SUMMARY OF THE INVENTION venturi that can be given a safe function even with a relatively short downstream inlet duct. With such an inlet duct, the device can be given a compact construction so that it is possible to install in a relatively limited space.

Detta syfte uppnås med anordningen av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. För att motverka en tillväxt av gränsskiktet hos medieblandningen är det lämpligt att skapa en tryckfördelning i inloppskanalen som eftersträvar att utjämna strömningshastigheten mellan inloppskanalens centrala del och perifera del. Därvid är det lämpligt att ge nämnda strömningsledande organ en fonn och en placering så att de skapar ett lägre statiskt tryck i det strömmande mediet vid inloppskanalens perifera del än vid dess centrala del. Med en sådan statisk tryckfördelning erhåller det strömmande mediet ett högre dynamiskt tryck vid inloppskanalens perifera del än vid dess centrala del, vilket leder till en utjämning av mediets hastigheter i nämnda delar. En utjänming av mediets hastigheter i nänmda delar motverkar gränsskiktets tillväxt och risken för instabilitet i venturins tredje parti. Med lämpliga sådana strömningsledande organ kan en likformig och stabil strömning av mediet erhållas utan att en lång raksträcka behöver anordnas efter venturin. Därmed kan anordningen ges en kompakt konstruktion. Med sådana strörnningsledande organ kan inloppskanalen även förses med en krökt form 10 15 20 25 30 35 520 505 3 väsentligen omedelbart efter venturin i mediets strömningsriktning utan att venturins funktion riskeras.This object is achieved with the device of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1. In order to counteract a growth of the boundary layer of the media mixture, it is suitable to create a pressure distribution in the inlet channel which strives to equalize the flow rate between the central part of the inlet channel and the peripheral part. In this case, it is suitable to give said flow-conducting means a shape and a location so that they create a lower static pressure in the flowing medium at the peripheral part of the inlet channel than at its central part. With such a static pressure distribution, the flowing medium obtains a higher dynamic pressure at the peripheral part of the inlet duct than at its central part, which leads to an equalization of the velocities of the medium in said parts. An equalization of the velocities of the medium in said parts counteracts the growth of the boundary layer and the risk of instability in the third part of the venturi. With suitable such flow conducting means, a uniform and stable flow of the medium can be obtained without the need for a long straight distance after venturin. Thus, the device can be given a compact construction. With such flow conducting means, the inlet channel can also be provided with a curved shape substantially immediately after the venturi in the flow direction of the medium without risking the function of the venturi.

Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning är nämnda strömningsledande organ inrättade att indela inloppskanalen i åtminstone två parallella delkanaler. Med en lämplig form och placering av delkanalema kan man skapa en tryckfördelning i inloppskanalen efter det tredje partiet så att en tillväxt av medieblandníngen gränsskikt utmed det tredje partiets yta motverkas. Härvid kan åtminstone en av nämnda delkanaler ha en inloppsarea och en utloppsarea med olika storlekar. En sådan delkanal kan innefatta en avtagande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktningen. Mediet erhåller därvid en ökad strömningshastighet i delkanalen och därmed ett högre dynamiskt tryck. Det leder till att det statiska trycket höjs uppströms delkanalen. Alternativt kan en sådan delkanal innefatta en ökande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktningen. Mediet erhåller därvid en minskad strömningshastighet och ett lägre dynamiskt tryck i delkanalen. Det leder till att det statiska trycket sjunker uppströms delkanalen. Genom en lämplig placering av ett lämpligt antal delkanaler som har en ökande och en avtagande tvärsnittsarea i strömningsriktningen kan en önskad tryckfördelning skapas i inloppskanalen i ett område uppströms delkanalema. Med fördel är nämnda strömningsledande organ anordnat i ett krökt parti hos inloppskanalen. För att erhålla en kompakt konstruktion av anordningen placeras venturin företrädesvis parallellt med en långsida hos förbränningsmotom. Med en sådan placering av venturin erfordrar inloppskanalen nedströms venturin åtminstone ett krökt parti för att leda mediet till motorns cylindrar.According to a preferred embodiment of the present invention, said flow conducting means are arranged to divide the inlet duct into at least two parallel sub-ducts. With a suitable shape and placement of the sub-channels, a pressure distribution can be created in the inlet channel after the third portion so that a growth of the media mixture boundary layer along the surface of the third portion is counteracted. In this case, at least one of said sub-channels can have an inlet area and an outlet area of different sizes. Such a sub-channel may comprise a decreasing cross-sectional area in the flow direction of the medium. The medium thereby obtains an increased flow velocity in the subchannel and thus a higher dynamic pressure. This causes the static pressure to rise upstream of the subchannel. Alternatively, such a subchannel may comprise an increasing cross-sectional area in the flow direction of the medium. The medium thereby obtains a reduced flow rate and a lower dynamic pressure in the subchannel. This causes the static pressure to drop upstream of the subchannel. By a suitable placement of a suitable number of sub-channels which have an increasing and a decreasing cross-sectional area in the flow direction, a desired pressure distribution can be created in the inlet channel in an area upstream of the sub-channels. Advantageously, said flow-conducting means are arranged in a curved portion of the inlet channel. To obtain a compact construction of the device, the venturin is preferably placed parallel to a long side of the internal combustion engine. With such a placement of the venturin, the inlet channel downstream of the venturin requires at least one curved portion to guide the medium to the engine cylinders.

Att placera de strömningsledande organen i ett sådant krökt parti är lämpligt då de här kan motverka den instabilitet i strömningen som förekomsten av ett krökt parti utgör.Placing the flow conducting means in such a curved portion is suitable as here they can counteract the instability in the flow that the presence of a curved portion constitutes.

De strömningsledande organen i det krökta partiet har även den fördelen att de i regel minskar mediets strömningsförlustema i detta det krökta partiet.The flow conducting means in the curved portion also have the advantage that they generally reduce the flow losses of the medium in this curved portion.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar nämnda strömningsledande organ åtminstone en ledskena. En lämpligt formad ledskena ger en mycket effektiv styming av mediet. Ett flertal ledskenor anordnade parallellt i inloppskanalen, tillhandahåller ett antal parallellt anordnade delkanaler som kan ges en lämplig form. Anordnas ledskenoma i ett krökt parti har de med fördel en motsvarande krökt form som leder mediet genom partiet. Företrädesvis har nämnda ledskena en vingprofil. Med en vingprofil erhålls väsentligen optimala strömningsförhållanden. 10 15 20 25 30 35 520 505 4 Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattas nämnda strömningsledande organ i en enhet som är monterbar i inloppskanalen.According to another preferred embodiment of the present invention, said flow conducting means comprises at least one guide rail. A suitably shaped guide rail provides a very efficient control of the medium. A number of guide rails arranged in parallel in the inlet duct provide a number of sub-ducts arranged in parallel which can be given a suitable shape. If the guide rails are arranged in a curved portion, they advantageously have a corresponding curved shape which guides the medium through the portion. Preferably, said guide rail has a wing profile. With a wing profile, essentially optimal flow conditions are obtained. According to another preferred embodiment of the present invention, said flow conducting means are included in a unit which is mountable in the inlet duct.

Sådana strömningsorgan kan innefattas i ett insatspaket som är lösgörbart eller fast monterbart i ett krökt parti eller på ett annat lämpligt ställe i inloppskanalen.Such flow means may be included in an insert package which is releasable or fixedly mountable in a curved portion or at another suitable location in the inlet duct.

Alternativt kan nämnda strömningsledande organ innefattas i en integrerad enhet som innefattar en del av inloppskanalen. Exempelvis så kan ett krökt inloppskanalparti tillverkas med integrerade strömningsledande organ. En sådan enhet kan, exempelvis, tillverkas medelst pressgjutning.Alternatively, said flow conducting means may be included in an integrated unit comprising a part of the inlet duct. For example, a curved inlet channel portion can be fabricated with integrated flow conducting means. Such a unit can, for example, be manufactured by means of die casting.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det följande beskrivs såsom ett exempel en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogad ritning, på vilken: Fig. l visar schematiskt en anordning för recirkulation av avgaser hos en överladdad dieselmotor, Fig. 2 visar schematiskt en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen och Fig. 3 visar ledskenoma och det krökta partiet i Fig. 2 mer detaljerat.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, a preferred embodiment of the invention is described by way of example with reference to the accompanying drawing, in which: Fig. 1 schematically shows a device for recirculating exhaust gases of a supercharged diesel engine, Fig. 2 schematically shows a device according to a preferred embodiment of the invention and Fig. 3 shows the guide rails and the curved portion in Fig. 2 in more detail.

DETALJERAD BESKRIVNlNG AV EN F ÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. l visar en överladdad dieselmotor 1 med en anordning som medger recirkulation av en del av avgaserna som bildas under förbränningsprocesserna i motorns cylindrar EGR (Exhaust Gas Recirculation). Motorn kan exempelvis vara avsedd som drivmotor för ett tyngre fordon. Avgaser från dieselmotorns 1 cylindrar leds, via en grenad avgasledning 2, till en gemensam avgasledning 3. Avgaserna i avgasledningen 3, som har ett tryck av cirka 2 bar, leds förbi en turbin 4 innan de leds ut. Turbinen 4 som drivs av avgaserna driver en kompressor 5. Kompressorn 5 komprimerar luften i en inloppskanalen 6 som leder luft till dieselmotor l. Kompressorn 5 komprimerar luften till ett lämpligt tryck som kan vara cirka 3 bar. En kylare 7 är anordnad i inloppskanalen 6 för att medge kylning av den komprimerade luften. En returledning 8 är inrättad att medge en recirkulation av avgaserna från avgasledningen 3. Den recirkulerande delen av avgaserna är avsedd att blandas in i luften i inloppskanalen 6. ..»._. 10 15 20 25 30 35 520 505 5 Returledningen 8 innefattar en styrventil 9, med vilken den recirkulerande avgasströmmen vid behov kan stängas av. I viss mån kan styrventilen 9 även användas för att styra mängden avgaser som leds till inloppskanalen 6. Returledningen 8 innefattar även en kylare 10 för att medge kylning av de recirkulerande avgaserna.DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Fig. 1 shows a supercharged diesel engine 1 with a device which allows recirculation of a part of the exhaust gases formed during the combustion processes in the engine cylinders EGR (Exhaust Gas Recirculation). The engine can, for example, be intended as a drive motor for a heavier vehicle. Exhaust gases from the cylinders of the diesel engine 1 are led, via a branched exhaust line 2, to a common exhaust line 3. The exhaust gases in the exhaust line 3, which have a pressure of approximately 2 bar, are led past a turbine 4 before being led out. The turbine 4 driven by the exhaust gases drives a compressor 5. The compressor 5 compresses the air in an inlet duct 6 which leads air to the diesel engine 1. The compressor 5 compresses the air to a suitable pressure which can be about 3 bar. A cooler 7 is arranged in the inlet duct 6 to allow cooling of the compressed air. A return line 8 is arranged to allow a recirculation of the exhaust gases from the exhaust line 3. The recirculating part of the exhaust gases is intended to be mixed into the air in the inlet duct 6. .. »._. The return line 8 comprises a control valve 9, with which the recirculating exhaust gas stream can be switched off if necessary. To some extent, the control valve 9 can also be used to control the amount of exhaust gases led to the inlet duct 6. The return line 8 also comprises a cooler 10 to allow cooling of the recirculating exhaust gases.

Hos en överladdad dieselmotom 1 har lufien i inloppskanalen 6 ett högre tryck än avgaserna från dieselmotorn 1. För att medge en införsel av avgaserna i returledningen 8 till inloppskanalen 6 används därför en venturi 11. Venturins ll funktion förklaras närmare nedan. Efter inblandningen av avgaser i inloppskanalen 6 leds mediet via ett avslutande inloppsparti 6' till en grenad insugningsledning 12 som medger tillförsel av mediet till motoms respektive cylindrar. Mediet som tillförs dieselmotoms 1 cylindrar innefattar cirka 80% luft och 20 % avgaser. Genom att tillföra avgaser i luften sänks förbränningstemperaturen i cylindrama och därmed även halten av kväveoxider NOX som bildas under förbränningsprocessen. Med en recirkulation av avgaser kan man således på ett relativt enkelt sätt sänka halten av kväveoxider NOX i avgasema. En venturi ll krävs således för att hos en överladdad förbränningsmotor 1 medge inblandning av avgaser i inloppskanalen 6. En venturis ll funktion är beroende av en god strörnningskvalitet i synnerhet nedströms venturin. För att säkerställa venturins ll funktion har därför konventionella EGR anläggningar vanligtvis en lång raksträcka efter venturin ll. En sådan raksträcka tillhandahåller en likforrnig och stabil strömning av mediet nedströms venturin l 1. Den långa raksträckan gör dock att konventionella EGR anläggningar blir relativt platskrävande.In the case of a supercharged diesel engine 1, the air in the inlet duct 6 has a higher pressure than the exhaust gases from the diesel engine 1. In order to allow an introduction of the exhaust gases in the return line 8 to the inlet duct 6, a venturi 11 is therefore used. After the mixing of exhaust gases in the inlet duct 6, the medium is led via a terminating inlet portion 6 'to a branched intake line 12 which allows supply of the medium to the respective cylinders of the engine. The medium supplied to the 1 engine cylinders of the diesel engine comprises about 80% air and 20% exhaust gases. By supplying exhaust gases into the air, the combustion temperature in the cylinders is lowered and thus also the content of nitrogen oxides NOX that are formed during the combustion process. With a recirculation of exhaust gases, it is thus possible in a relatively simple manner to lower the content of nitrogen oxides NOX in the exhaust gases. A venturi II is thus required to allow the mixing of exhaust gases in the inlet duct 6 of a supercharged internal combustion engine 1. The function of a venturi II depends on a good quality of disturbance, in particular downstream of the venturi. Therefore, to ensure the operation of the venturi II, conventional EGR systems usually have a long straight line after the venturi II. Such a straight line provides a uniform and stable flow of the medium downstream of the venturin 1. However, the long straight line makes conventional EGR systems relatively space consuming.

Fig. 2 visar venturin ll och den avslutande inloppskanalen 6' mer i detalj. Den trycksatta luften i inloppskanalen 6 strömmar inledningsvis genom ett första parti lla hos venturin 1 1. Det första partiet 1 la har en kontinuerligt avtagande tvärsnittsarea.Fig. 2 shows the venturi 11 and the terminating inlet channel 6 'in more detail. The pressurized air in the inlet duct 6 initially flows through a first portion 11a of the venturi 1 1. The first portion 11a has a continuously decreasing cross-sectional area.

Luftens hastighet i det första partiet 1 la ökar därför i strömningsriktningen successivt samtidigt som luftens statiska tryck minskar. Vid ett andra parti 1 lb hos venturin som har en minsta tvärsnittsarea har luftens statiska tryck sjunkit till en nivå som är lägre än avgasemas tryck. Avgasema från returledningen 8 sugs därför lätt in i luftströmmen vid detta andra parti 1 lb av venturin. Mediet som nu innehåller en blandning av luft och avgaser strömmar därefter genom ett tredje parti llc hos venturin som har en kontinuerligt ökande tvärsnittsarea. Mediet erhåller här successivt en avtagande hastighet och ett åter ökande statiskt tryck. Det trycksatta mediet leds därefter, via den avslutande inloppskanalen 6' och den grenade insugningsledningen 12, till dieselmotoms l respektive cylindrar. Den avslutande inloppskanalen 6' är här relativt --.-. 10 15 20 25 30 35 520 505 6 kort och innefattar ett krökt parti 6". I det krökta partiet 6" har fyra vingforrnade ledskenor l3a-d anordnats. Ledskenoma l3a-d har en krökning som väsentligen motsvarar de krökta partiets 6" krökning. Förekomsten av ledskenoma 13a-d har bl.a. den fördelen att mediets strömningsförluster i det krökta partiet reduceras.The velocity of the air in the first portion 11a therefore increases in the direction of flow gradually while the static pressure of the air decreases. At a second portion 1 lb of the venturi having a minimum cross-sectional area, the static pressure of the air has dropped to a level lower than the pressure of the exhaust gases. The exhaust gases from the return line 8 are therefore easily sucked into the air stream at this second portion 1 lb of venturin. The medium which now contains a mixture of air and exhaust gases then flows through a third portion 11c of the venturin which has a continuously increasing cross-sectional area. The medium here gradually acquires a decreasing speed and a re-increasing static pressure. The pressurized medium is then led, via the terminating inlet channel 6 'and the branched intake line 12, to the respective cylinders of the diesel engine 1. The terminating inlet channel 6 'is here relatively --.-. 5 15 20 25 30 35 520 505 6 short and comprises a curved portion 6 ". In the curved portion 6" four wing-shaped guide rails 13a-d have been arranged. The guide rails 13a-d have a curvature which substantially corresponds to the curvature of the curved portion 6 ". The presence of the guide rails 13a-d has, among other things, the advantage that the flow losses of the medium in the curved portion are reduced.

Den expanderande strömningskanalen i det tredje partiet llc leder ofrårikomligt dock till en tillväxt av ett relativt tjockt gränsskikt hos mediet utmed det tredje partiets l lc väggyta. Gränsskikt hos det strömmande mediet definieras som det skikt hos mediet som uppvisar en hastighet av högst 80% av friströmshastigheten i en central del av strömningskanalen. Med ett alltför tjockt gränsskikt utefier det tredje partiets 11c väggyta riskerar medieströmningen att bli instabil och venturins tredje parti llc riskerar därmed att förlora sin tryckhöjande funktion. Ledskenornas 13a-d huvudsakliga uppgift är att motverka tillväxten av gränsskiktet i venturins tredje parti llc och att säkerställa venturins ll funktion trots en relativt kort avslutande inloppskanal 6' som dessutom uppvisar ett krökt parti 6".However, the expanding flow channel in the third portion 11c inevitably leads to a growth of a relatively thick boundary layer of the medium along the wall surface of the third portion 11c. Boundary layer of the flowing medium is defined as the layer of the medium which has a velocity of at most 80% of the free-flow velocity in a central part of the flow channel. With an excessively thick boundary layer outside the wall surface of the third portion 11c, the media flow risks becoming unstable and the third portion llc of the venturi thus risks losing its pressure-increasing function. The main task of the guide rails 13a-d is to counteract the growth of the boundary layer in the third portion 11c of the venturi and to ensure the function of the venturi 11 despite a relatively short terminating inlet channel 6 'which also has a curved portion 6 ".

F ig. 3 visar ledskenoma l3a-d mer detaljerat. Ledskenorna 13a-d är anordnade väsentligen parallellt i den avslutande inloppskanalens 6' krökta parti 6". Ledskenorna l3a-d har en väsentligen parallell sträckning och är anordnade på väsentligen konstanta avstånd tvärs inloppskanalens 6' bredd. Ledskenoma l3a-d indelar därmed den avslutande inloppskanalens 6' krökta parti 6" i fem stycken väsentligen parallella delkanaler 01-5. Var och en av delkanalema 01-5 har en inloppsarea aims och en utloppsarea ämm för det strömmande mediet. Genom att anordna ledskenoma l3a-d i olika vinklar i förhållande till varandra kan nämnda delkanaler cl-5 ges ökande tvärsnittsareor respektive avtagande tvärsnittsareor i mediets strömningsriktning. En avtagande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktning leder till att mediet erhåller en ökad strömningshastíghet genom delkanalen c1.5 och ett högre dynamiskt tryck. Det leder till att det statiska trycket PS höjs uppströms om den aktuella delkanalen c1-5.F ig. 3 shows the guide rails l3a-d in more detail. The guide rails 13a-d are arranged substantially parallel in the curved portion 6 "of the terminating inlet channel 6 '. The guide rails 13a-d have a substantially parallel extension and are arranged at substantially constant distances across the width of the inlet channel 6'. 6 'curved portion 6 "in five substantially parallel sub-channels 01-5. Each of the sub-channels 01-5 has an inlet area aims and an outlet area targets the flowing medium. By arranging the guide rails 13a-d at different angles in relation to each other, said sub-channels c1 can be given increasing cross-sectional areas and decreasing cross-sectional areas in the flow direction of the medium. A decreasing cross-sectional area in the flow direction of the medium leads to the medium obtaining an increased flow rate through the subchannel c1.5 and a higher dynamic pressure. This leads to the static pressure PS being raised upstream of the current subchannel c1-5.

Altemativt kan en delkanal c1-5 innefatta en ökande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktningen. Mediet erhåller därvid en minskad strömningshastighet och ett lägre dynamiskt tryck. Det leder till att det statiska trycket P5 sänks uppströms om den aktuella delkanalen c1-5. Genom en ge delkanalema c|-5 en lämplig form kan en önskad statisk tryckfördelning P5 skapas tvärs den avslutande inloppskanalen 6' i ett ornråde i anslutning till det tredje partiet llc. 10 15 20 25 30 35 520 505 7 Med fördel åstadkoms en statisk tryckfórdelning PS med en utbredning som väsentligen överensstämmer med den som visas i Fig. 3. Med en sådan statisk tryckfördelning Ps skapas ett lägre statiskt tryck PS i det strömmande mediet vid inloppskanalens perifera del och ett högre statiskt tryck Pg vid dess centrala del. Därmed erhåller det strömmande mediet ett högre dynamiskt tryck och således en ökande hastighet vid den avslutande inloppskanalens 6' perifera del. Det leder till en utjämning av mediets hastigheter i den perifera delen och den centrala delen. En sådan utjämning av mediets hastigheter i nämnda delar motverkar gränsskiktets tillväxt uppströms i det tredje partiet llc av venturin och därmed risken för instabil strömning. Med ledskenor l3a-d som bildar lämpligt forrnade delkanaler c1-5 kan således en likformig och stabil strömning av mediet erhållas efter venturins tredje parti llc utan att en lång raksträcka behöver anordnas efter venturin. Dänned kan anordningen ges en relativt kompakt konstruktion. Eftersom mediet altemerande sugs till olika cylindrar som är anordnade på olika platser i dieselmotom 1 via den grenade insugningsledning 12 sker väsentligen kontinuerligt en riktningsändring av mediets strömning nedströms ledskenor l3a-d. Av den anledningen är det svårt att ge delkanalerna c1.5 en form som ger en optimal statisk tryckfórdelning fór medieströmning till alla cylindrar. Delkanalernas c1-5 form måste därför provas ut så att en godtagbar statisk tryckfórdelning P5 kontinuerligt upprätthålls oavsett vilken cylinder som mediet fór tillfället sugs till.Alternatively, a subchannel c1-5 may include an increasing cross-sectional area in the flow direction of the medium. The medium thereby obtains a reduced flow rate and a lower dynamic pressure. This leads to the static pressure P5 being lowered upstream of the current subchannel c1-5. By giving the sub-channels c | -5 a suitable shape, a desired static pressure distribution P5 can be created across the terminating inlet channel 6 'in a cavity adjacent to the third portion 11c. Advantageously, a static pressure distribution PS is provided with a propagation which substantially corresponds to that shown in Fig. 3. With such a static pressure distribution Ps, a lower static pressure PS is created in the flowing medium at the peripheral of the inlet duct. part and a higher static pressure Pg at its central part. Thus, the flowing medium obtains a higher dynamic pressure and thus an increasing velocity at the peripheral part of the terminating inlet duct 6 '. This leads to an equalization of the velocities of the medium in the peripheral part and the central part. Such an equalization of the velocities of the medium in said parts counteracts the growth of the boundary layer upstream in the third portion 11c of the venturi and thus the risk of unstable flow. With guide rails 13a-d which form suitably shaped sub-channels c1-5, a uniform and stable flow of the medium can thus be obtained along the third portion 11c of the venturi without a long straight distance having to be arranged after the venturi. In this way, the device can be given a relatively compact construction. Since the medium is alternately sucked into different cylinders which are arranged at different places in the diesel engine 1 via the branched intake line 12, a directional change of the flow of the medium downstream of guide rails 13a-d takes place substantially continuously. For this reason, it is difficult to give the subchannels c1.5 a shape that provides an optimal static pressure distribution for media flow to all cylinders. The shape of the sub-channels c1-5 must therefore be tested so that an acceptable static pressure distribution P5 is continuously maintained regardless of which cylinder the medium was sucked into at the time.

Ledskenoma l3a-d kan innefattas i ett insatspaket som är lösgörbart eller fast monterbart på ett lämpligt ställe i den avslutande inloppskanalen 6'. Alternativt kan ledskenoma l3a-d innefattas i en integrerad enhet som innefattar det krökta partiet 6" hos den avslutande inloppskanalen 6'. Exeimpelvislså kan ett sådant krökt parti 6" tillverkas som en pressgjuten enhet.The guide rails 13a-d can be included in an insert package which can be detached or fixedly mounted in a suitable place in the terminating inlet channel 6 '. Alternatively, the guide rails 13a-d may be included in an integrated unit comprising the curved portion 6 "of the terminating inlet channel 6 '. For example, such a curved portion 6" may be manufactured as a die-cast unit.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsforrnen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Exempelvis så kan ledskenoma l3a-d anordnas i ett väsentligen godtyckligt antal. Ledskenoma l3a-d bör i regel vara minst tre stycken så att fyra delkanaler erhålls. Ledskenoma l3a-d behöver inte anordnas i ett krökt parti 6" utan de kan även anordnas i ett rakt parti hos den avslutande inloppskanalen 6'. Det är inte nödvändigt att använda ledskenor l3a-d som strömningsledande organ utan de strörnningsledande organen kan ha en väsentligen godtycklig med funktionell form. De strömningsledande organen ska således ha en form och placering så att de skapar en tryckfórdelning i den avslutande inloppskanalen 520 505 8 6' så att en tillväxt av mediets gränsskikt i det uppströms belägna tredje partiet 11c hos venturin motverkas. «-.»..The invention is in no way limited to the embodiments described in the drawing but can be varied freely within the scope of the claims. For example, the guide rails 13a-d can be arranged in a substantially arbitrary number. The guide rails l3a-d should as a rule be at least three so that four sub-channels are obtained. The guide rails 13a-d need not be arranged in a curved portion 6 "but they can also be arranged in a straight portion of the terminating inlet channel 6 '. It is not necessary to use guide rails 13a-d as flow conducting means but the flow conducting means may have a substantially The flow conducting means must thus have a shape and position so as to create a pressure distribution in the terminating inlet channel 520 505 8 6 'so that a growth of the boundary layer of the medium in the upstream third portion 11c of the venturin is counteracted. «- . »..

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 520 505 9 Patentkrav10 15 20 25 30 35 520 505 9 Patent claims 1. Anordning för recirkulation av avgaser hos en íörbränningsmotor, varvid anordningen innefattar en inloppskanal (6, 6') för att medge en tillförsel av ett medium i form av en blandning av luft och avgaser till förbränningsmotorn (1), vilken inloppskanal (6, 6') innefattar en venturi (11) med ett första parti (1 la) som har en yta med en lutning så att en avtagande tvärsnittsarea erhålls i den tillförda luftens strömningsriktning, ett andra parti (1 lb) som innefattar en yta som definierar venturins (11) minsta tvärsnittsarea vid vilket andra parti (l lb) avgaserna är inrättade att tillföras till inloppskanalen (6, 6') och ett tredje parti (1 lc) som har en yta med en lutning så att en ökande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktning erhålls, kännetecknad av att anordningen innefattar strömningsledande organ (13a-d) som är inrättade att skapa en statisk tryckfördelning (P5) i inloppskanalen (6') i ett område efter det tredje partiet (1 lc) i mediets strömningsriktning så att en tillväxt av medieblandningens gränsskikt utmed det tredje partiets (1 lc) yta motverkas.An apparatus for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine, the apparatus comprising an inlet duct (6, 6 ') for allowing a supply of a medium in the form of a mixture of air and exhaust gases to the internal combustion engine (1), which inlet duct (6, 6 ') comprises a venturi (11) having a first portion (11a) having a surface with a slope so that a decreasing cross-sectional area is obtained in the flow direction of the supplied air, a second portion (1lb) comprising a surface defining the venturi (11) minimum cross-sectional area at which the second portion (11b) of the exhaust gases is arranged to be supplied to the inlet duct (6, 6 ') and a third portion (1lc) having a surface with a slope so as to obtain an increasing cross-sectional area in the direction of flow , characterized in that the device comprises flow conducting means (13a-d) which are arranged to create a static pressure distribution (P5) in the inlet channel (6 ') in an area after the third portion (11c) in the flow direction of the medium so that a growth of the boundary layer of the media mixture along the surface of the third portion (1 lc) is counteracted. 2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda strömningsledande organ (13a-d) är inrättade att indela ett parti av inloppskanalen (6') i åtminstone två parallella delkanaler (Ci-s).Device according to claim 1, characterized in that said flow-conducting means (13a-d) are arranged to divide a portion of the inlet channel (6 ') into at least two parallel sub-channels (Ci-s). 3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att åtminstone en av nämnda delkanaler (c1.5) har en inloppsarea (a¿,,1_5) och en utloppsarean (au, 1-5) med olika storlekar.Device according to claim 2, characterized in that at least one of said sub-channels (c1.5) has an inlet area (a1, 1_5) and an outlet area (au, 1-5) of different sizes. 4. Anordning enligt krav 2, kärmetecknad av att nämnda delkanal (c1-5) innefattar en avtagande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktning.Device according to claim 2, characterized in that said subchannel (c1-5) comprises a decreasing cross-sectional area in the direction of flow of the medium. 5. Anordning enligt krav 2, kärmetecknad av att nämnda delkanal (c1.5) innefattar en ökande tvärsnittsarea i mediets strömningsriktning. -Device according to claim 2, characterized in that said subchannel (c1.5) comprises an increasing cross-sectional area in the flow direction of the medium. - 6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda strömningsledande organ (1 3a-d) är anordnade i ett krökt parti (6") hos inloppskanalen (6')-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said flow-conducting means (13a-d) are arranged in a curved portion (6 ") of the inlet channel (6 ') - 7. Anordning enligt något av kraven 3 till 6, kärmetecknad av att nämnda strömningsledande organ innefattar åtminstone en ledskena (13a-d). 10 520 505 10Device according to any one of claims 3 to 6, characterized in that said flow-conducting means comprises at least one guide rail (13a-d). 10 520 505 10 8. Anordning enligt något av krav 7, kännetecknad av att nämnda ledskena (13a-d) har en vingprofil.Device according to any one of claims 7, characterized in that said guide rail (13a-d) has a wing profile. 9. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda strömningsledande organ (13a-d) innefattas i en enhet som är fástbar i inloppskanalen (6')-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said flow-conducting means (13a-d) are included in a unit which is attachable in the inlet channel (6 ') 10. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 9, kännetecknad av att nämnda strömningsledande organ (13a-d) innefattas i en enhet som även innefattar ett parti av inloppskanalen (6').Device according to any one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that said flow-conducting means (13a-d) are included in a unit which also comprises a portion of the inlet channel (6 ').
SE0104034A 2001-11-30 2001-11-30 Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine SE520505C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104034A SE520505C2 (en) 2001-11-30 2001-11-30 Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine
DE10297478T DE10297478T5 (en) 2001-11-30 2002-11-27 Device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine
PCT/SE2002/002177 WO2003046361A1 (en) 2001-11-30 2002-11-27 Apparatus for exhaust gas recirculation in a combustion engine
AU2002365539A AU2002365539A1 (en) 2001-11-30 2002-11-27 Apparatus for exhaust gas recirculation in a combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104034A SE520505C2 (en) 2001-11-30 2001-11-30 Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0104034L SE0104034L (en) 2003-05-31
SE520505C2 true SE520505C2 (en) 2003-07-15

Family

ID=20286165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0104034A SE520505C2 (en) 2001-11-30 2001-11-30 Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine

Country Status (4)

Country Link
AU (1) AU2002365539A1 (en)
DE (1) DE10297478T5 (en)
SE (1) SE520505C2 (en)
WO (1) WO2003046361A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2896546B1 (en) * 2006-01-23 2012-12-21 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR RECYCLING EXHAUST GAS FROM A MOTOR VEHICLE
DE202008010119U1 (en) 2008-07-29 2009-05-07 Koltun, Mykhaylo Device for cleaning exhaust gases of turbojet engines
JP5730056B2 (en) * 2011-02-16 2015-06-03 ダイハツ工業株式会社 Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines
US20140366852A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Caterpillar Inc. System and Method for Exhaust Gas Re-Circulation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2271394B1 (en) * 1974-05-15 1978-03-24 France Etat
US5611203A (en) * 1994-12-12 1997-03-18 Cummins Engine Company, Inc. Ejector pump enhanced high pressure EGR system
SE521988C2 (en) * 1998-02-04 2003-12-23 Volvo Lastvagnar Ab Combustion engine arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003046361A1 (en) 2003-06-05
SE0104034L (en) 2003-05-31
DE10297478T5 (en) 2004-12-02
AU2002365539A1 (en) 2003-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5232080B2 (en) Intake passage for internal combustion engines
JP5813017B2 (en) Turbocharger
CN101487426B (en) Multiple height fluid mixer and method of use
CN101970830A (en) Exhaust gas recirculation mixer device
US10995705B2 (en) Modular exhaust gas recirculation system
RU2008137530A (en) AERODYNAMIC FLAP OF THE AIRCRAFT WITH THE DEVICE INFLUENCING THE STREAM OF FLOW
US8322126B2 (en) Gas turbine exhaust assembly
US20100221107A1 (en) Duct for changing direction of flow, particularly for turbocharger compressor inlet
SE522310C2 (en) Apparatus and method for supplying recycled exhaust gases
WO2014133996A1 (en) Gas recirculation in turbocharged diesel engines
US9932991B2 (en) Active swirl device for turbocharger compressor
US8246296B2 (en) Aspirated impeller
CN101612991A (en) Autogyro
CN106255818B (en) Carburetor with scavenging fluid flow
KR20080008227A (en) A multiple diffuser for a reciprocating piston combustion engine, and a reciprocating piston combustion engine
CN101044304A (en) Engine cooling method and apparatus
SE520505C2 (en) Device for recirculating exhaust gases in an internal combustion engine
EP3341615B1 (en) Restrictors using the venturi effect
SE521968C2 (en) Method and apparatus for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine and such engine
JP6700823B2 (en) Gas recirculation device
SE528857C2 (en) Device for attenuating sound in a line
CN117321299A (en) Device for guiding a main air flow of an aircraft turbine engine
US9695779B2 (en) Exhaust gas mixing system
KR101513587B1 (en) Flow path variable type intake air cooling apparatus using vortex tube and its controlling method
US20170138261A1 (en) Aircraft turbine engine air intake duct

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed