SE522787C2 - Förfarande och anordning för avgasrecirkulering i en förbränningsmotor samt dylik överladdad dieselmotor - Google Patents

Description

§.,25 QQEBO . . - . n - , , , . , - . . | c « u. 522 7s1._ 2 inloppssystem är högre än trycket i motorns avgassystem under en stor del av arbetsområdet.

Bland kända lösningar som kan utnyttjas vid överladdade moto- rer kan urskiljas två huvudprinciplösningar som vanligen benämnes ”short route EGR” respektive ”long route EGR”. I det förstnämnda fallet tas avgaserna från en punkt före en i av- gassystemet anordnad avgasturbin och återleds till en punkt efter en i inloppssystemet anordnad inloppsluftkompressor. I det senare fallet tas avgaserna från en punkt efter avgastur- binen och återleds till en punkt före inloppsluftkompressorn.

Båda principlösningarna har för- och nackdelar.

Som känd teknik med avseende på föreliggande uppfinning kan nämnas US-A-5 611 203 och US-A-5 611 204, vilka visar hur avgaser återleds till inloppet vid turboöverladdade diesel- motorer genom en i inloppsledningen insatt venturianordning eller en annan typ av ejektor. Systemen enligt dessa skrifter utnyttjar det låga statiska trycket, som råder i en viss sek- tion av ejektoranordningen, till att pumpa in ett EGR-flöde i laddningsluften.

Vid användning av venturianordningar, som pumpelement för att överföra EGR-gas i överladdade fyrtakts förbränningsmotorer råder i vissa driftfall sådana tryckförhållanden över motorn att venturins undertryck inte förslår. Maximalt tillgängligt undertryck i en venturi begränsas i praktiken av mediets ljudhastighet.

Konventionella venturianordningar utformas med en kammare omgivande injektionsområdet. Denna kammare fungerar då som tryckkälla. Denna konstruktion ger emellertid övergångsförlus- 70095; 00-05-22 10 15 20 _ 25 .pnvu .., ... ._ -30 , , . , , « . . v - « nu s22 7a7 3 ter till resp. från kammaren samt effektförluster vid EGR- gasens insugning i inloppsluften.

UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att anvisa en lösning på eller en reducering problemen med den kända tekniken. Huvudsyftet med uppfinningen är således att tillhandahålla en effektiv och kostnadsbesparande lösning på uppgiften att överföra EGR-gaser.

Enligt uppfinningen åstadkommes detta vid ett förfarande och en anordning av inledningsvis nämnt slag genom de särdrag som anges i den kännetecknande delen av patentkravet 1 respektive 5.

Enligt uppfinningen ersätts således kammaren med en kanal med en EGR-gaserna accelererande förträngning. Härigenom dels reduceras EGR-gasernas strömningsförluster fram till venturin, dels reduceras impulsförlusten i själva venturin, eftersom EGR-gaserna redan från början har en högre hastighet. Dessutom kan pulsenergin i EGR-gaserna tillgodogöras effektivare.

Genom att att, i enlighet med en föredragen utföringsform, förträngningen är så vald att vid inloppet i venturianord- ningen av EGR-gaserna dessa har accelererats till en hastig- het, som i huvudsak överensstämmer med inloppsluftens hastig- het i detta område, uppnås en optimering av inmatningen med minimerade förluster.

Ytterligare för uppfinningen utmärkande särdrag och fördelar framgår av efterföljande beskrivningsexempel.

RITNINGSBESKRIVNING 70095; 00-05-22 10 15 20 . 25 ... ,.. -30 H., ., . . a . nu 522 787 gç3,äfi}¿2* 1 . . - . . - » . ø ~ . n Uppfinningen exemplifierande utföringsformer ska nu närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 schematiskt visar en utföringsform av uppfinningen i samband med en turboöverladdad dieselmotor, Fig 2 visar mer i detalj en anordning enligt en första ut- föringsform av uppfinningen, och Fig 3 visar en anordning enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Fig 1 visar schematiskt en förbränningsmotor 1 av kolvmotortyp med cylindrar anordnade i en rak cylinderbank. Motorn är en fyrtakts dieselmotor avsedd exempelvis för ett tyngre fordon såsom en lastbil eller en buss. Varje cylinder är i respektive cylinderhuvud på konventionellt icke närmare visat sätt för- sedd med åtminstone en inloppsventil för tillförsel av för- bränningsluft och åtminstone en avgasventil för bortförsel av avgaser från förbränningen. Ett inloppsrör 2 leder inloppsluft till cylindrarna under det att en avgassamlare 3 leder avga- serna från cylindrarna till turbinen T och sedan vidare till avgasröret.

Vidare är anordnad en överföringsledning 4, som är inrättad att överföra EGR-gaser från cylindrarnas avgassida till deras inloppssida. Överföringsledningen 4 mynnar i inloppsröret 2 efter laddluftkylaren 5 och före en förgrening till cylind- rarna. I överföringsledningen 4 är inrättad en EGR-styrventil 6, med vilken överföringen kan avbrytas och eventuellt i viss mån styras. Överföringsledningen 4 mynnar i en sektion av inloppsled- ningen, i vilken en venturianordning 9 är anordnad, och detta på så sätt att flödet av inloppsluft, som trycks fram av kom- 70095; OO-05-22 10 15 20 - . | . .n 522 787 5 pressorn C, vid passagen av venturin 9 modifieras av denna för alstrandet av ett undertryck eftersom luften vid passage av ett här beläget konvext krökt parti erhåller en hastighets- ökning. EGR-gaserna inleds således till ett område där under- tryck råder. Genom utformning av venturin 9 bl. a. med av- seende på krökning, utsträckning i strömningsriktningsled, och med avseende på sektion, bredd och höjd, kan tillförsäkras att en lämplig mängd EGR-gaser kan överföras på ett effektivt sätt.

Med 7 indikeras en EGR-gaskylare.

I fig 2 visas venturin 9 mer i detalj, varav schematiskt fram- går utformningen med ett kontraktionparti 10, en blandnings- sträcka ll samt ett diffusorparti 12. Inloppsluften strömmar, såsom sett på figuren, från vänster till höger. I området av blandningssträckan ll mynnar en EGR-kanal 13, vilken uppvisar en förträngning 14 för accelerering av EGR-gaserna inför infö- randet i venturin 9. Mynningen 15 av kanalen 13 är riktad väsentligen i huvudflödets strömningsriktning R. Venturin i denna figur är utformad med rektangulära tvärsnitt tvärs papperets plan. Dvs. i plan parallella med ritningens plan är venturins sektioner väsentligen identiska.

Fig 3 visar en utföringsvariant, vid vilken venturin är rota- tionssymmetrisk kring axeln A - A. I övrigt är elementen överensstämmande med de i figur 2 visade. Kontraktionspartiet är betecknat 10', blandningssträckan ll', diffusorpartiet l2', EGR-kanalen 13', förträngningen 14' och mynningen l5'.

Undertrycket i mynningen 15' är härvid i huvudsak proportionellt mot radien Rf, Där R1 är venturins trängsta tvärsnittsradie. 7 0095; 00-05-22 10 15 20 , 25 ~u~ø u-.fv - . ~ | »a 522 78Z3äåj{ä};§" - . . . . - - . - - . u 6 Uppfinningen kan ytterligare varieras inom ramen för patent- kraven. Venturin kan således ges annorlunda utformning än vad som visas. Det ska emellertid betonas att området av mynningen 15' bör utformas vad avser bl. a. förhållandet mellan radierna R¿ och Rgmed utgångspunkten att erhålla minsta möjliga förlust. R2 avser radien hos blandningssträckan efter EGR- kanalens mynning. Diffusorpartiet är noggrant utprovat för undvikande av att störande virvlar bildas genom avlösning av gasströmmen längs väggarna. Mynningens utformning betecknas lämpligen som en slits 15 respektive l5', vilken kan vara fig. 2) eller krökt fig. 3). rätlinjig (t. ex. (t.ex.

Det utesluts inte att anordningen är reglerbar, t. ex. genom att väggarna V1 och V2 i figur 2 är inbördes förskjutbara för variation av förträngningen 14.

Inom ramen för uppfinningen ligger att alla eller endast vissa av en motors cylindrar bidrar till EGR-àterföringen, t ex genom den ena banken i en V-motor.

Uppfinningen har beskrivits mot bakgrund av en överladdad dieselmotor, men den är tillämplig även för andra typer av förbränningsmotorer, vid vilka liknande problem och förutsättningar råder. 70095; 00-05-22

Claims (9)

lO 15 20 25 30 522 787 Patentkrav:

1. Förfarande för avgasrecirkulering (EGR) i en förbrännings- motor (1), varvid EGR-gaser via en venturianordning (9) inmatas i motorns inloppsledning (2) för att tillsammans med motorns inloppsluft ledas till motorn (1), varvid en mynning (15) i venturianordningen (9) av en kanal (13) för EGR-gaserna är riktad så att EGR-gaserna inmatas i huvudsak i inloppsluftens strömningsriktning (R), kännetecknat av -att EGR-gaserna accelereras inför deras inmatning i venturi- anordningen (9) genom att kanalen (13) de leds genom uppvisar en förträngning (14, 14') i anslutning till mynningen i ventu- rianordningen (9).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att EGR-gaserna inmatas i venturianordningen (9) genom en mynning (15) i form av en i tvärsnitt rätlinjig slits.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att EGR-gaserna inmatas i venturianordningen (9) genom en mynning (15') i form av en i tvärsnitt krökt slits.

4. Förfarande enligt nàgot av föregående krav, kännetecknat av att förträngningen (14) är så vald att vid mynningen (15) i venturianordningen (9) av kanalen (13), EGR-gaserna accelereras till en hastighet som i huvudsak överensstämmer med inloppsluftens hastighet i detta område.

5. Anordning för avgasrecirkulering (EGR) i en förbrännings- motor (1), med en venturianordning (9) för inmatning av EGR- gaser i motorns inloppsledning (2) för att tillsammans med inloppsluften ledas till motorn (1), varvid en mynning (15) i venturianordningen (9) av en kanal (13) för överföring av EGR- 70095c.doc; 2003-11-07 10 15 20 522 787 gaser är riktad i huvudsak i inloppsluftens strömningsriktning (R), kännetecknad av - att kanalen (13) uppvisar en förträngning (14, l4') i anslutning till mynningen i venturianordningen (9) där EGR- gaserna är avsedda att accelereras inför deras inmatning i venturianordningen (9).

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att kanalens (13) mynning (15) i venturianordningen (9) är en i tvärsnitt rät- linjig slits.

7. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att kanalens (13) mynning (15') i venturianordningen (9) är en i tvärsnitt krökt slits.

8. Anordning enligt något av kraven 5 - 7, känneteçknad av att förträngningen (14) är så vald att vid mynningen (15) i ventu- rianordningen (9), EGR-gasernas hastighet i huvudsak överensstämmer med inloppsluftens hastighet i detta område.

9. Överladdad dieselmotor, kännetecknad av att den innefattar en anordning enligt något av kraven 5 - 8. 70095b; 02-01-30