PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10297478T5 02.12.2004
Titel Vorrichtung zur Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor
Anmelder Scania CV AB, Södertälje, SE
Erfinder Spontón, Ove, Vagnhärad, SE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 10297478
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, OM, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, AP, EA, EP, OA
WO-Anmeldetag 27.11.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/SE02/02177
WO-Veröffentlichungsnummer 0003046361
WO-Veröffentlichungsdatum 05.06.2003
Date of publication of WO application in German translation 02.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.2004
IPC-Hauptklasse F02M 25/07
IPC-Nebenklasse F02D 21/08   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine bekannte Vorgehensweise gemäß einer EGR (englisch: Exhaust Gas Recirculation, Abgasrückführung) genannten Technik besteht darin, einen Teil der Abgase von einem Verbrennungsprozess in einem Verbrennungsmotor zurück zu einem Einlasskanal für die Luftzufuhr zu dem Verbrennungsmotor zu führen. Es wird dann ein Gemisch aus Luft und Abgasen über den Einlasskanal den Motorzylindern zugeführt, in denen die Verbrennung stattfindet. Das Hinzugeben von Abgasen zu der Luft bewirkt eine niedrigere Verbrennungstemperatur, was zu einem reduzierten Gehalt an Stickoxiden NOx in den Abgasen führt.

In aufgeladenen Verbrennungsmotoren wird der Verbrennungskammer Luft mit einem Druck zugeführt, der höher ist als der Druck der Abgase. Eine Möglichkeit zum Mischen von Abgasen in dem Einlasskanal zu Druckluft liegt in der Verwendung eines Luftrichters (Venturi-Rohr). In dem Luftrichter strömt Druckluft eingangsseitig durch einen ersten Abschnitt, der eine abnehmende Querschnittsfläche besitzt. Die Geschwindigkeit der Luft nimmt darin zu, wohingegen gleichzeitig der statische Druck der Luft abnimmt. In einem mittleren Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr), der eine minimale Querschnittsfläche aufweist, fällt der Druck der Luft auf einen Wert ab, der niedriger ist, als der Druck der Abgase. Dies macht es einfach, die Abgase in diesem mittleren Abschnitt in den Luftstrom einzumischen. Das sich ergebende Mischmedium in Form eines Gemisches aus Luft und Abgasen strömt danach durch einen dritten Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr), der eine zunehmende Querschnittsfläche aufweist. In dieser Stufe nimmt der statische Druck des Mediums wieder zu, bevor dieses in die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors eingeführt wird.

Der dritte Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr) besitzt somit die Form eines sich aufweitenden Strömungskanals. Die Strömung eines Mediums durch einen sich aufweitenden Strömungskanal führt zwangsläufig zu einem Anwachsen einer relativ dicken Grenzschicht des Mediums entlang der Wand des Strömungskanals. Eine Grenzschicht eines strömenden Mediums ist definiert als diejenige Schicht des Mediums, die eine Geschwindigkeit von höchstens 80% der freien Strömungsgeschwindigkeit in einem zentralen Bereich des Strömungskanals aufweist. Eine zunehmend dicke Grenzschicht entlang der Wand des Strömungskanals birgt das Risiko, dass die Strömung des Mediums instabil wird und dass der dritte Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr) dadurch seine drucksteigernde Funktion verliert. Die Funktion eines Luftrichters (Venturi-Rohr) hängt von einer guten stromabwertigen Strömungsqualität ab, die nicht von strömungsstörenden Elementen beeinträchtigt wird. Das Sicherstellen der Funktionsweise des Luftrichters (Venturi-Rohr) in herkömmlichen EGR-Systemen umfasst gewöhnlicherweise die Maßnahme, dass der Einlasskanal einen langen geraden Bereich nach dem dritten Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr) aufweist. Ein derartiger gerader Bereich sorgt für eine gleichmäßige und stabile Strömung des Mediums hinter dem Luftrichter (Venturi-Rohr). Ein langer gerader Bereich des Einlasskanals führt allerdings dazu, dass die EGR-Systeme viel Bauraum in Anspruch nehmen. Für Motoren, die für Nutzfahrzeuge ausgelegt werden, ist dies ein offensichtliches Problem, da der verfügbare Bauraum zunehmend begrenzt ist, was dazu führt, dass man gezwungen ist, Kompromisslösungen anzuwenden, die hinsichtlich des Strömungsaspekts nicht optimal sind.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die einen Luftrichter (Venturi-Rohr) aufweist, dessen Funktion selbst mit einem verhältnismäßigen kurzen stromabwärts angeordneten Einlasskanal sichergestellt werden kann. Mit einem derartigen Einlasskanal kann die Vorrichtung kompakte Gestalt aufweisen, so dass es möglich ist, diese in einer relativ eingeschränkten Raumsituation zu installieren.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist. Um einem Anwachsen der Grenzschicht des Mischmediums entgegen zuwirken, ist es vorteilhaft, in dem Einlasskanal eine Druckverteilung zu erzeugen, die zu einem Ausgleich der Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem zentralen und dem peripheren Abschnitten des Einlasskanals führt. Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise die Form und die Position der Strömungsführungsmittel derart gestaltet, dass diese einen niedrigeren statischen Druck in dem Strömungsmedium in dem peripheren Bereich des Einlasskanals erzeugen, als in dessen zentralen Bereich. Mit einer derartigen statischen Druckverteilung besitzt das Strömungsmedium einen höheren dynamischen Druck in dem peripheren Bereich des Einlasskanals als in dessen zentralen Bereich, wodurch ein Ausgleich der Geschwindigkeiten des Mediums in den Bereichen bewirkt wird. Das Ausgleichen der Geschwindigkeiten des Mediums in den Bereichen wirkt einem Anwachsen der Grenzschicht und dem Risiko einer Instabilität in dem dritten Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr) entgegen. Durch geeignete derartige Strömungsführungsmittel kann eine gleichmäßige und stabile Strömung des Mediums erreicht werden, ohne dass ein langer geradliniger Bereich nach dem Luftrichter (Venturi-Rohr) vorzusehen ist. Die Vorrichtung kann somit kompakte Gestalt aufweisen. Mit derartigen Strömungsführungsmitteln kann der Einlasskanal auch in Strömungsrichtung des Mediums im Wesentlichen unmittelbar hinter dem Luftrichter (Venturi-Rohr) mit einer gekrümmten Form ausgebildet sein, ohne die Funktion des Luftrichters (Venturi-Rohr) zu gefährden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Strömungsführungsmittel derart gestaltet, dass sie den Einlasskanal in wenigstens zwei parallele Teilkanäle aufteilen. Eine geeignete Formgebung und Positionierung der Teilkanäle macht es möglich, eine Druckverteilung in dem Einlasskanal nach dem dritten Abschnitt des Luftrichters (Venturi-Rohr) zu erzeugen, so dass einem Anwachsen der Grenzschicht des Mischmediums entlang dem dritten Abschnitt entgegengewirkt wird. Zu diesem Zweck variieren die jeweiligen Querschnittsflächen des Einlasses und des Auslasses von wenigstens einem der drei Teilkanäle in der Größe. Ein derartiger Teilkanal kann eine abnehmende Querschnittsfläche in der Strömungsrichtung des Mediums aufweisen. Dies sorgt für eine größere Strömungsgeschwindigkeit des Mediums in dem Teilkanal und damit für einen höheren dynamischen Druck. Daraus resultiert ein Anstieg des statischen Drucks stromaufwärts des Teilkanals. Alternativ kann ein derartiger Teilkanal in der Strömungsrichtung des Mediums eine zunehmende Querschnittsfläche aufweisen. Das Medium hat dann eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit und einen niedrigeren dynamischen Druck in dem Teilkanal. Dies resultiert in einem abnehmenden statischen Druck stromaufwärts von dem Teilkanal. Eine gewünschte Druckverteilung kann in dem Einlasskanal in einem Bereich stromaufwärts von dem Teilkanal dadurch erzeugt werden, dass eine geeignete Anzahl von Teilkanälen in geeigneter Weise positioniert wird, die in Strömungsrichtung zunehmende und abnehmende Querschnittsflächen aufweisen. Vorteilhafterweise sind die Strömungsführungsmittel in einem gekrümmten Bereich des Einlasskanals angeordnet. Um eine kompakte Gestaltung der Vorrichtung zu erreichen, ist der Luftrichter (Venturi-Rohr) bevorzugt parallel zu einer Längsseite des Verbrennungsmotors angeordnet. Mit einer derartigen Positionierung des Luftrichters (Venturi-Rohr) erfordert der Einlasskanal stromabwärts von dem Luftrichter (Venturi-Rohr) wenigstens einen gekrümmten Abschnitt, um das Medium zu den Motorzylindern zu führen. Eine Positionierung der Strömungsführungsmittel in einem derartigen gekrümmten Abschnitt ist dahingehend vorteilhaft, dass diese dort einer Strömungsinstabilität entgegenwirken können, die durch das Vorhandensein eines gekrümmten Abschnitts ausgelöst wird. Die Strömungsführungsmittel in dem gekrümmten Abschnitt haben auch den Vorteil, in gewöhnlicher Weise die Strömungsverluste des Mediums in diesem gekrümmten Abschnitt zu reduzieren.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen die Strömungsführungsmittel wenigstens eine Führungswand. Eine geeignet geformte Führungswand sorgt für eine sehr wirksame Kontrolle des Mediums. Eine Vielzahl von Leitwänden, die parallel in dem Einlasskanal angeordnet sind, erzeugt eine Vielzahl von parallel angeordneten Teilkanälen, die in vorteilhafter Form ausgebildet werden können. Wenn die Leitwände in einem gekrümmten Abschnitt angeordnet werden, besitzen diese vorteilhafterweise eine entsprechend gekrümmte Form, die das Medium durch den Abschnitt führt. Die Leitwände weisen vorzugsweise Flügelprofil auf. Ein Flügelprofil führt zu weitgehend optimalen Strömungsverhältnissen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Strömungsführungsmittel in einer Einheit untergebracht, die in den Einlasskanal eingesetzt werden kann. Derartige Strömungsmittel können in einer Einsatzbaugruppe vorgesehen sein, die entfernbar oder permanent in einem gekrümmten Abschnitt oder an einem weiteren geeigneten Punkt in dem Einlasskanal eingesetzt werden kann. Alternativ können die Strömungsführungsmitteln in einer integrierten Einheit vorgesehen sein, die einen Teil des Einlasskanals umfasst. Beispielsweise kann ein gekrümmter Einlasskanalabschnitt mit integrierten Strömungsführungsmitteln hergestellt werden. Eine derartige Einheit kann beispielsweise durch Druckgiessen hergestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein bevorzugtes Ausgangsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 schematisch eine Vorrichtung für die Rückführung von Abgasen in einem aufgeladenen Dieselmotor darstellt,

2 schematisch eine Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und

3 Führungswände und den gekrümmten Abschnitt in 2 detaillierter darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNG

1 stellt einen aufgeladenen Dieselmotor 1 mit einer Vorrichtung dar, die eine Rückführung eines Teils der Abgase ermöglicht, die während der Verbrennungsprozesse in den Motorzylindern erzeugt werden (EGR, englisch: Exhaust Gas Recirculation, Abgasrückführung). Der Motor kann beispielsweise zum Antreiben eines Lastfahrzeugs vorgesehen sein. Abgase werden von den Zylindern des Dieselmotors 1 über eine verzweigte Abgasleitung 2 in eine gemeinsame Abgasleitung 3 geführt. Die Abgase in der Abgasleitung 3, die einen Druck von etwa 2 bar aufweisen, werden in eine nachgeschaltete Turbine 4 geführt, bevor sie abgegeben werden. Die Turbine 4, die durch die Abgase angetrieben wird, treibt den Kompressor 5 an. Der Kompressor 5 komprimiert die Luft in einem Einlasskanal 6, der dem Dieselmotor 1 Luft zuführt. Der Kompressor 5 komprimiert die Luft auf einen geeigneten Druck, der etwa bei 3 bar liegt. Ein Kühler 7 ist dazu ausgebildet, eine Kühlung der komprimierten Luft in dem Einlasskanal 6 zu ermöglichen. Eine Rückführleitung 8 ist dazu ausgebildet, eine Rückführung von Abgasen aus der Abgasleitung 3 zu ermöglichen. Der zurückgeführte Teil der Abgase ist dafür vorgesehen, mit der Luft in dem Einlasskanal 6 vermischt zu werden. Die Rückführleitung 8 umfasst ein Steuerventil 9, durch das der zurück geführte Abgasstrom abgesperrt werden kann, falls erforderlich. Zu einem bestimmten Ausmaß kann das Steuerventil 9 auch zur Steuerung des Verhältnisses an in den Einlasskanal 6 eingeführten Abgasen genutzt werden. Die Rückführleitung 8 umfasst auch einen Kühler 10, um das Kühlen der zurückgeführten Abgase zu ermöglichen.

In dem aufgeladenen Dieselmotor 1 befindet sich die Luft in dem Einlasskanal 6 auf einem höheren Druckniveau als die Abgase von dem Dieselmotor 1. Deshalb wird ein Luftrichter 11 (Venturi-Rohr) dazu eingesetzt, um das Einführen von Abgasen in die Rückführleitung 8 zu ermöglichen, die zu dem Einlasskanal 6 führt. Die Funktionsweise des Luftrichters 11 (Venturi-Rohr) ist nachfolgend detailliert erläutert. Nach dem Einmischen der Abgase in den Einlasskanal 6 wird das sich ergebende Mischmedium über einen endseitigen Einlassabschnitt 6' zu einer aufgezweigten Zuführleitung 12 geleitet, die die Zufuhr des Mediums zu den jeweiligen Zylindern des Motor ermöglicht. Das den Zylindern des Dieselmotors 1 zugeführte Medium umfasst etwa 80% Luft und etwa 20% Abgase. Das Zuführen von Abgasen zu der Luft senkt die Verbrennungstemperatur in den Zylindern und damit auch den Gehalt an Stickoxiden NOx, die während des Verbrennungsprozesses gebildet werden. Das Rückführen von Abgasen ist somit eine relativ einfache Möglichkeit, den Gehalt von Stickoxiden (NOx) in den Abgasen zu reduzieren. Daher wird ein Luftrichter (Venturi-Rohr) 11 in einem aufgeladenen Verbrennungsmotor 1 benötigt, um das Einmischen von Abgasen in dem Einlasskanal 6 zu ermöglichen. Die Funktionsweise eines Luftrichters 11 (Venturi-Rohr) hängt von einer guten Strömungsqualität ab, insbesondere stromabwärts des Luftrichters (Venturi-Rohr). Um die Funktionsweise des Luftrichters 11 (Venturi-Rohr) sicherzustellen, besitzen deshalb herkömmliche EGR-Systeme gewöhnlicherweise einen langgestreckten geraden Bereich nach dem Luftrichter (Venturi-Rohr) 11. Ein derartiger gerader Bereich sorgt für eine gleichmäßige und stabile Strömung des Mediums stromab des Luftrichters (Venturi-Rohr) 11. Der lange geradlinige Bereich führt allerdings dazu, dass herkömmliche EGR-Systeme relativ viel Bauraum einnehmen.

2 stellt den Luftrichter (Venturi-Rohr) 11 und den endseitigen Einlasskanal 6' detaillierter dar. Die unter Druck gesetzte Luft in dem Einlasskanal 6 strömt eingangsseitig durch einen ersten Abschnitt 11a des Luftrichters (Venturi-Rohr) 11. Der erste Abschnitt 11a weist eine kontinuierlich abnehmende Querschnittsfläche auf. Die Geschwindigkeit der Luft in dem ersten Abschnitt 11a nimmt somit in Strömungsrichtung progressiv zu, während gleichzeitig der statische Druck der Luft abnimmt. In einem zweiten Abschnitt 11b des Luftrichters (Venturi-Rohr), der eine minimale Querschnittsfläche aufweist, fällt der statische Druck der Luft auf einen Wert ab, der niedriger ist, als der Druck der Abgase. Die Abgase aus der Rückführleitung 8 werden deshalb einfach in diesem zweiten Bereich 11b des Luftrichters (Venturi-Rohr) in den Luftstrom eingesogen. Das sich ergebende Mischmedium, das ein Gemisch aus Luft und Abgasen umfasst, strömt danach durch einen dritten Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr), der eine kontinuierlich zunehmende Querschnittsfläche aufweist. Hier weist das Medium eine progressiv abnehmende Geschwindigkeit und einen zunehmenden statischen Druck auf. Das unter Druck gesetzte Medium wird danach zu jeweiligen Zylindern des Dieselmotors 1 über den endseitigen Einlasskanal 6' und die verzweigte Einführleitung 12 geführt. Der endseitige Einlasskanal 6' ist in diesem Fall relativ kurz und umfasst einen gekrümmten Abschnitt 6". In dem gekrümmten Abschnitt 6" sind vier flügelförmige Führungswände 13a–d angeordnet. Die Führungswände 13a–d weisen eine Krümmung auf, die im Wesentlichen der Krümmung des gekrümmten Abschnitts 6" entspricht. Die Vorteile der Bereitstellung der Führungswände 13a–d liegen in einer Reduzierung der Strömungsverluste des Mediums in dem gekrümmten Abschnitt.

Der sich im dritten Abschnitt 11c erweiternde Strömungskanal führt allerdings zwangsläufig zu einem Anwachsen einer relativ dicken Grenzschicht des Mediums entlang der Wandoberfläche des dritten Abschnitts 11c. Die Grenzschicht des strömenden Mediums ist definiert als diejenige Schicht des Mediums, die eine Geschwindigkeit von höchstens 80% der freien Strömungsgeschwindigkeit im mittleren Bereich des Strömungskanals aufweist. Eine zunehmend dicke Grenzschicht entlang der Wandoberfläche des dritten Abschnitts 11c birgt das Risiko, dass die Strömung des Mediums instabil wird und dass der dritte Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr) deshalb seine drucksteigernde Wirkung verliert. Der Hauptzweck der Führungswände 13a–d liegt darin, dem Anwachsen der Grenzschicht in dem dritten Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr) entgegenzuwirken und die Funktionsweise des Luftrichters 11 (Venturi-Rohr) trotz eines relativ kurzen endseitigen Einlasskanals 6' sicherzustellen, der auch den gekrümmten Abschnitt 6" umfasst.

3 stellt die Führungswände 13a–d detaillierter dar. Die Führungswände 13a–d sind im Wesentlichen parallel in dem gekrümmten Abschnitt 6" des endseitigen Einlasskanals 6' angeordnet. Die Führungswände 13a–d besitzen im Wesentlichen parallelen Verlauf und sind in im Wesentlichen konstanten Abständen zueinander über die Breite des Einlasskanals 6' angeordnet. Die Führungswände 13a–d unterteilen somit den gekrümmten Abschnitt 6" des endseitigen Einlasskanals 6' in fünf im Wesentlichen parallele Teilkanäle c1-5. Jeder der Teilkanäle c1-5 weist eine einlassseitige Querschnittsfläche ain1-5 und eine auslassseitige Querschnittsfläche aout1-5 für das strömende Medium auf. Die Führungswände 13a–d können in verschiedenen Winkeln relativ zueinander angeordnet sein, um zu bewirken, dass die Teilkanäle c1-5 mit in Strömungsrichtung des Mediums zunehmenden/abnehmenden Querschnittsflächen ausgebildet sind. Eine in Strömungsrichtung des Mediums abnehmende Querschnittsfläche führt dazu, dass das Medium eine zunehmende Strömungsgeschwindigkeit durch die Teilkanäle c1-5 und einen höheren dynamischen Druck aufweist. Dies führt dazu, dass der statische Druck Ps stromaufwärts von dem jeweiligen Teilkanal c1-5 angehoben wird. Alternativ kann ein Teilkanal C1-5 eine in Strömungsrichtung des Mediums zunehmende Querschnittsfläche aufweisen, wobei in diesem Fall das Medium eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit und einen geringeren dynamischen Druck aufweist. Dies führt dazu, dass der statische Druck Ps stromaufwärts des jeweiligen Teilkanals c1-5 abgesenkt wird. Den Teilkanälen c1-5 kann eine geeignete Form gegeben werden, um eine gewünschte statische Druckverteilung Ps über den endseitigen Einlasskanal 6' in dem Bereich nahe dem dritten Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr) zu erzeugen.

Es ist vorteilhaft, eine statische Druckverteilung mit einem Verlauf zu erzielen, der im Wesentlichen dem in 3 dargestellten Verlauf entspricht. Eine derartige statische Druckverteilung Ps resultiert in einem niedrigeren statischen Druck Ps in dem Strömungsmedium in dem peripheren Bereich des Einlasskanals und in einem höheren statischen Druck Ps in dem zentralen Bereich des letztgenannten. Das Strömungsmedium besitzt somit einen höheren dynamischen Druck und deshalb eine zunehmende Geschwindigkeit in dem peripheren Bereich des endseitigen Einlasskanals 6'. Dies führt zu einem Ausgleich der jeweiligen Geschwindigkeiten des Mediums in dem peripheren Bereich und in dem zentralen Bereich. Ein derartiger Ausgleich der Geschwindigkeiten des Mediums in den Bereichen wirkt einem Anwachsen der Grenzschicht stromaufwärts in dem dritten Abschnitt 11c des Luftrichters und damit dem Risiko einer instabilen Strömung entgegen. Es können somit Führungsflächen 13a–d verwendet werden, die geeignet geformte Teilkanäle c1-5 bilden, um eine gleichmäßige und stabile Strömung des Mediums hinter dem dritten Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr) zu erzielen, ohne dass ein langer geradliniger Abschnitt hinter dem Luftrichter (Venturi-Rohr) anzuordnen ist. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung eine relativ kompakte Gestalt besitzen kann. Da das Medium über die verzweigten Zuführleitung 12 zu verschiedenen Zylindern gesogen wird, die an verschieden Punkten in dem Dieselmotor 1 angeordnet sind, kommt es zu einer im Wesentlichen kontinuierlichen Veränderung der Strömungsrichtung des Mediums stromabwärts der Führungswände 13a–d. Dies macht es schwer, den Teilkanälen c1-5 eine Form zu geben, die eine optimale statische Druckverteilung für eine Strömung des Mediums zu allen Zylindern gewährleistet. Die Form der Teilkanäle c1-5 muss daher experimentell ermittelt werden, so dass dauerhaft eine akzeptable statische Druckverteilung Ps unabhängig davon aufrecht erhalten wird, zu welchem Zylinder das Medium zu dem jeweiligen Zeitpunkt gesogen wird.

Die Führungswände 13a–d können in einer Einsatzbaugruppe enthalten sein, die entfernbar oder dauerhaft an einer geeigneten Stelle in dem endseitigen Einlasskanal 6' angebracht sein kann. Alternativ können die Führungswände 13a–d in einer integrierten Einheit angeordnet sein, die den gekrümmten Abschnitt 6" des endseitigen Einlasskanals 6' aufweist. Beispielsweise kann ein derartig gekrümmter Abschnitt 6" als Druckgusseinheit hergestellt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche frei verändert werden. Beispielsweise können die Führungswände 13a–d weitgehend in jeder gewünschten Anzahl angeordnet werden. Im Allgemeinen sollten wenigstens drei Führungswände 13a–d bereitgestellt werden, um vier Teilkanäle zu bilden. Die Führungswände 13a–d müssen nicht in einem gekrümmten Abschnitt 6" angeordnet werden, sondern können auch in einem geradlinigen Abschnitt des endseitigen Einlasskanals 6' angeordnet werden. Es ist nicht erforderlich, als Strömungsführungsmittel die Führungswände 13a–d zu verwenden, da die Strömungsführungsmittel im Wesentlichen jede funktionierende Form aufweisen können. Die Form und die Positionierung der Strömungsführungsmittel muss deshalb so gewählt sein, dass eine Druckverteilung in dem endseitigen Einlasskanal 6' erzeugt wird, durch die einem Anwachsen der Grenzschicht des Mediums in dem stromaufwärts angeordneten dritten Abschnitt 11c des Luftrichters (Venturi-Rohr) entgegen gewirkt wird.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Rückführung von Abgasen in einem aufgeladenen Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung umfasst einen Einlasskanal (6, 6') zum Zuführen eines ein Gemisch aus Luft und Abgasen umfassenden Mischmediums zu einem Verbrennungsmotor (1). Das Vermischen von Abgasen mit Luft reduziert die Verbrennungstemperatur und damit den Gehalt von Stickstoffdioxiden in den Abgasen. Der Einlasskanal (6, 6') umfasst einen Luftrichter (11), der die Zugabe von Abgasen zu der unter Druck gesetzten Luft in dem Einlasskanal (6, 6') ermöglicht. Die Vorrichtung umfasst Strömungsführungsmittel (13a–d), die dazu ausgebildet sind, eine statische Druckverteilung (Ps) nahe dem Luftrichter (11) zu erzeugen, so dass einem Anwachsen der Grenzschicht des Strömungsmediums in einem sich aufweitenden dritten Abschnitt (11c) des Luftrichters (11) entgegengewirkt wird. Dies bedeutet, dass der hinter dem Luftrichter (11) angeordnete endseitige Einlasskanal (6') relativ kurz ausgebildet werden kann, so dass die Vorrichtung eine kompakte Gestalt einnehmen kann.

2


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Rückführen von Abgasen in einem Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung einen Einlasskanal (6, 6') umfasst, um das Zuführen eines Mischmediums in Form eines Gemisches aus Luft und Abgasen zu dem Verbrennungsmotor (1) zu ermöglichen, wobei der Einlasskanal (6, 6') einen Luftrichter (11) mit einem ersten Abschnitt (11a), der eine Oberfläche mit einem Neigungswinkel aufweist, was in Strömungsrichtung der zugeführten Luft zu einer abnehmenden Querschnittsfläche führt, einen zweiten Abschnitt (11b), der eine Oberfläche aufweist, die die minimale Querschnittsfläche des Luftrichters (11) bildet, wobei in dem zweiten Abschnitt (11b) die Abgase dem Einlasskanal (6, 6') zugeführt werden sollen, und einen dritten Abschnitt (11c) aufweist, der eine Oberfläche mit einem derartigen Neigungswinkel besitzt, dass sich in Strömungsrichtung des Mediums eine zunehmende Querschnittsfläche ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Strömungsführungsmittel (13a–d) umfasst, die derart ausgebildet sind, dass sie in dem Einlasskanal (6') in dem Bereich hinter dem dritten Abschnitt (11c) in Strömungsrichtung des Mediums eine statische Druckverteilung (Ps) erzeugen, so dass einem Anwachsen der Grenzschicht des Mischmediums entlang der Oberfläche des dritten Abschnitts (11c) entgegengewirkt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungsmittel (13a–d) derart ausgebildet sind, dass sie einen Abschnitt des Einlasskanals (6') in wenigstens zwei parallele Teilkanäle (c1-5) unterteilen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassquerschnittsfläche (ain1-5) und Auslassquerschnittsfläche (aout1-5) von wenigstens einem der Teilkanäle (c1-5) verschiedene Größen aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (c1-5) in Strömungsrichtung des Mediums abnehmende Querschnittsfläche aufweisen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkanäle (c1-5) in Strömungsrichtung des Mediums zunehmende Querschnittsfläche aufweisen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungsmittel (13a–d) in einem gekrümmten Abschnitt (6") des Einlasskanals (6') angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungsmittel wenigstens eine Führungswand (13a–d) umfassen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungswände (13a–d) ein Flügelprofil aufweisen.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungsmittel (13a–d) in einer Einheit vorgesehen sind, die in dem Einlasskanal (6') befestigbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungsmittel (13a–d) in einer Einheit vorgesehen sind, die einen Abschnitt des Einlasskanals (6') umfasst.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com