DE10019409C1 - Abgasrückführeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Abgasrückführeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem im zentralen Bereich auf den Luftansaugkanal ausmündenden Kanalabschnitt eines Abgasrückführkanals vorgeschlagen, bei dem dem stromab liegenden Mündungsquerschnitt des Kanalabschnittes ein zentraler Prallkegel zur Verbesserung der Vermischung von Frisch- und Abgas zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für Brenn­ kraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Abgasrückführeinrichtungen der vorgenannten Art sind aus der DE 197 25 668 C1 bekannt, bei der der zentrisch im Luftansaugkanal verlaufende und auf diesen mündende Kanalabschnitt des Abgas­ rückführkanales sich gegen die Mündung düsenförmig verjüngt und - bei bevorzugter Ausbildung als Ejektor oder Venturidüse - die Düsenmündung bevorzugt im Bereich einer Querschnittserweiterung des Luftansaugkanales liegt. Durch diese Maßnahmen soll ein hö­ herer Abgasstrom erreicht werden, der die Ansaugluft mitreißt, wozu insbesondere das Zusammenspiel von düsenartigem Austritt das Abgasrückführkanales und Verengung des Querschnittes des Luftansaugkanales aufgrund des durch die Querschnittsverengung erreichbaren Druckgefälles beitragen soll.

Ein entsprechender Effekt wird auch durch die Anordnung eines Prallschirmes hinter der Zumischstelle im Luftansaugkanal ange­ strebt, wobei der Prallschirm in Ergänzung zur oder anstelle der Querschnittsverengung vorgesehen werden kann. Die mit die­ ser Anordnung des Prallschirmes verbundenen Erwartungen im Hinblick auf eine Verbesserung der Vermischung von Frischluft und Abgas haben aber in der Praxis nicht voll befriedigt.

Aufgabengemäß soll durch die Erfindung mit einfachen konstruktiven Mitteln bei einer hohen Abgasrückführrate eine gute Vermischung von Ab­ gas und Frischgas erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei hierzu eine Ausbildung des Prallschirmes als ein sich in Durchströmungsrichtung aufweiten­ der Prallkegel vorgesehen ist, über den der zugeführte Abgasanteil gleichmäßig über den Umfang verteilt verlaufend in den Frisch­ gasstrom eingeleitet werden kann und wobei in Abhängigkeit von der Größe des Prallkegels dieser im Bereich seines im Durchmesser größeren, freien Endes gegenüber dem Luftansaugkanal eine ring­ förmige, düsenförmige Durchtrittsöffnung begrenzen kann.

Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Prallkegel zum Mündungsquerschnitt des Abgasrückführkanales verengend anzuordnen, so dass der Prallkegel bei zentraler Lage zum Mündungsquerschnitt die radial innere Leitfläche einer den Mündungsquerschnitt bestimmenden Ringdüse bildet, womit sich über das gleiche Bauteil, nämlich den Prallkegel, aufeinander folgend die freien Durchtrittequerschnitte des Abgasrückführka­ nales und des Luftansaugkanales bestimmen lassen.

In Ausgestaltung des Abgaskegels kann es zweckmäßig sein, die­ sen als Drallkörper auszubilden, sei es durch eine Konturierung mit spiraligem oder wendelförmigem Verlauf, sei es durch aufge­ setzte oder angebrachte stegartige Führungsflächen, bevorzugt mit entsprechender Luft/Abgas-Führung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Prallkegel als Blechkegel ausgebildet sein, womit eine Reduzierung der schwin­ genden Massen verbunden ist, insbesondere wenn der Prallkegel mit der ihm zugeordneten zentralen Führungsstange, die inner­ halb des auf den Prallkegel ausmündenden Kanalabschnittes des Gasrückführkanales liegt, eine Einheit bildet, bei der die Füh­ rungsstange als dünnwandiges Führungsrohr ausgebildet ist.

Letzteres kann quasi einen Bypass zum Luftansaugkanal bilden, wenn die als Rohr ausgebildete oder hohl gebohrte Führungsstan­ ge stromauf über den Kanalabschnitt des Gasrückführkanales hin­ ausgeführt auf den Luftansaugkanal mündet, so dass über die Führungsstange auch der innere Kegelbereich belüftet wird, was zu einer besonders guten Kühlung des Prallkegels führt.

Im Hinblick darauf, dass üblicher Weise stromauf der Abgasrück­ führung und der Vermischung mit der Ansaugluft die Kurbelgehäu­ seentlüftung auf den Luftansaugkanal mündet, ergeben sich fall­ weise erhebliche Verschmutzungsprobleme mit der Gefahr des An­ backens oder Anklebens von Ölrückständen, die über die Kurbel­ gehäuseentlüftung in den Luftansaugkanal gelangen, an heißen Wandteilen, womit auch der Prallkegel gefährdet ist.

Diese Gefahr wird im Rahmen der Erfindung dadurch vermindert, dass der Prallkegel quasi eine Ringdüse bildet, wobei der Prallkegel die Innenwandung und die Wandung des Kanalabschnit­ tes im Mündungsbereich die Aussenwandung bildet und wobei der Prallkegel im Anströmbereich durch die Frischluft durch die ihn umhüllende Schicht des über ihn strömenden Abgasstromes soweit geschützt ist, dass das Anbrennen von Ölrückständen zumindest weitgehend verhindert wird. Insbesondere kann es hierzu zweck­ mäßig sein, den Prallkegel in seinem Durchmesser lediglich so groß zu machen, dass er innerhalb der verlängerten Kontur des Kanalabschnittes liegt, womit eine Beaufschlagung mit in der Frischluft enthaltenen Ölpartikeln praktisch ausgeschlossen ist.

Um eine Verschmutzungsgefahr aufgrund von Wirbelbildung im vom Prallkegel abgedeckten Überdeckungsbereich auszuschliessen, kann es im Rahmen der Erfindung auch zweckmäßig sein, die als Kanal ausgebildete Führungsstange stromauf abzuschliessen und einen kleinen Abgasanteil auch auf den Innenraum des Kegels zu führen, wozu die Führungsstange und/oder der Kegel in seinem der Führungsstange benachbarten Bereich mit entsprechenden Zu­ trittsöffnungen für das überströmende Abgas ausgebildet sein können.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Desweiteren wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen an Hand des nachstehenden Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dem in der Zeichnung stark schematisiert als Ausführungsbei­ spiel gezeigten Ausschnitt aus einer Abgasrückführeinrichtung für Brennkraftmaschinen ist mit 1 der Luftansaugkanal bezeich­ net, und mit 2 die Durchströmungsrichtung des Luftansaugkanales 1. Der Luftansaugkanal 1 ist in nicht näher gezeigter Weise mit einem Abgasrückführkanal verbunden und die diesbezügliche, meist als Flanschverbindung gestaltete Anschlussfläche ist mit 3 bezeichnet. Der nicht gezeigte Abgasrückführkanal geht im Überdeckungsbereich zum Luftansaugkanal 1 bei quer zur Durch­ strömungsrichtung 2 des Luftansaugkanales 1 liegendem Verlauf in einen Kanalabschnitt 4 über, in dem das im Anschlussbereich 3 quer zum Luftansaugkanal 1 zuströmende Abgas umgelenkt und im wesentlichen auf die Durchströmungsrichtung 2 des Luftansaugka­ nales 1 ausgerichtet wird, so dass der Kanalabschnitt 4 als Um­ lenkknie einen im wesentlichen parallel zum Luftansaugkanal auslaufenden Mündungsbereich mit einem Mündungsquerschnitt 5 aufweist, der nach aussen durch die Wandung des Kanalabschnit­ tes 4 begrenzt ist, wobei abweichend vom Gezeigten der Kanalab­ schnitt 4 gegen den Mündungsquerschnitt 5 auch aufgetulpt sein kann.

Im Ausführungsbeispiel den Mündungsquerschnitt 5 durchsetzend ist ein Prallkegel 6 im Bereich des Mündungsquerschnittes 5 an­ geordnet, dem eine zentrale, stromauf den Kanalabschnitt 4 durchsetzende Führungsstange 7 zugeordnet ist, die, je nach Funktion, als Bypass zum Luftansaugkanal 1 stromauf in offener Verbindung zum Luftansaugkanal 1 steht oder auch stromauf ge­ schlossen ausgeführt sein kann. Ist letzteres der Fall, so kann, was hier nicht weiter gezeigt ist, die Führungsstange 7 bei Ausbildung als Führungskanal, also hohl gebohrt oder als Rohr ausgebildet, in ihrem innerhalb des Kanalabschnittes 4 liegenden Längsbereich auch durch entsprechende Zuströmöffnun­ gen mit Abgas beaufschlagt werden, das dann im Innenbereich des Prallkegels 6 ausströmt.

Der Prallkegel 6 wird in seinem Kegelwinkel und in seinem Durchmesser auf den Durchmesser des Kanalabschnittes 4 und des Luftansaugkanales 1 abgestimmt, wobei eine in der Größenordnung häufig zweckmäßige Lösung bei einem Kegelwinkel von etwa 90° liegt.

Über den Prallkegel 6 wird dabei bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform, in der der Prallkegel 6 den Mündungsquerschnitt 5 durchsetzt, zusammen mit der Wandung des Kanalabschnittes 4 ein Ringquerschnitt begrenzt, so dass sich eine Ringdüse ergibt, die, in weiterer Ausgestaltung bei entsprechender, nicht darge­ stellter Auftulpung der Wandung des Kanalabschnittes 4 im Be­ reich des Mündungsquerschnittes 5 im Auslauf auch einen ka­ nalartigen Führungsbereich aufweisen kann.

Abweichend vom hier Gezeigten kann der Prallkegel 6 auch kontu­ riert sein, so beispielsweise Wellen- oder in Annäherung mean­ derförmig konturiert sein, wobei die Konturierung über die Län­ ge des Prallkegels 6 auch im Ansatz gewendelt, spiralförmig oder dergleichen ausgebildet sein kann, so dass sich über den Prallkegel 6, als zusätzlichen Effekt, auch eine Drallbildung für das rückgeführte Abgas erreichen lässt, was zur besseren Vermischung mit der durch den Luftansaugkanal 1 einströmenden Frischluft führen kann.

Nicht dargestellt ist im Ausführungsbeispiel, dass auf den Luftansaugkanal 1 üblicher Weise stromauf der Zumischung des Abgases die Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine mün­ det, womit sich für die zugeführte Frischluft teilweise eine Ölbelastung ergibt, die, auch wenn sie geringfügig ist, in Ver­ bindung mit der Aufheizung von durch dieses Ölluftgemisch be­ aufschlagten Teilen zum Anbacken von Ölresten an diesen Teilen führen kann. In soweit ist der Prallkegel 6 ein besonders ge­ fährdetes Teil, bezüglich dessen es sich als zweckmäßig er­ weist, durch den Abgasstrom bei der Überströmung eine abschir­ mende Hülle aufzubauen, die ein Auftreffen von Ölpartikel auf die Oberfläche des Prallkegels 6 zumindest weitgehend verhin­ dert. Im Hinblick hierauf kann sich die düsenartige Ausgestal­ tung des Mündungsbereiches, wie vorstehend angesprochen, als besonders zweckmäßig erweisen, wobei je nach Arbeitsverhältnis­ sen auch eine Dimensionierung des Prallkegels 6 zweckmäßig sein kann, bei dem dieser zumindest im wesentlichen nicht über die den Kanalabschnitt 4 umschliessende Hüllkontur hinausragt.

Im Rahmen der Erfindung kann es aber auch zweckmäßig sein, den Prallkegel 6 über diese Hüllkontur hinaus zu verlängern und so quasi eine zusätzliche Ringkanalfunktion zwischen Prallkegel 6 und Innendurchmesser des Luftansaugkanales 4 zu realisieren.

Nicht gezeigt ist im Ausführungsbeispiel die dem Abgasrückführ­ kanal üblicherweise zugeordnete Steuerung durch ein Ventil, und es wird bezüglich dieser so wie sonstiger konstruktiver Details einer möglichen Ausgestaltung einer Abgasrückführeinrichtung auf die DE 197 25 668 C1 verwiesen.

Claims (16)

1. Abgasrückführeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Luftansaugkanal und einem Gasrückführkanal, der einen im mittleren Querschnittsbereich des Luftansaugkanales verlaufenden und richtungsgleich zum Luftansaugkanal durchströmten Kanalabschnitt aufweist, dessen stromab liegendem Mündungsbereich ein Prallschirm zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallschirm als ein sich in Strömungsrichtung aufweitender Prallkegel (6) ausgebildet ist.

2. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) den Mündungsquerschnitt (5) des Kanalabschnittes (4) verengend angeordnet ist.

3. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) die radial innere Leitfläche einer den Mündungsquerschnitt (5) bestimmenden Ringdüse bildet.

4. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) zentral zum Mündungsquerschnitt (5) angeordnet ist.

5. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) axial einstellbar ist.

6. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) in seinem Kegelwinkel veränderbar ist.

7. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) als Drallkörper ausgebildet ist.

8. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel (6) eine mit Führungskanälen versehene Mantelfläche aufweist.

9. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle durch von der Aussenseite des Prallkegels abragende Führungsflächen gebildet sind.

10. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle durch eine wellen- oder rippenförmige Kontur der Mantelfläche des Prallkegels (6) gebildet sind.

11. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle zu axialen Mantellinien der Mantelfläche des Prellkegels geneigt verlaufen.

12. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle spiral- oder wendelförmig verlaufen.

13. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkegel über ein Führungsrohr (7) gehalten ist.

14. Abgasrückführeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (7) zentral, insbesondere koaxial zum Prallkegel angeordnet ist.

15. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (7) hohl ausgebildet ist.

16. Abgasrückführeinrichtung nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr einen im Bypass zum Luftansaugkanal den Kanalabschnitt (4) durchsetzenden Luftführungskanal bildet.