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Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung
für Brennkraftmaschinen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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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 Abgasrückführkanales
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 höherer
Abgasstrom erreicht werden, der die Ansaugluft mitreißt, wozu
insbesondere das Zusammenspiel von düsenartigem Austritt des Abgasrückführkanales
und Verengung des Querschnittes des Luftansaugkanales aufgrund des
durch die Querschnittsverengung erreichbaren Druckgefälles beitragen
soll.
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Ein entsprechender Effekt wird auch
durch die Anordnung eines Prallschirmes hinter der Zumischstelle
im Luftansaugkanal angestrebt, wobei der Prallschirm in Ergänzung zur
oder anstelle der Querschnittsverengung vorgesehen werden kann. Die
mit dieser Anordnung des Prallschirmes verbundenen Erwartungen im
Hinblick auf eine Verbesserung der Vermischung von Frischluft und
Abgas haben aber in der Praxis nicht voll befriedigt.
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Aus der
DE 37 24 344 A1 ist eine
Mischdüse für Gasströme bekannt,
bei der auch bei wechselnden, unterschiedlichen Volumenströmen eine
schnelle Vermischung hoher Mischgüte auf kurzer Strecke und unter
Vermeidung lokaler Konzentrationsunterschiede erreicht werden soll,
wozu die Mischdüse aus
einem Mantelrohr, einem von diesem umschlossenen Innenrohr und einem
dem Innenrohr stromab vorgelagerten, sich in Strömungsrichtung kegelförmig aufweitendem
Leitkörper
aufgebaut ist, derart, dass durch axiale Verschiebung des Innenrohres
sowohl der Ringspalt zwischen Mantelrohr und Innenrohr wie auch
der Ringspalt zwischen Innenrohr und Leitkörper verstellbar ist. Hierzu
weist das Mantelrohr eine diffusorartige Ausbildung auf und es liegt
das Innenrohr, bei vom Leitkörper
freigegebenem Mündungsquerschnitt,
mit dem Mündungsquerschnitt
im Bereich des engsten Diffusorquerschnittes bei stromab vorgelagertem
Leitkörper.
Durch Verschiebung des Innenrohres stromab ergibt sich eine Verringerung
der Ringspaltquerschnitte, bis über
den Leitkörper
der Mündungsquerschnitt
des Innenrohres und über
das Innenrohr der Ringspalt zum Mantelrohr abgedeckt ist. Abgesehen
davon, dass der Mündungsquerschnitt
des Innenrohres etwa dem Querschnitt des kegelförmigen Leitkörpers im
Bereich von dessen Grundfläche
entspricht, bleibt der konstruktive Aufbau des Leitkörpers sowie
dessen Halterung offen.
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Des Weiteren ist aus der
DE 22 26 745 C2 ein
Ejektor bekannt, mit einem Außenrohr
und einem Innenrohr, bei dem das seitlich auf das Außenrohr einmündende Innenrohr
im Bereich einer diffusorartigen Verengung des Außenrohres
endet und bei der dem Mündungsquerschnitt
des Innenrohres ein koaxial zu diesem liegender und gegenüber diesem
verfahrbarer, stopfenartiger Verschlusskegel zugeordnet ist, der
sich stromab des Innenrohres aufweitet und zum Außenrohr
eine Mischkammer abgrenzt, wobei durch die Verstellbarkeit des stopfenartigen
Verschlusskegels die Dimensionierung der Mischkammer dahingehend einstellbar
sein soll, dass das Verhältnis
zwischen zwei der Längsachse
des Stopfens aufeinander folgenden beliebigen Querschnitten der Mischkammer
im Wesentlichen ungeachtet der jeweiligen Einstelllage des Stopfens
konstant bleibt. Der bevorzugte Einsatz für einen derartigen Ejektor sind
Belüftungssysteme
in Flugzeugen unter Nutzung der Nebenluft der Triebwerke, so dass
ein entsprechend stabiler Aufbau gewährleistet sein muss.
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Aufgabengemäß soll durch die Erfindung
bei einer Abgasrückführeinrichtung
der eingangs genannten Art mit einfachen konstruktiven Mitteln bei hoher
Abgasrückführrate eine
gute Vermischung für Abgas
und Frischgas erreicht werden, wobei für den Fall der Abgasrückführung mit
auf den Luftansaugkanal mündender
Kurbelgehäuseentlüftung die
Gefahr des Anbackens oder Anklebens von über die Kurbelgehäuseentlüftung der
Ansaugluft bei gemischten Ölrückständen an
heißen
Wandteilen vermieden und die verwendeten konstruktiven Mittel im
Hinblick auf kleine schwingende Massen ausgestaltet sein sollen.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei
hierzu eine Ausbildung des Prallschirmes als sich in Durchströmungsrichtung
aufweitender Prallkegel vorgesehen ist, über den der zugeführte Abgasanteil,
gleichmäßig über den
Umfang verteilt, verlaufend in den Frischgasstrom 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 ringförmige,
düsenförmige Durchtrittsöffnung begrenzt.
Der Prallkegel ist dabei als Blechkegel ausgebildet und über ein
dünnwandiges,
zentral im Gasrückführkanal verlaufendes
Führungsrohr
gebildet, so dass das Führungsrohr
einer möglichst
gleichmäßigen Anströmung des
Prallkegels nicht im Wege steht und über die Führung des Prallkegels auch
dessen Umströmung im
außerhalb
des Gasrückführungskanals
liegenden, zum Luftansaugkanal benachbarten Bereich nicht behindert
wird, und dies bei einer einfachen und leichten konstruktiven Gestaltung
von Prallkegel und Führungsrohr.
Durch die größenmäßige Abstimmung des
Querschnitts des Prallkegels im Bereich seiner. Grundfläche auf
die den Gasrückführkanal
umschließende
Hüllkurve
wird zudem erreicht, dass der Prallkegel über das längs seiner Oberfläche abströmende Abgas
ungeachtet der angestrebten Vermischung zwischen Abgas und Frischgas
von einer Abgasschicht quasi umhüllt
und dadurch so weit gegen das Frischgas abgeschirmt ist, dass das
Anbrennen von im Frischgas enthaltenen, über die Kurbelgehäuseentlüftung beigemischten Ölpartikeln
praktisch ausgeschlossen ist, zumal der Prallkegel auf Grund seines
Eintauchens in den Gasrückführkanal
quasi ringdüsenartig überströmt ist und
einen kurzen Überstandsbereich über den
Gasrückführkanal
aufweist.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann
es zweckmäßig sein,
den Prallkegel als Drallkörper
auszubilden, sei es durch eine Konturierung mit spiraligem oder
wendelförmigem
Verlauf, sei es durch aufgesetzte oder angebrachte stegartige Führungen, bevorzugt
mit entsprechender Luft-/Abgasführung.
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Die Ausbildung der Halterung und
Führung des
Prallkegels als Führungsrohr
kann dazu genutzt werden, einen Bypass zum Luftansaugkanal zu bilden,
wenn das Führungsrohr
stromauf über
den Kanalabschnitt des Gasrückführkanales
hinausgeführt auf
den Luftansaugkanal mündet,
so dass über
das Führungsrohr
auch der innere Bereich des Prallkegels belüftet wird, wodurch dessen thermische
Belastung reduziert wird.
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Eine anderweitige Nutzung des Führungsrohres
zielt auf die Reduzierung der Verschmutzung des Prallkegels auf
Grund von Wirbelbildungen im außerhalb
des Gasrückführkanals
liegenden Bereich ab, und es kann hierfür zweckmäßig sein, das Füh rungsrohr
stromauf abzuschließen
und einen kleinen Abgasanteil über
das Führungsrohr
auf den Innenraum des Prallkegels zu führen, wozu das Führungsrohr
und/oder der Prallkegel im zum Führungsrohr benachbarten
Bereich mit Zutrittsöffnungen
für das überströmende Abgas
ausgebildet sein können.
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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.
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In dem in der Zeichnung stark schematisiert als
Ausführungsbeispiel
gezeigten Ausschnitt aus einer Abgasrückführeinrichtung für Brennkraftmaschinen
ist mit 1 der Luftansaugkanal bezeichnet, 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 Durchströmungsrichtung 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 Luftansaugkanales 1 ausgerichtet
wird, so dass der Kanalabschnitt 4 als Umlenkknie einen
im wesentlichen parallel zum Luftansaugkanal auslaufenden Mündungsbereich
mit einem Mündungsquerschnitt 5 aufweist,
der nach aussen durch die Wandung des Kanalabschnittes 4 begrenzt
ist, wobei abweichend vom Gezeigten der Kanalabschnitt 4 gegen
den Mündungsquerschnitt 5 auch
aufgetulpt sein kann.
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Im Ausführungsbeispiel den Mündungsquerschnitt 5 durchsetzend
ist ein Prallkegel 6 im Bereich des Mündungsquerschnittes 5 angeordnet,
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 geschlossen 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
Zuströmöffnungen
mit Abgas beaufschlagt werden, das dann im Innenbereich des Prallkegels 6 ausströmt.
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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.
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Über
den Prallkegel 6 wird dabei bei einer bevorzugten Ausführungsform,
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 dargestellter Auftulpung
der Wandung des Kanalabschnittes 4 im Bereich des Mündungsquerschnittes 5 im
Auslauf auch einen kanalartigen Führungsbereich aufweisen kann.
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Abweichend vom hier Gezeigten kann
der Prallkegel 6 auch konturiert sein, so beispielsweise Wellen-
oder in Annäherung
meanderförmig
konturiert sein, wobei die Konturierung über die Länge 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.
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Nicht dargestellt ist im Ausführungsbeispiel, dass
auf den Luftansaugkanal 1 üblicher Weise stromauf der
Zumischung des Abgases die Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine
mündet, womit
sich für
die zugeführte
Frischluft teilweise eine Ölbelastung
ergibt, die, auch wenn sie geringfügig ist, in Verbindung mit
der Aufheizung von durch dieses Ölluftgemisch
beaufschlagten Teilen zum Anbacken von Ölresten an diesen Teilen führen kann.
In soweit ist der Prallkegel 6 ein besonders gefährdetes
Teil, bezüglich
dessen es sich als zweckmäßig erweist, durch
den Abgasstrom bei der Überströmung eine abschirmende
Hülle aufzubauen,
die ein Auftreffen von Ölpartikel
auf die Oberfläche
des Prallkegels 6 zumindest weitgehend verhindert. Im Hinblick
hierauf kann sich die düsenartige
Ausgestaltung des Mündungsbereiches,
wie vorstehend angesprochen, als besonders zweckmäßig erweisen,
wobei je nach Arbeitsverhältnissen
auch eine Dimensionierung des Prallkegels 6 zweckmäßig sein
kann, bei dem dieser zumindest im wesentlichen nicht über die
den Kanalabschnitt 4 umschliessende Hüllkontur hinausragt.
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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.
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Nicht gezeigt ist im Ausführungsbeispiel
die dem Abgasrückführkanal 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.