DE19837623A1 - Integrierter, trennbarer Abgasrückführungsverteiler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei Abgas­ rückführungskrümmern für Verbrennungsmotoren, obwohl einige Anwendungen außerhalb dieses Gebietes der Technik sein können.

Seit Mitte der siebziger Jahre ist anerkannt, daß die Rückfüh­ rung von Abgas in die durch den Ansaugkrümmer angesaugte Luft sich vorteilhaft im Sinne verringerter Emissionen auswirkt. Typischerweise wird eine geringe Menge von Abgas aus dem Abgas­ krümmer entnommen, durch geeignete Leitungen zu einem Steuer­ bauteil wie etwa einem Ventil geführt, und dann durch ein Anschlußstück in den Ansaugkrümmer eingeleitet. Eine Reihe von US-Patenten betreffen dieses Gebiet, einschließlich der folgen­ den:

Viele der in den vorstehenden US-Patenten beschriebenen Kon­ struktionen erzielen eine suboptimale Verteilung des rückge­ führten Abgases hinsichtlich der unterschiedlichen Zylinder eines Verbrennungsmotors, insbesondere dann, wenn es lediglich eine einzige Eintrittsstelle für das rückgeführte Abgas gibt oder wenn das rückgeführte Abgas gekühlt oder in großen Volu­ menströmen eingeleitet wird. Das Kühlen des Abgases führt darüber hinaus zum Problem der Kondensation einer sauren und korrosiven Mischung.

Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten Abgasrückfüh­ rungskrümmer.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung, indem sie eine Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkrümmer und einem entfernbaren Abgasrückführungskrümmer bereitstellt. Der Ansaugkrümmer umfaßt einen Hohlraum zur Aufnahme des Abgas­ rückführungskrümmers. Der Abgasrückführungskrümmer ist in diesen Hohlraum des Ansaugkrümmers einsetzbar. Der Abgasrück­ führungskrümmer legt eine Mehrzahl von Löchern für die Zufüh­ rung des Abgases in den Ansaugkrümmer fest. Mit Vorteil ist der erfindungsgemäße Abgasrückführungskrümmer von dem Ansaugkrümmer abnehmbar, ohne daß hierzu der Ansaugkrümmer vom Motor abgenom­ men werden muß.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Abgasrückfüh­ rungskrümmer werden im folgenden anhand der beigefügten, sche­ matischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Verbrennungs­ motors einschließlich einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasrückführungskrümmers,

Fig. 2A eine Seitenansicht des Abgasrückführungskrümmers gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 2B die Ansicht 2B-2B aus Fig. 2A,

Fig. 3A eine Draufsicht des Motors aus Fig. 1 entsprechend der Ansicht 3A-3A in Fig. 1,

Fig. 3B eine Draufsicht des Motors aus Fig. 1 entsprechend der Ansicht 3A-3A in Fig. 1, wobei jedoch ein alternativer Abgasrückführungskrümmer 42' eingebaut ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3 entspre­ chend der Ansicht 4-4 in Fig. 3A,

Fig. 5 eine Endansicht der Anordnung aus Fig. 3 entsprechend der Ansicht 5-5 in Fig. 3A,

Fig. 6A einen Querschnitt eines Teils der in Fig. 3A gezeigten Anordnung entsprechend der Ansicht 6A-6A in Fig. 3A,

Fig. 6B eine Explosionsdarstellung der in Fig. 6A gezeigten Anordnung,

Fig. 6C einen Querschnitt eines Teils der in Fig. 3B darge­ stellten Anordnung entsprechend der Ansicht 6C-6C in

Fig. 3B, wobei ein alternativer Abgasrückführungskrüm­ mer 42' eingebaut ist,

Fig. 7A einen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Motors entsprechend der Ansicht 7-7 in Fig. 1, wobei ein al­ ternativer Abgasrückführungskrümmer 42a eingebaut ist,

Fig. 7B einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Motors entsprechend der Ansicht 7-7 in Fig. 1, wobei ein al­ ternativer Abgasrückführungskrümmer 42b eingebaut ist,

Fig. 8 einen Querschnitt eines Teils eines Verbrennungsmotors einschließlich einer zweiten Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Abgasrückführungskrümmers,

Fig. 9 eine Seitenansicht des in Fig. 8 wiedergegebenen Motors mit einem Abgasrückführungskrümmer entsprechend der Ansicht 9-9 in Fig. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt des Abgasrückführungskrümmers aus Fig. 9 entsprechend der Ansicht 10-10 in Fig. 9, und

Fig. 11 eine der Fig. 10 ähnliche Ansicht eines alternativen Abgasrückführungskrümmers.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Verbren­ nungsmotors, der mit einer ersten Ausführungsform eines Abgas­ rückführungskrümmers gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Ein Gußansaugkrümmer 20 ist mittels eines Befestigungsflansches 22 am Zylinderkopf 24 des Motors befe­ stigt. Der Zylinderkopf 24 ist an einem Motorblock 26 befe­ stigt, der einen oder mehrere Zylinder 27 umfaßt. In jedem Zylinder 27 befindet sich ein Kolben 28. Auf der dem Ansaug­ krümmer 20 gegenüberliegenden Seite des Zylinderkopfes 24 ist ein Abgaskrümmer 30 am Zylinderkopf 24 befestigt. Einlaßventile 32 und Auslaßventile 34 gestatten die Zu- und Abfuhr einer gasförmigen Mischung in die bzw. aus den Zylindern 27.

Der Ansaugkrümmer 20 hat einen Einlaß 36, durch den angesaugte Luft zugeführt wird. Bei offenem Einlaßventil 32 strömt diese Mischung in einen inneren Strömungsweg 38 des Ansaugkrümmers 20 und weiter in einen Einlaßkanal 40. Die Mischung wird im Zylin­ der 27 verbrannt und strömt als Abgas in einen Auslaßkanal 41 und weiter in den Abgaskrümmer 30, wenn das Auslaßventil 34 geöffnet ist. Ein Teil dieses Abgases wird auf eine nicht gezeigte Art und Weise einem abnehmbaren, zerlegbaren Abgas­ rückführungsverteiler oder -krümmer 42 zugeführt, der in einem ersten Hohlraum 44a eines Ansaugkrümmerwulstes 46 aufgenommen ist und der rückgeführtes Abgas zur Vermischung mit der in dem Strömungsweg 38 angesaugten Luft bereitstellt.

Fig. 2A ist eine Seitenansicht des Abgasrückführungskrümmers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung. Der Abgasrückführungskrümmer oder -verteiler 42 weist einen hohlen, im wesentlichen zylindrischen Körper 48 auf, der ein inneres Volumen 49 festlegt und eine Mehrzahl von Auslaßlö­ chern 50 hat. Abgas strömt in das innere Volumen 49, das in Fluidverbindung mit den Auslaßlöchern 50 steht. Der Abgasrück­ führungskrümmer 42 hat gemäß Fig. 2B einen Flansch 52, der einen Einlaß 54 des Körpers 48 definiert. Ein Paar Löcher 56a in dem Flansch 52 dient zum Befestigen des Abgasrückführungs­ krümmers 42 am Ansaugkrümmer 20. Ein Ende 53 des Abgasrückfüh­ rungskrümmers 42 weist einen zweiten Einlaß 55 auf, der in Fluidverbindung mit dem inneren Volumen 49 steht. Rückgeführtes Abgas strömt im wesentlichen entsprechend der in Fig. 1 durch einen Pfeil 57 angedeuteten Richtung.

Fig. 3A ist eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Motors entsprechend der Ansicht 3A-3A in Fig. 1. Der in den Ansaug­ krümmer 20 eingesetzte Abgasrückführungskrümmer 42 erhält eine erste Zufuhr von Abgas über eine Leitung 62 und eine zweite Zufuhr von Abgas über eine Leitung 64 an unterschiedlichen Enden des Ansaugkrümmers 20. Die erste Leitung 62 ist mittels des Flansches 52 an einem Flanschansatz 58 des Ansaugkrümmers 20 befestigt und steht in Fluidverbindung mit dem Einlaß 54. Die zweite Leitung 64 ist mittels eines Flansches 66 an einem weiteren Flanschanschluß 58 des Ansaugkrümmers 20 befestigt und steht in Fluidverbindung mit dem Einlaß 55. Diese Anordnung ist insbesondere geeignet für Abgasrückführungssysteme, bei denen eine der Leitungen 62 oder 64 im wesentlichen ungekühltes Abgas und die andere Leitung Abgas zuführt, das mittels eines hier nicht gezeigten Wärmetauschers gekühlt worden ist. Das gekühlt zugeführte Abgas ist typischerweise mindestens 55°C (100°F) kühler als das ungekühlt zugeführte Abgas.

In Fig. 3B ist ein alternativer Abgasrückführungskrümmer 42' anstelle des in Fig. 3A dargestellten Abgasrückführungskrümmers 42 gezeigt. Der Abgasrückführungskrümmer 42', dessen Ende 53' verschlossen ist, hat nur einen einzigen Einlaß 54 für Abgas. Dieser Einlaß 54 kann in Fluidverbindung mit einer einzigen Abgaszuführungsleitung 62 oder 64 stehen. Alternativ kann der einzige Einlaß 54 in Fluidverbindung mit einer Steuereinrich­ tung stehen, beispielsweise mit einem Ventil, die abwechselnd Abgas aus den Leitungen 62 oder 64 zuführen kann.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung aus Fig. 3 ent­ lang der Linie 4-4 in Fig. 3A. Der Abgasrückführungskrümmer 42 ist von den Flanschanschlüssen 58 abgestützt und in Hohlräumen 44a und 44b in Stützwulsten 46a bzw. 46b des Ansaugkrümmers 20 aufgenommen. Vorzugsweise sind die Stützwulste 46a und 46b einstückig mit dem Ansaugkrümmer 20 gegossen ausgeführt, es können jedoch auch separat befestigbare Stützwulste eingesetzt werden. Die Flanschanschlüsse 58 sind von der üblichen Art mit zwei Befestigungen, jedoch können andere Arten der Abstützung des Abgasrückführungskrümmers 52 verwendet werden. Beispiels­ weise können ein oder mehrere Stützwulste 46 den Abgasrückfüh­ rungskrümmer 42 zwischen seinen Enden längs seiner Erstreckung abstützen.

Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, sind die Mittel zum Abstützen des Abgasrückführungskrümmers 42 kompatibel mit dem Gießen des Ansaugkrümmers 20 in einem Gußwerkzeug, in dem der Abgasrückführungskrümmer vor dem Gießvorgang aufgenommen ist. Vorzugsweise lassen die Mittel zum Abstützen des Abgasrückfüh­ rungskrümmers 42 eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den Krümmern 42 und 20 zu. Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß der Abgasrückführungskrümmer aus einem anderen Material als der Ansaugkrümmer 20 gefertigt ist. Darüber hinaus kann der Abgasrückführungskrümmer 42 im Betrieb eine andere Temperatur als der Ansaugkrümmer 20 haben. Diese Unterschiede in den Materialien und Temperaturen können dazu führen, daß sich ein Krümmer gegenüber dem anderen unterschiedlich stark ausdehnt oder zusammenzieht. Da Fachleuten auf diesem Gebiet Befesti­ gungsmethoden bekannt sind, die eine unterschiedliche Wärmeaus­ dehnung zulassen, braucht hierauf nicht weiter eingegangen zu werden.

Fig. 5 ist eine Endansicht der in Fig. 3 dargestellten Anord­ nung entlang der Linie 5-5 in Fig. 3A. Ein Flanschanschluß 58 ist einstückig in den Ansaugkrümmer 20 gegossen. Die Anschluß­ fläche des Anschlußflansches 58 ist im wesentlichen eben. Ein Paar im Anschlußflansch 58 angeordneter Sacklöcher 59a ist mit den Löchern 56a des Flansches 52 ausgerichtet. Die Anschlußflä­ che des Anschlußflansches 58 ist im wesentlichen rechtwinklig zum Hohlraum 44a, der ein Ende des Abgasrückführungskrümmers 42 aufnimmt.

Fig. 6A zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der in Fig. 3A gezeigten Anordnung längs einer Linie 6A-6A in Fig. 3A. Fig. 6B zeigt die Anordnung aus Fig. 6A in auseinandergezogener Dar­ stellung. Zu sehen ist ein Flanschanschlußstück 66 in Kontakt mit dem Ansaugkrümmer 20. Das Flanschanschlußstück 66 umfaßt einen Flansch, der im wesentlichen die Form des Flanschan­ schlusses 58 hat. Das Flanschanschlußstück 66 umfaßt des weite­ ren einen kurzen zylindrischen Abschnitt 67, der in dem zweiten Hohlraum 44b aufgenommen ist. Das Ende 53 des Abgasrückfüh­ rungskrümmers 42 paßt gleitend in den inneren Durchmesser des Abschnitts 67 und ist in dem Hohlraum 44b mittels des Ab­ schnitts 67 abgestützt. Einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Ansaugkrümmer 20 und dem Abgasrückführungskrümmer 42 wird durch ein Gleiten des Endes 53 in dem Abschnitt 67 Rechnung getragen. Die zweite Abgaszuführleitung 64 ist mittels des Flanschanschlußstücks 66 an dem Flanschanschluß 58 befe­ stigt. Das Abgas wird auf diese Weise dem zweiten Einlaß 55 des Abgasrückführungskrümmers 42 zugeführt. Der alternative Abgas­ rückführungskrümmer 42' umfaßt einen Stützwulst 46b' mit einer zylindrischen, sacklochartigen Höhlung 44b' zum gleitenden Abstützen seines verschlossenen Endes 53' (siehe Fig. 6c).

Fig. 7A und 7B sind Querschnittansichten entlang der Linie 7-7 in Fig. 1. Dabei zeigt Fig. 7A einen in den Ansaugkrümmer 20 eingesetzten, abgewandelten Abgasrückführungskrümmer 42a und Fig. 7B einen weiteren alternativen Abgasrückführungskrümmer 42b. Wie aus den Fig. 7A und 7B hervorgeht, handelt es sich bei dem dargestellten Motor um einen Reihensechszylinder- Verbrennungsmotor mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventi­ len pro Zylinder. Bei dem Fig. 7A gezeigten Motor weist je ein Paar nebeneinanderliegender Zylinder einen gemeinsamen Einlaß­ kanal 40a, 40b bzw. 40c auf, während bei dem in Fig. 7B gezeig­ ten Motor jeder Zylinder einen eigenen Einlaßkanal 40u-40z aufweist. Unabhängig von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es Fachleuten auf dem vorliegenden Gebiet klar, daß die Erfindung ebenfalls auf Motoren mit einer anderen Anzahl von Zylindern oder Ventilen pro Zylinder anwendbar ist. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auf andere Zylinderkonfi­ gurationen anwendbar, beispielsweise auf V-Motoren.

Der in Fig. 7A wiedergegebene Abgasrückführungskrümmer 42a weist eine Anordnung von in Gruppen 51a, 51b und 51c zusammen­ gefaßter Abgasrückführungslöcher 50 auf. Diese Gruppen 51a, 51b, 51c sind derart angeordnet, daß sie vorherbestimmte Antei­ le an Abgas in die Einlaßkanäle 40a, 40b und 40c strömen las­ sen. Jede Gruppe enthält eine Anzahl Abgasrückführungslöcher 50, die gleich oder größer der Zahl der Einlaßventile 32 in dem entsprechenden Einlaßkanal ist.

Der in Fig. 7B wiedergegebene Abgasrückführungskrümmer 42b weist eine Anordnung von in Gruppen 51u, 51v, 51w, 51x, 51y und 51z zusammengefaßter Abgasrückführungslöcher 50 auf. Diese Gruppen 51u, 51v, 51w, 51x, 51y und 51z sind derart angeordnet, daß sie vorbestimmte Anteile an Abgas in die Einlaßkanäle 40u, 40v, 40w, 40x, 40y und 40z strömen lassen. Jede Gruppe enthält eine Anzahl von Abgasrückführungslöchern 50, die gleich oder größer der Zahl der Einlaßventile 32 des entsprechenden Einlaß­ kanals ist.

Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet werden erkennen, daß in Abweichung vom gezeigten Ausführungsbeispiel ein vorbestimmter Strom an Abgas in die Einlaßkanäle 40 mit mehr oder weniger als einem Abgasrückführungsloch 50 pro Einlaßventil 32 erzielt werden kann. Darüber hinaus brauchen die Abgasrückführungslö­ cher 50 in den Abgasrückführungskrümmern 42, 42a oder 42b nicht equidistant angeordnet oder von gleicher Größe zu sein. Fach­ leuten auf diesem Gebiet wird klar sein, daß die optimale Plazierung und Dimensionierung der Abgasrückführungslöcher 50 bzw. der Gruppen 51 eine Strömungsberechnung oder Versuche erfordern kann. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, einige der Abgasrückfuhrungslöcher 50 nahe Bereichen mit hoher lokaler Luftgeschwindigkeit in dem Strömungsweg 38 anzuordnen, um die Abgasrückführungslöcher 50 einem niedrigen statischem Druck auszusetzen. Fachleute auf dem Gebiet werden auch erkennen, daß die alternativen Abgasrückführungskrümmer 42a und 42b so abge­ wandelt werden können, daß eine einseitige Zuführung des Abga­ ses entsprechend dem Abgasrückführungskrümmer 42' erreicht ist.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Verbren­ nungsmotors, bei dem ein zweites Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführungskrümmers gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangt. Bauteile der zweiten Ausführungsform, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Gezeigt ist ein abnehmbarer Abgas­ rückführungskrümmer 142, der in einem Stützflansch 146 eines Ansaugkrümmers 120 aufgenommen ist. Der Stützflansch 146 defi­ niert einen Hohlraum 144 nahe dem Ansaugkrümmereinlaß 136, in dem der Abgasrückführungskrümmer 142 aufgenommen ist. Der Abgasrückführungskrümmer 142, der Einlaß 136 und der Stütz­ flansch 146 sind von im wesentlichen runder Gestalt.

Der Abgasrückführungskrümmer 142 hat eine Außenwand 147 und eine Innenwand 151, die zwischen sich ein ringförmiges Volumen 149 bilden, dem Abgas aus dem Abgaskrümmer 30 zugeführt wird. Dieses Abgas wird durch eine Mehrzahl von Abgasrückführungslö­ chern 150 in der Innenwand 151 in den Strömungsweg 138 des Ansaugkrümmers 120 rückgeführt.

Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Motors aus Fig. 8 ein­ schließlich des Abgasrückführungskrümmers entlang einer Linie 9-9 in Fig. 8. Der Abgasrückführungskrümmer 142 wird auf dem Ansaugkrümmer 120 auf eine Art und Weise gehalten, die hier nicht dargestellt ist, die jedoch für Fachleute auf diesem Gebiet auf der Hand liegt. Beispielsweise können Schraub- oder Klemmverbindungen benutzt werden. Der Abgasrückführungskrümmer 142 umfaßt einen Flanschanschluß 152, der durch eine Rohrver­ bindung 159 in Fluidverbindung mit dem Ringvolumen 149 steht. Ein erster Anteil von Abgas wird über die Leitung 62 dem Einlaß 154 am Flansch 152 zugeführt.

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 9 dargestell­ ten Abgasrückführungskrümmers entlang der Linie 10-10 in Fig. 9. Die Abgaszuführleitung 62 steht in Fluidverbindung mit einem Einlaß 154 des Abgasrückführungskrümmers 142. Rückgeführtes Abgas strömt in den Einlaß 154, in das Ringvolumen 149 und durch die Abgasrückführungslöcher 150 in den Strömungsweg 138, wie allgemein durch die Pfeile 157 angedeutet ist.

In Fig. 11 ist ein alternativer Abgasrückführungskrümmer 142' in einer Ansicht ähnlich derjenigen aus Fig. 10 wiedergegeben. Der Abgasrückführungskrümmer 142' ist ähnlich dem Abgasrückfüh­ rungskrümmer 142, hat jedoch einen zweiten Einlaß 155 in Fluidverbindung mit der Leitung 64, durch die ein zweiter Anteil an Abgas zugeführt wird. Der Abgasrückführungskrümmer 142' ist somit für Verbrennungsmotoren geeignet, die zwei unterschiedliche Zuführungen von Abgas zur Rückführung in den Strömungsweg 138 aufweisen.

Die Abgabe- oder Abgasrückführungslöcher 150 sind derart ange­ ordnet und bemessen, daß ein vorbestimmter Strom von Abgas in jeden Einlaßkanal 40 gelangt. Ein solcher vorbestimmter Abgass­ trom in die Einlaßkanäle 40 kann mit einer Anordnung von Abgas­ rückführungslöchern 150 erreicht werden, die nicht equidistant oder gleich groß sind. Zur Erzielung einer optimalen Plazierung und Bemessung der Abgabelöcher 150 in der Innenwand 151 können fluiddynamische Berechnungen oder Versuche notwendig sein. Die Abgasrückführungslöcher 50 und 150 können auch nicht-runde Öffnungen sein. Es kann auch hilfreich sein, eine Einrichtung vorzusehen, die ein Vermischen des rückgeführten Abgases mit der angesaugten Luft unterstützt, wie beispielsweise eine Schwelle oder ähnliches im Bereich der Grenzschicht stromab­ wärts der Löcher 150 zur Erhöhung der Turbulenz. Es versteht sich auch, daß die Abgasrückführungskrümmer 142 und 142' auf unterschiedliche Arten von Verbrennungsmotoren anwendbar sind, einschließlich beispielsweise Reihenmotoren und V-Motoren.

Die vorliegende Erfindung umfaßt Vorrichtungen und Verfahren zur Erzielung einer vorbestimmten Verteilung rückgeführten Abgases in die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors mittels eines abnehmbaren Abgasrückführungskrümmers, der in den Ansaug­ krümmer integriert ist. Es ist bekannt, daß das Rückführen von Abgas in die angesaugte Luft zu niedrigeren Verbrennungsspit­ zentemperaturen führt, was mit einer entsprechenden Reduzierung der Bildung von Stickoxiden während der Verbrennung einhergeht. Es ist auch bekannt, daß es unter manchen Bedingungen vorteil­ haft sein kann, das rückgeführte Abgas vor dem Mischen mit der angesaugten Luft zu kühlen. Die vorliegende Erfindung umfaßt jedoch die Erkenntnis, daß es schwierig ist, ein gutes Vermi­ schen gekühlten rückgeführten Abgases mit der angesaugten Luft in dem Ansaugkrümmer zu erreichen. Wird beispielsweise das gekühlte rückgeführte Abgas an einer einzigen Stelle in den Ansaugkrümmer eingeleitet, zeigt das gekühlte Abgas eine Affi­ nität zu den Wänden des Ansaugkrümmers und neigt dazu, nahe diesen Wänden zu bleiben. Bei diesem Beispiel der Einleitung von gekühltem Abgas an nur einer Stelle kommt es daher zu einer Fehlverteilung des rückgeführten Abgases zwischen den unter­ schiedlichen Zylindern, so daß einige Zylinder einen anderen als den vorbestimmten Prozentsatz an Abgas erhalten.

Dieses Problem der Fehlverteilung kann in einem Dieselmotor schlimmer als in einem fremdgezündeten Motor sein. Bei einem Dieselmotor herrscht typischerweise im Ansaugkrümmer ein höhe­ rer Druck als bei einem fremdgezündeten Motor, da der Dieselmo­ tor ungedrosselt arbeitet. Weil das rückgeführte Abgas als Folge eines treibenden Druckgradienten zwischen dem Abgasrück­ führungskrümmer und dem Ansaugkrümmer strömt, verringert der höhere Druck im Ansaugkrümmer eines Dieselmotors diesen Druck­ gradienten und bewirkt, daß das rückgeführte Abgas mit niedri­ gerer Geschwindigkeit aus dem Abgasrückführungskrümmer ausströmt. Die niedrige Ausströmgeschwindigkeit des rückgeführ­ ten Abgases reicht nicht dazu aus, der Affinität des gekühlten Abgases zu den Wänden des Ansaugkrümmers genügend entgegen zu wirken.

Das Problem eines niedrigen treibenden Differenzdrucks zwischen dem Abgasrückführungskrümmer und dem Ansaugkrümmer wird durch den Einsatz eines Turboladers weiter verstärkt. Ein Turbolader erhöht den Druck in dem Ansaugkrümmer und kann zu einer Umkehr des treibenden Druckgradienten führen, so daß Ansauggemisch in den Abgasrückführungskrümmer strömen kann. Der treibende Druck­ gradient, der zum Strömen rückgeführten Abgases in den Ansaug­ krümmer führt, kann durch Verwendung einer separaten Pumpe wiederhergestellt werden, die den Druck des rückgeführten Abgases erhöht, oder auch durch Verwendung einer kleineren Turbine für den Turbolader, so daß der Druck im Abgaskrümmer 30 steigt. Die vorliegende Erfindung ist sowohl mit einer Ab­ gaspumpe als auch mit einer kleineren Turbine für den Turbola­ der einsetzbar.

Es ist des weiteren bekannt, daß ein Kühlen des rückgeführten Abgases zur Bildung eines korrosiven Mediums führt. Beispiels­ weise kondensiert Wasserdampf in dem Abgas zu flüssigem Wasser, wenn genügend gekühlt wird. Dieses flüssige Wasser verbindet sich mit anderen Gasen in dem Abgas, wie beispielsweise Schwe­ feldioxid, zu korrosiven Verbindungen, wie beispielsweise Schwefelsäure. Der Abgasrückführungskrümmer sollte auch nach wiederholtem Einwirken dieser korrosiven Mischungen noch be­ triebsfähig sein. Vorzugsweise werden daher die Abgasrückfüh­ rungskrümmer 42, 42', 42a, 42b, 142 und 142' aus einem relativ inertem Material gefertigt, beispielsweise aus einem korrosi­ onsresistenten Edelstahl.

Der Aufbau des Abgasrückführungskrümmers 42 oder einer seiner alternativen Ausführungsformen aus einem korrosionsresistenten Material mit einem relativ hohen Schmelzpunkt erlaubt eine wirtschaftliche Fertigung des Abgasrückführungskrümmers in dem Ansaugkrümmer. Beispielsweise kann der Körper 48 aus einem Rohrrohling hergestellt oder aus einem Blechrohling gerollt werden. Der Flansch 42 kann angeschweißt oder auf andere geeig­ nete Weise am Körper 48 befestigt werden. Der Ansaugkrümmer 20 wird typischerweise aus einem gießfähigen Material mit niedri­ gerem Schmelzpunkt hergestellt, beispielsweise aus einer orga­ nischen Verbindung oder aus Aluminium. Da der Schmelzpunkt solcher Ansaugkrümmermaterialien genügend geringer als der Schmelzpunkt des Abgasrückführungskrümmermaterials ist, kann die fertige Anordnung 42 optional in das Gußwerkzeug eingesetzt werden, das zum Gießen des Ansaugkrümmers 20 verwendet wird. Der Ansaugkrümmer 20 kann dann um den fertigen Abgasrückfüh­ rungskrümmer 42 herum gegossen werden. Ein geeignetes Material für Abgasrückführungskrümmer 42 und seine Alternativen ist beispielsweise 304er rostfreier Stahl. Beispiele geeigneter Materialien für den Ansaugkrümmer 20 und 120 umfassen A380 Aluminium, AZ91E oder AZ91D Magnesium, 6/6 Nylon und Amodel A-1133.

Darüber hinaus ist vorzugsweise der Abgasrückführungskrümmer nach einer Entfernung einer minimalen Anzahl anderer Bauteile von dem Verbrennungsmotor entnehmbar und wegnehmbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Abgasrückführungskrümmer 42 und 142 und ihre Abwandlungen beispielsweise zum Reinigen entnommen werden, ohne daß der Ansaugkrümmer vom Motor abgenom­ men zu werden braucht.

Die vorliegende Erfindung ist auch im Zusammenhang mit anderen Komponenten eines Abgasrückführungssystems nützlich. Beispiels­ weise kann ein mittels Luft, Wasser oder andersartig gekühlter Wärmetauscher dazu verwendet werden, das Abgas vor der Einlei­ tung in den Abgasrückführungskrümmer zu kühlen. Die geradlinige Gestalt des Abgasrückführungskrümmers 42 mit zwei Einlässen stellt einen Vorteil beim Anordnen des Abgasrückführungskrüm­ mers und des Wärmetauschers unter der Motorhaube eines Fahr­ zeugs dar, insbesondere dann, wenn der Wärmetauscher seinerseits eine geradlinige Gestalt hat. Es versteht sich jedoch, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung gekühlten Abgases nicht erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung kann darüber hinaus mit einem oder mehreren Ventilen verwendet werden, die die Zufuhr des rückge­ führten Abgases regeln. Das Anordnen solcher Ventile relativ nahe dem Abgasrückführungskrümmer führt zusammen mit dem rela­ tiv geringen Innenvolumen der Abgasrückführungskrümmer 42 und 142 und ihrer Abwandlungen zu einem verbesserten Übergangsver­ halten des Motors. Es ist bekannt, daß die Fahrbarkeit eines Verbrennungsmotors, insbesondere während schneller Lastwechsel, durch ein rasches Abschalten und Entleeren des Abgasrückfüh­ rungskrümmers verbessert werden kann. Die vorliegende Erfindung trägt dieser Erkenntnis durch das relativ geringe innere Volu­ men 49 und 149 des Abgasrückführungskrümmers 42 und seiner Abwandlungen und des Abgasrückführungskrümmers 142 und seiner Abwandlungen Rechnung. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerwei­ se, sind die inneren Volumen 49 bzw. 149 weniger als ungefähr zweimal so groß wie das von einem Kolben 28 in den zugehörigen Zylinder 27 angesaugte Volumen.

Obwohl die Erfindung in der vorstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren im Detail beschrieben und darge­ stellt worden ist, sind die Beschreibung und die Figuren als beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen. Es versteht sich, daß nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben worden sind, und daß alle Änderungen und Ab­ wandlungen, die innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung liegen, geschützt sein sollen.

Claims (31)

1. Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern (27), Einlaßkanälen (40), und Einlaßventilen (32), mit:

• - einem an dem Motor befestigten Ansaugkrümmer (20), der einen Hohlraum zur Aufnahme eines Abgasrückführungskrümmers (42; 142) aufweist, und
• - einem ab- bzw. wegnehmbaren Abgasrückführungskrümmer (42; 142), der in den Hohlraum des Ansaugkrümmers (20) einsetzbar ist, wobei der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) eine Mehrzahl von Abgasrückführungslöchern (50; 150) zur Abgabe von Abgas in den Ansaugkrümmer (20) aufweist, und wobei der Abgasrückfüh­ rungskrümmer (42; 142) ohne Abnehmen des Ansaugkrümmers (20) von dem Motor aus dem Ansaugkrümmer (20) entfernbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) mehrere Einlässe (54, 55) für Abgas aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zufuhr von Abgas mit einer ersten Temperatur und eine zweite Zufuhr von Abgas mit einer zweiten Temperatur vorhanden ist, wobei die zweite Tempe­ ratur mindestens 55°C (100°F) kühler als die erste Temperatur ist, und wobei der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) einen ersten Einlaß (54) für die erste Zufuhr und einen zweiten Einlaß (55) für die zweite Zufuhr aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Einlaßventile (32) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Zylinder (27) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Einlaßkanäle (40) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42) von im wesentlichen geradliniger Gestalt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (142) von im wesentlichen runder Gestalt ist.

9. Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Ansaug­ krümmer (20) und mehreren Zylindern (27), Einlaßkanälen (40) und Einlaßventilen (32), mit:

• - einem wegnehmbaren Körper (48), der einen inneren Kanal (38) und eine Mehrzahl von Abgasrückführungslöchern (50) definiert, wobei der innere Kanal (38) in Fluidverbindung mit der Mehrzahl Abgasrückführungslöcher (50) steht, und wobei der Körper (48) in den Ansaugkrümmer (20) einsetzbar ist und die Abgasrückfüh­ rungslöcher (50) Abgas zu den Zylindern (27) strömen lassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (48) mehrere Einlässe (54, 55) für Abgas aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zufuhr von Abgas mit einer ersten Temperatur und eine zweite Zufuhr von Abgas mit einer zweiten Temperatur vorhanden ist, wobei die zweite Tempe­ ratur mindestens 55°C (100°F) kühler als die erste Temperatur ist, wobei der Körper (48) einen ersten Einlaß (54) für den ersten Abgasanteil und einen zweiten Einlaß (55) für den zwei­ ten Abgasanteil aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (48) von im wesentlichen geradliniger Gestalt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper von im wesentlichen runder Gestalt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) mehrere Einlässe (54, 55) für Abgas aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Zylinder (27) ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Einlaßkanäle (40) ist.

17. Vorrichtung zum Rückführen von Abgas in einem Verbren­ nungsmotor mit mehreren Zylindern (27) und Einlaßventilen (32), mit:

• - einer ersten Zufuhr von Abgas mit einer ersten Temperatur,
• - einer zweiten Zufuhr von Abgas mit einer zweiten Temperatur, die mindestens 55°C (100°F) kühler als die erste Temperatur ist,
• - einem Ansaugkrümmer (20), der einen Abgasrückführungskrümmer (42; 142) in sich aufnehmen kann, und
• - einem in dem Ansaugkrümmer (20) aufgenommenen Abgasrückfüh­ rungskrümmer (42; 142), der einen ersten Einlaß (54) in Fluidverbindung mit der ersten Zufuhr und einen zweiten Einlaß (55) in Fluidverbindung mit der zweiten Zufuhr aufweist, wobei der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) zumindest zwei Abgas­ rückführungslöcher (50; 150) definiert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Einlaßventile (32) ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Zylinder (27) ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42) von im wesentlichen geradliniger Gestalt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (142) von im wesentlichen runder Gestalt ist.

22. Vorrichtung zum Rückführen von Abgas in einem Verbren­ nungsmotor mit mehreren Zylindern (27) und Einlaßventilen (32), mit:

• - einem Ansaugkrümmer (20) mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Abgasrückführungskrümmers (42; 142), und
• - einem wegnehmbaren Abgasrückführungskrümmer (42; 142), der in den Hohlraum des Ansaugkrümmers (20) einsetzbar ist, wobei der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) mehrere Einlässe für Abgas aufweist und ein Abgasrückführungsloch zur Abgabe von rückgeführtem Abgas in den Ansaugkrümmer (20) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zufuhr von Abgas mit einer ersten Temperatur und eine zweite Zufuhr von Abgas mit einer zweiten Temperatur vorhanden ist, wobei die zweite Tempe­ ratur mindestens 55°C (100°F) kühler als die erste Temperatur ist, und wobei der Körper (48) einen ersten Einlaß (54) für den ersten Abgasanteil und einen zweiten Einlaß (55) für den zwei­ ten Abgasanteil aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42; 142) mindestens zwei Abgasrückführungslöcher definiert.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Einlaßventile (32) ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vom Abgasrückführungs­ krümmer (42; 142) definierten Abgasrückführungslöcher (50; 150) größer oder gleich der Zahl der Zylinder (27) ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (42) von im wesentlichen geradliniger Gestalt ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskrümmer (142) von im wesentlichen runder Gestalt ist.

29. Verfahren zum Rückführen von Abgas in den Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten:

• - Herstellen eines Abgasrückführungskrümmers,
• - Einsetzen des Abgasrückführungskrümmers in ein Werkzeug zum Formen oder Gießen eines Ansaugkrümmers, und
• - Gießen zumindest eines Teils des Ansaugkrümmers um einen Teil des Abgasrückführungskrümmers herum.

30. Verfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Bereitstellen einer ersten Zufuhr von Abgas an dem Abgas­ rückführungskrümmer,
• - Strömenlassen des Abgases aus der ersten Zufuhr in den Ansaugkrümmer.

31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Bereitstellen einer zweiten Zufuhr von Abgas an dem Abgas­ rückführungskrümmer, die mindestens 55°C (100°F) kühler als die erste Zufuhr ist, und
• - Strömenlassen des Abgases aus der ersten Zufuhr oder der zweiten Zufuhr in den Ansaugkrümmer.