DE3001413C2

DE3001413C2 - Einlaßöffnungseinrichtung, die an einem Abgasrückführungsrohr bei einer Diesel-Brennkraftmaschine ausgebildet ist

Info

Publication number: DE3001413C2
Application number: DE3001413A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Tokyo Ohnishi; Seishi Yokosuka Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-01-17
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1984-05-10
Also published as: JPS55104757U; DE3001413A1; US4294220A

Description

Verminderung des Strömungsquerschnittes zwischen den Doppelwänden ebenfalls eine erhebliche Beschleunigung des zurückzuführenden Abgases erreicht. Da außerdem die Abdeckung so ausgebildet ist, daß sie in Richtung stromauf der Abgasströmung verschlossen und in Richtung stromab der Abgasströmung geöffnet ist, können keine Verunreinigungsteilchen innerhalb des Abgases unmittelbar in die Doppelwandkonstruktion bzw. die Entnahmeöffnung des Abgasrückführungsrohres eintreter. Durch das Einleiten der zu entnehmenden Abgase am in Strömungsrichtung der Abgase hinteren Teil der Doppelwandkonstruktion findet außerdem eine relativ scharfe Umlenkung des zu entnehmenden Abgases aus der Abgasleitung statt, so daß die schwereren Verunreinigungsteilchen innerhalb des Abgases eine solche scharfe Umlenkbewegung nicht mitmachen können. Auf diese Weise wird das durch die Entnahmeöffnung hindurch zu entnehmende Abgas von seinen Verunreinigungen gereinigt. Diese zusätzliche Reinigungswirkung durch die scharfe Umlenkung der Abgasströmung um etwa 180° ist beim Einsatz der Einlaßöffnungseinrichiurig bei einer Diesci-Brennkraftmaschine besonders wichtig, da deren Abgase in ei.;em weit stärkeren Maße mit Ruß behaftet sind, als dieses bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine der Fall ist. Andererseits wird diese vorteilhafte Wirkung mit Hilfe einer relativ einfachen Konstruktion und ohne das Erfordernis einer zusätzlich in die Abgasleitung eingesetzten Wirbelkammer erreicht, so daß bei der erfindungsgemäßen Einlaßöffnungseinrichtung eine herkömmliche und nicht weiter unterteilte Abgasleitung in Verbindung mit der Abgasrückführungsanlage benutzt werden kann.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung bewirkt die folgenden Vorteile dadurch, daß die Menge kleiner Partikel im Abgas der Abgasrückführungsanlage verringert wird:

i) Die Menge der Ablagerung in den Gaskanälen der Abgasrückführungsanlage ist verringert, und die Funk.ionsfähigkeit der Abgasrückführungsanlage wird verbessert;

ii) der Abrieb oder Verschleiß des Kolbens, des Kolbenringes und des Zylinders des Motors durch kleine Partikel kann verringert werden;

iii) die Menge kleiner Partikel, die dem Schmieröl beigemischt ist, wird verringere, so daß die Alterung des Schmieröls durch die Abgasrückführungsanlage verringert wird, und

iv) infolge der Verringerung der Alterung des Schmieröls ist Aorieb bzw. Verschleiß jener Motorteile, die durch das Schmieröl geschmiert w?rdeti. verringert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. IA die schematische Ansicht eines Längsschnittes des wesentlichen Abschnitts eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 1 B einen Schnitt längs der Linie X-X in F i g. IA.

F i g. 2—4 jeweils einen Längsschnitt durch wesentliche Abschnitte anderer Ausführungsbeispiele der Erfindung und

F i g. 5 schematisch unterschiedliche Stellen an der Abgasleitung zur Anordnung der Entnahmcöffiuing.

Eine Einlaüö'fnungseinrichtung zum Entnehmen von Motorabgas zur Rückführung in eine Ansnuganlags kann an verschiedet en Stellen angeordnet sein: Lind zwar am Auspuffkrummer eines Motors, oder unmittelbar stromabwärts hiervon bezüglich der Strömungsrichtung des Motorabgases, wie durch den Punkt A in F i g. 5 gezeigt ist. Stromabwärts von einem Vorschalldämpfer oder Katalysator, wie durch den Punkt B in F i g. 5 gezeigt ist, oder der Abgasleitung stromabwärts vom Hauptschalldämpfer, wie durch den Punkt C in F i g. 5 gezeigt ist. Die Einlaßöffnungseinrichtung kann also an irgendeiner der obenerwähnten Punkte A, B

ίο oder Cangebracht sein. F i g. 5 zeigt den Fall des Motorabgas-Rückführungsweges, der die Entnahme an der Stelle S vorsieht, mit ausgezogenen Linien, während die Entnahme an den Punkten .4 und CaIs mögliche Alternativlösungen durch gestrichelte Linien dargestellt sind.

In dieser Figur dient ein Ansaugkrümmer 101 zum Zuführen von Luft-Treibstoffgemisch zur Brennkraftmaschine 103 mit einem Auspuffkrümmer 102, wobei das Abgas der Brennkraftmaschine i;inem Vorschalldämpfer oder Katalysator 104 und ferner einem Hauptschalldämpfer 105 zugeführt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispi Ie werden nun im einzelner! anhand F i g. 1 bis 4 beschrieben, welche die Verrohrung lediglich schematisch zeigen. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, steht eine Abgasleitung 1 mit einem Abgasrückführungsrohr 2 durch eine Entnahmeöffnung 3 in Verbindung. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Entnahmeöffnung 3 in der Mitte des Abgasstromes angeordnet. Eine Abdeckung 4 ist derart angeordnet, daß ihr geschlossenes Ende an der strotnaufwärts gelegenen Seite der Entr.ahmeöffnung 3 mit Abstand zu dieser liegt, während das offene Ende 5 der Abdeckung 4 der stromaufwärts gelegenen Seite der Entnahmeöffnung 3 zugewandt ist. Die derart angeordnete Abdeckung dient zur Ausnutzung einer Erscheinung, die darin besteht, daß kleine Partikel mit einer gewissen Masse eine höhere Trägheit aufweisen als die des Abgases und daß es schwierig ist. die Bewegungsrichtung der kleinen Partikel zu ändern. Genauer gesagt, die kleinen Partikel im Abgas werden durch die äußere Uinfangswand der Albdeckung 4 durch den Venturi-Rohr-Effekt bzw. durch Düsenwirkung beschleu-Jg:, und wenn derart beschleunigte kleine Partikel in die Entnahmeöffnung 3 eintreten sollen, dann müßten diese eine Umlenkung um 180° vordem Eintritt ausführen. Durch diese Anordnung können die kleinen Partikel daher praktisch nicht durch die Entiiahmeörfnung 3 in das Abgasrückführungsrohr 2 eindringen. Die Ausführungsbcispiele der F i g. 1 bis 3 weisen Entnahmeöffnungen 3 auf. die stromaufwärts gerichtet sind, um noch mehr Richtungsänderungen des Abgases erforderlich zu machen, bevor es in das Abgasrückführungsrohr 2 eintritt, verglichen mit dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4. bei dem die Entnahmeöffnung 3 stromabwärts in Rötung der Abgasleitung 1 gerichtet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist die Form der Abdeckung 4' derart gewähh, daß die kleinen Partikel in Richtungen nach außen beschleunigt werden (Fliehkraftrichtung°n). um eine noch weitere Abtrennung der kleinen Partikel vom Abgas ?.u bewirken, verglichen mit dem Aus^füh-

Mi rungsbeispiel cL-r Fig. 1. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 3 umfaßt Strömungsführungsplatten 6, die neben dem offenen Ende 5 der Abdeckung 4 angebracht sind, und zwar zum Ausrichten der Strömung des Abgases längs der Stromfäden, um an dieser Stelle eine übermä-

t>5 ßige Turbulenz zu vermeiden. In den Ausführungsbeispielen der F i g. ι bis 4 !ie/eichnet das Bezugszeichen 7 Abstiitzungsstiibe.

Bei diesem Aufbau wird das Abgas durch das offene

Eindc 5 der Abdeckung 4 hindurch abgezogen, welches stromabwärts angeordnet ist. und zwar erst nach der Beschleunigung, die durch die Abdeckung 4 verursacht wird, so daß die Entfernung der kleinen Partikel verbessert werden kann. Im übrigen wird, wenn sich z. Ii. RuIipartikel zusammenklumpen, die Masse eines Pariikeis umso größer, je größer die zusammcngckliimptcn Partikel sind, und das Umlenken derartiger Partikel wird noch schwieriger. Dementsprechend wird es bei diesem Aufbau, der beim Rückfuhrungsgas stromabwärts von der Abdeckung 4 eine 180"-Umlenkung erfordert, für die Rußpartikel sehr schwierig, in das Abgasrückführungsrohr der Abgasrückfülmiiigsanlage einzudringen, so daß die absolute Rußmenge im zurückgeführten Abgas verringert wird, l'erner bewirkt die Abdeckung 4 eine Verringerung des wirksamen lnnenc|iiersehniits der Abgasleitung 1. so daß die Abgasgeschwindigkeit erhöht wird, um die Abtrennung der feinen Partikel zu fördern. Wenn die F'ntnahmeöffnung fern von der

CjrcriFiKiYiiiiNti.SCfMMC .ifigcümnci iS t, uOiSpicisWciSO

stromabwärts vom Schalldämpfer, dann wird das Klumpen der Rußpartikel durch die erhöhte, gegensei' >:e Kollisionstnöglichkeit und die erhöhte Kondensation der Feuchtigkeit im Abgas gefördert, wobei die Abtrennung der kleinen Partikel noch mehr verstärkt ist. Wenn Katalysatoren oder Rauchfallen in der Abgasleitung angeordnet sind, tritt dadurch eine beträchtliche Verringerung der Menge kleiner Partikel auf, so daß bevorzugt wird, das Abgas für die Abgasrückführung nach Passieren derartiger Katalysatoren oder Rauchfallen zu entnehmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einlaßöffnungseinrichtung, die an einem Abgasrückführungsrohr ausgebildet ist, zum Entnehmen von Abgasen zur Rückführung bei einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungsanlage, wobei das Abgasrückführungsrohr in einer Abgasleitung angeordnet ist und eine Entnahmeöffnung aufweist, die mit einer Abdeckung abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Abgasrückführungsrohres (2) mit der Entnahmeöffnung (3) und die Abdeckung (4) eine im wesentlichen konzentrische Doppelwandkonstruktion bilden und daß die Abdeckung (4) ein geschlossenes Ende, das an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung in der Abgasleitung (1) liegt, und ein offenes Ende (5) hat, das der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung derart zugewandt ist, daß Abgas über den in Abgasstrcmungsrichtung hinteren Teil des offenen Endes (5) entnommen wird und in das Abgasrückinhrungsrohr (2) durch seine Entnahmeöffnung (3) hindurch eintritt, nachdem es in der Doppelwandkonstruktion eine Richtungsänderung von etwa 180° erfahren hat.

2. Einlaßöffnungseinrichtung nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) in einer Richtung stromaufwärts zur Abgasströmung offen ist (F i g. 1A, 2,3).

3. Einlaßöffnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) in einer Richtung stromabwärts zur Abgasströmung offen ist(Fig. 4).

4. Einlaßöffnungseiprichtunr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (4) eine im wesentliche·, zylindrische Form hat, wobei das eine Ende geschlossen und das gegenüberliegende Ende (5) offen ist.

5. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Ende der Abdeckung (4') im wesentlichen konusförmig ist und ein spitz zulaufendes Ende aufweist, das in Richtung stromaufwärts der Abgasströmung weist.

6. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) am Auspuffkrümmer (102) der Brennkraftmaschine (103) liegt.

7. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) unmittelbar stromabwärts eines Auspuffkrümmers (102) der Brennkraftmaschine (103) liegt.

8. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) gerade stromabwärts eines Vorschalldämpfers (104) der Brennkraftmaschine (103) liegt.

9. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) stromabwärts einer Katalysetoreinrichtung (104) der Brennkraftmaschine (103) liegt.

10. Einlaßöffnungseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (3) stromabwärts eines Haupt-Schalldämpfers (105) der Brennkraftmaschine (103) liegt.

Die Erfindung betrifft eine Einlaßöffnungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer solchen, aus der US-PS 28 70 758 bekannten Einlaßöffnungseinrichtung mündet das Abgasrückführungsrohr mit seiner Entnahmeöffnung von oben in eine Wirbelkammer, in die tangential die Abgasleitung einmündet. Mit dem unteren Teil der Wirbelkammer ist eine die Abgase an die Atmosphäre abgebende Abgasendleitung verbunden. Die etwa zentrisch in der Wirbelkammer mündende Entnahmeöffnung ist innerhalb der Wirbelkammer mit einer napfförmigen Abdeckung abgedeckt An ihrer Mantelfläche ist die Abdeckung mit schaufelartigen Rippen versehen, zwischen denen jeweils Öffnungsquerschnitte in den Innenraum der Abdeckung führen. Diese schaufelartigen Rippen dienen cazu, die im mittleren Bereich der Wirbelkammer mit einer relativ geringen Geschwindigkeit strömenden Abgase zu beschleunigen, um im Abgasrückführungsrohr einen für die Abgasrückführung an das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine ausreichenden Druck zu erzeugen. Durch das tangentiale Einleiten der Abgase in die Wirbelkammer werden im Abgas enthaltene Wasserteilchen und ebenfalls gegenüber dem Abgas scherere Verunreinigungsteilchen durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrängt, so daß sie sich an der Innenmantelfläche der Wirbelkammer niederschlagen und an den Wänden der Wirbelkammer zu einer mittig im Boden der Wirbelkammer vorgesehenen Ablauföffnung abfließen. Das leichtere und von diesen Verunreinigungen befreite Abgas sammelt sich dagegen etwa in der Mitte der Wirbelkammer, von wo es über die schaufeiförmigen Rippen der Abdeckung in deren Innenraum und damit durch die Entnahmeöffnung hindurch in das Abgasrückführungsrohr hinein beschleunigt wird. Diese

J5 bekannte Einlaßöffnungseinrichtung ist jedoch infolge der zusätzlichen Wirbelkammer relativ aufwendig in ihrer Konstruktion und kann bei der Abgasrückführung einer Diesel-Brennkraftmaschine nicht ausreichend große Mengen an zurückzuführendan Abgas zur Verfügung stellen, ohne daß dadurch nichi euch in den äußeren Bereichen der Wirbelkammer strömende und noch mit Verunreinigungsteilchen belastete Abgasmengen ebenfalls zurückgeführt werden.
Aus der FR-PS 21 36 284 ist eine Einlaßöffnungseinrichtung zur Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Entnahmeöffnung des Abgasrückführungsrohres romaufwärts zur Abgasströmung innerhalb der Abgasleitung gerichtet ist. Diese bekannte Einlaßöffnungseinrichtung kann daher eine Rückführung auch von Verunreinigungsteilchen innerhalb des Abgases an das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine nicht verhindern, so daß ein erhöhter Verschleiß der Brennkraftmaschine aufgrund dieser zurückgeführten Verunreinigungen auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einlaßöffnungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß bei einfacherer Konstruktion eine ausreichende Abgasrückführung auch bei einer Diesel-Brennkraftmaschine gewährleistet ist, ohne daß

bo dabei jedoch Verunreinigungsteilchen in dem Abgas ebenfalls zurückgeführt würden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einlaßöffnungseinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Einlaßöffnungseinrichtung wird durch die aus dem Abgasrückführungsrohr und der Abdeckung gebildete konzentrische Doppelwandkonstruktion innerhalb der Abgasleitung durch die