DE60107731T2

DE60107731T2 - Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60107731T2
Application number: DE60107731T
Authority: DE
Inventors: Pietro Bianchi; Claudio Sparti
Original assignee: Iveco SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2021-02-24
Also published as: ES2233507T3; ATE285033T1; ITTO20000186A1; US6446617B2; JP2001289133A; DE60107731D1; EP1128057B1; EP1128057A1; IT1319919B1; JP4638069B2; US20010027782A1; ITTO20000186A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine.
Es ist bekannt, dass man in einer Brennkraftmaschine Systeme benutzt, um Gas vom Auslass zum Einlass zurück zu führen (diese System werden nachfolgend als AGR-Systeme abgekürzt, was das Kurzwort für "Abgasrückführung" darstellt) mit dem Ziel, den Gehalt an Stickoxiden (NOx) in den Abgasen zu verringern.
Eine wichtige Forderung, welche AGR-Systeme erfüllen müssen, um einen einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, besteht darin, die verschiedenen Zylinder mit einem homogenen Gemisch von rückgeführter Luft und Abgasen (nachfolgend als "AGR-Gase" bezeichnet) zu versorgen. Es ist in der Tat bekannt, dass ein inhomogenes Gemisch aus AGR-Gasen und Luft zu einer unbefriedigenden Verbrennung mit einem sich daraus ergebenden rauchhaltigen Abgas und zur Emission von teilchenförmigem Material führt.
Die bekannten AGR-Systeme umfassen normalerweise ein Rückführungsrohr, welches den Abgaskrümmer des Motors über ein Steuerventil mit dem Einlasskrümmer verbindet. Das Einströmen der AGR-Gase erfolgt am Einlass des Einlasskrümmers dergestalt, dass eine zufriedenstellende Vermischung im Krümmer selbst gewährleistet wird, bevor das Einströmen in die Zylinder erfolgt. Dies zieht jedoch eine Erhöhung des dafür benötigten Umfangs an Platz nach sich.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine herzustellen, welcher ermöglicht, eine einwandfreie Vermischung der AGR-Gase mit der Luft zu erreichen, und welcher gleichzeitig verringerte Abmessungen aufweist und auf eine einfache und wirtschaftliche Art hergestellt werden kann.
Deshalb wird gemäß der Erfindung ein Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine entworfen, welcher umfasst: einen langgestreckten Hauptkörper, welcher einen in der Längsrichtung verlaufenden inneren Hohlraum aufweist, der so ausgelegt ist, dass er im Betriebszustand mit einer Anzahl von Einlassöffnungen des Motors in Verbindung steht; einen Einlasskanal, welcher mit einer Lufteinlassöffnung ausgestattet ist und mit dem genannten Hohlraum in Verbindung steht; und Mittel für die Einleitung von AGR-Gasen in den genannten Einlasskanal, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel für die Einleitung von AGR-Gasen umfassen: einen Einleitungskanal, welcher mit dem genannten Krümmer als eine Einheit ausgebildet ist und aus einem ersten Bereich, der sich im Innern des genannten Hauptkörpers erstreckt und an einem Ende des genannten Hauptkörpers mit einer Einlassöffnung für AGR-Gase ausgestattet ist, und aus einem zweiten Bereich, welcher sich im Innern des genannten Einlasskanals erstreckt und im genannte Einlasskanal mit einer Auslassöffnung ausgestattet ist, besteht, sowie Ablenkbleche, welche sich zwischen der genannten Lufteinlassöffnung des genannten Einlasskanals und der genannten Auslassöffnung des genannten Einleitungskanals befinden, um die Luft und die genannten AGR-Gase in Richtung auf eine Vermischungszone zu lenken, die sich im Innern des genannten Einlasskanals in einem vorbestimmten Abstand vom genannten Hohlraum des genannten Hauptkörpers befindet.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen deutlich, welche mittels eines den Erfindungsgedanken nicht einschränkenden Beispieles und unter Bezugnahme auf den angefügten Zeichnungssatz gegeben wird. In diesem sind:
1 ist ein Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Krümmers, welcher den Gegenstand der Erfindung bildet;
2 ist im vergrößerten Maßstab ein Schnitt längs der Linie II-II in 1, und
3 ist im vergrößerten Maßstab ein Schnitt längs der Linie III-III in 2.
Unter Bezugnahme auf den Zeichnungssatz bezeichnet die Bezugszahl 1 ganz allgemein einen Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine.
Der Krümmer 1 umfasst im Wesentlichen einen hohlen Hauptkörper 3, welcher mit einem Flansch 4 für die Verbindung mit dem (nicht dargestellten) Zylinderkopf 2 des Motors ausgestattet ist, und einen Einlasskanal 5, welcher mit dem Hauptkörper 3 eine Einheit bildet.
Der Hauptkörper 3, welcher im Wesentlichen die Form eines langgestreckten Kanals aufweist, wird durch eine Bodenwand 6, durch ein Paar von Längswänden 8, 9 und durch ein Paar von Seitenwänden 10, 11 gebildet, welche einen inneren Hohlraum 12 des genannten Körpers festlegen. Der Hohlraum 12 weitet sich in Richtung auf eine vorderseitige Öffnung 13, welche im Wesentlichen den vollständigen Querschnitt des genannten Hohlraumes einnimmt und vom Flansch 4 umgeben wird.
Der Einlasskanal 5, welcher eine rohrförmige, im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, erstreckt sich als Einheit von einer (8) der Längswände 8, 9 des Hauptkörpers 3, welche im Betriebszustand nach oben gerichtet sind (2), in Querrichtung in Bezug auf den Hohlraum 12 und weist an einem freien Ende eine Lufteinlassöffnung 15 auf.
Der Krümmer 1 legt durchgehend in seinem Innern einen Kanal 20 für die Einleitung des Abgases (AGR) in den Lufteinlasskanal 5 fest. Der Kanal 20 befindet sich im Innern des Krümmers 1 und umfasst insbesondere einen ersten Bereich 21 (1), welcher sich längs des Hauptkörpers 3 von einer Einlassöffnung 22 in der Seitenwand 10 nach oben zum Kanal 5 erstreckt und welcher einen allmählich abnehmenden kreisrunden Querschnitt aufweist, sowie einen zweiten Bereich 23 (2), welcher sich längs des genannten Kanals 5 so weit erstreckt, bis dessen dazwischen befindlicher Bereich in einer Auslassöffnung 24 endet. Der zweite Bereich 23 wird durch eine im Wesentlichen ebene Wand 25 abgetrennt, welche sich in Längsrichtung im Kanal 5 von einem Bereich 26 des dazu komplementären Kanals aus erstreckt, wodurch ein Kanal gebildet wird, welcher ein Luft-AGR-Gasgemisch dem Hohlraum 12 des Hauptkörpers 3 zuführt. Der erste Bereich 21 und der zweite Bereich 23 des Einleitungskanals 20 stehen über einen Durchgang 28 miteinander in Verbindung, wobei der Kanal 26 mit dem Hohlraum 12 des Hauptkörpers 3 über einen Durchgang 27 in Verbindung steht (1 und 2).
In der Einlasszone des Kanals 5 ist ein Ablenkblech 30 vorhanden, welches zwischen der Öffnung 15 und der Auslassöffnung 24 des Kanals 20 zu dem Zweck angeordnet ist, dass eine einwandfreie Vermischung zwischen der Luft und den AGR-Gasen erfolgt, wodurch Gegendrücke und Turbulenzen vermieden werden, welche durch das Einströmen der AGR-Gase im Gegenstrom zur Luft ohne das Ablenkblech 30 erzeugt würden.
Das Ablenkblech 30, welches von rohrförmiger Gestalt ist, umfasst einen ersten Endbereich 31 mit kreisförmigem Querschnitt, welcher in die Lufteinlassöffnung 15 eingesetzt ist, und einen zweiten Endbereich 32, dessen Querschnittsform und Abmessungen im Wesentlichen denen des Zuführungskanals 26 für das Luft-AGR-Gasgemisch gleichen und der gegenüber diesem Letztgenannten dergestalt angeordnet ist, dass dadurch ein durchgehender Kanal gebildet wird (2). Schließlich umfasst das Ablenkblech 30 einen dazwischen liegenden Verbindungsbereich 34, dessen Querschnitt allmählich vom ersten Bereich 31 hin zum zweiten Endbereich 32 abnimmt.
Der zweite Bereich 32 des Ablenkblechs 30 weist insbesondere eine ebene Wand 35 auf, welche dergestalt angeordnet ist, dass sie eine Verlängerung der Wand 25 bildet, sowie eine zylindrische Wand 36, welche an der Innenseite des Kanals 5 anliegend angeordnet ist. Der Zwischenbereich 34 weist gegenüber der Auslassöffnung 24 des zweiten Bereiches 23 des Kanals 20 eine speziell geformte Wand 37 auf, welche den ersten Bereich 31 mit der Wand 35 aerodynamisch verbindet. Die Letztgenannte ist mit einer Anzahl von Löchern 38 versehen (3), durch welche die AGR-Gase vom Kanal 20 in den inneren Hohlraum des zweiten Bereiches 32 strömen können, welcher eine Mischkammer 39 im Innern des Kanals 5 festlegt und in einem Abstand "d" vom Hohlraum 12 angeordnet ist.
Im Betriebszustand wird die Luft durch die Einlassöffnung 15 des Kanals 8 zugeführt und strömt durch das Ablenkblech 30 in Richtung des Hohlraumes 12 des Hauptkörpers 3. Die Wand 37 leitet den Luftstrom in Richtung auf die Mischkammer 39 und verhindert eine direkte Gegenstromvermischung zwischen der Luft und den vom Kanal 20 herrührenden AGR-Gasen. Die Abnahme des Durchtrittsquerschnitts für die Luft im Ablenkblech 30 bewirkt eine Beschleunigung und eine darauffolgende Druckminderung im Luftstrom und fördert durch den Venturi-Effekt den Rückstrom der AGR-Gase in die Mischkammer 39. Der Strom der AGR-Gase wird über die Löcher 38 aufgeteilt, wodurch die Vermischung mit Luft weiter verbessert wird.
Die Vorteile, welche mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, ergeben sich aus der näheren Betrachtung der Merkmale des Einlasskrümmers 1.
Insbesondere ermöglicht der Kanal 20 im Innern des Krümmers 1, dass die AGR-Gase über die gesamte Vermischungskammer 39 im Einlasskanal 5 geleitet werden, ohne dass außerhalb des Krümmers zusätzlicher Platz (Rohre, usw.) in Anspruch genommen wird. Der Abstand "d" zwischen der Vermischungskammer 39 und dem Hohlraum 12 des Hauptkörpers 3 und das Ablenkblech 30 tragen zur Optimierung der Vermischung der Luft und der AGR-Gase bei.
Schließlich ist es offensichtlich, dass der Einlasskrümmer für eine Brennkraftmaschine Gegenstand von Modifikationen und Abänderungen sein kann, welche nicht über den Schutzbereich der Ansprüche hinaus gehen.

Claims

Einlasskrümmer (1) für eine Brennkraftmaschine, welcher umfasst: einen langgestreckten Hauptkörper (3), welcher einen in der Längsrichtung verlaufenden inneren Hohlraum (12) aufweist, der so ausgelegt ist, dass er im Betriebszustand mit einer Anzahl von Einlassöffnungen des Motors in Verbindung steht, einen Einlasskanal (5), welcher mit einer Lufteinlassöffnung (15) ausgestattet ist und mit dem genannten Hohlraum (12) in Verbindung steht, und Mittel (20) für die Einleitung von AGR-Gasen in den genannten Einlasskanal (5), dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (20) für die Einleitung von AGR-Gasen umfassen: einen Einleitungskanal (20), welcher mit dem genannten Krümmer (1) als eine Einheit ausgebildet ist und einen ersten Bereich (21), der sich im Innern des genannten Hauptkörpers (3) erstreckt und an einem Ende (10) des genannten Hauptkörpers (3) mit einer Einlassöffnung (22) für AGR-Gase ausgestattet ist, und einen zweiten Bereich (23), welcher sich im Innern des genannten Einlasskanals (5) erstreckt und in genanntem Einlasskanal (5) mit einer Auslassöffnung (24) ausgestattet ist, umfasst, und Ablenkmittel (30), welche zwischen die genannte Lufteinlassöffnung (15) des genannten Einlasskanals (15) und die genannte Auslassöffnung (24) des genannten Einleitungskanals (20) eingebaut sind, um die Luft und die genannten AGR-Gase in Richtung auf eine Vermischungszone (39) zu lenken, die sich im Innern des genannten Einlasskanals (5) befindet und in einer vorbestimmten Entfernung (d) vom genannten Hohlraum (12) des genannten Hauptkörpers (3) angeordnet ist.
Einlasskrümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Ablenkmittel (30) eine erste Wand (37) umfasst, welche zwischen der genannten Lufteinlassöffnung (15) und der genannten Auslassöffnung (24) des genannten Einleitungskanals (20) angeordnet ist, wobei die genannte erste Wand (37) eine solche Gestalt aufweist, dass eine Verringerung im Durchströmungsquerschnitt für die Luft von der genannten Einlassöffnung (15) zur genannten Vermischungszone (39) festgelegt wird.
Einlasskrümmer gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ablenkmittel (30) eine zweite Wand (35) umfassen, welche zwischen der genannten Auslassöffnung (24) des genannten Einleitungskanals (20) und der genannten Vermischungszone (39) angeordnet ist und welche mit einer Anzahl von Löchern (38) ausgestattet ist.
Einlasskrümmer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Ablenkmittel ein rohrförmiges Ablenkelement (31) umfasst, welches im genannten Einlasskanal (5) befestigt ist und die genannte erste Wand (37) und die genannte zweite Wand (35) als Einheit bildet.
Einlasskrümmer gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Hohlraum (12) des genannten Hauptkörpers (3) sich in eine einzige, in Längsrichtung verlaufende Öffnung (13) des genannten Hauptkörpers (3) öffnet, welcher von einem Flansch (4) für die Befestigung am Motor umgeben wird, wobei der genannte Hohlraum (12) in Richtung der genannten Öffnung (13) erweitert ist.