Die Erfindung betrifft einen Mischer eines Abgasrückführsystems.
Bei Brennkraftmaschinen ist es bereits bekannt, Reinluft bzw. Ladeluft
vor Einleitung derselben in Zylinder der Brennkraftmaschine mit Abgas zu vermischen,
um so insbesondere eine Reduktion der Stickoxide im Abgas zu gewährleisten.
Hierzu verfügt eine Brennkraftmaschine über ein Abgasrückführsystem,
mit dessen Hilfe Abgas aus einem Abgassystem in ein Ansaugsystem der Brennkraftmaschine
rückführbar ist, wobei die Mischung der Ladeluft mit dem Abgas in einem
Mischer erfolgt.
Alle bislang bekannten Mischer zur Vermischung von Ladeluft und Abgas
ermöglichen nur eine unzureichende weil ungleichmäßige Mischung der
Ladeluft und des Abgases, wodurch sich die Emissionswerte der Brennkraftmaschine
nur in begrenztem Umfang verbessern lassen. Weiterhin wird durch eine ungleichmäßige
Mischung von Ladeluft und Abgas eine ungleichmäßige Verteilung des Ladeluft-Abgas-Gemisches
auf die Zylinder der Brennkraftmaschine bewirkt.
So zeigt die DE 31 06 588 A1
einen Anschluss einer Abgasrückführleitung an eine Ansaugleitung einer
Brennkraftmaschine, welcher der Mischung von Ladeluft und Abgas dient.
Es besteht daher ein Bedarf an einem Mischer eines Abgasrückführsystems,
welcher eine optimierte, gleichmäßige Mischung von Ladeluft und Abgas
ermöglicht, um so einerseits eine Verbesserung der Emissionswerte der Brennkraftmaschine
und andererseits eine gleichmäßigere Verteilung des Ladeluft-Abgas-Gemisches
auf die Zylinder der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu
Grunde, einen neuartigen Mischer eines Abgasrückführsystems zu schaffen.
Dieses Problem wird durch einen Mischer mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Mischer verfügt über einen
rohrartigen Grundkörper, wobei eine Innenwandung des Grundkörpers einen
Ladeluftströmungskanal für Ladeluft bzw. ein Ladeluft-Abgas-Gemisch begrenzt,
wobei in den Grundkörper ein Abgasströmungskanal für Abgas integriert
ist, derart, dass das Abgas über mindestens eine in eine Außenwandung
des Grundkörpers eingebrachte Zuführöffnung in den Abgasströmungskanal
eintritt und über mehrere in die Innenwandung eingebrachte Abführöffnungen
aus dem Abgasströmungskanal austritt und in den Ladeluftströmungskanal
eintritt. Der erfindungsgemäße Mischer ermöglicht eine optimierte
und gleichmäßige Mischung von Abgas und Ladeluft und damit einerseits
eine gleichmäßige Verteilung des Ladeluft-Abgas-Gemisches auf die Zylinder
der Brennkraftmaschine und andererseits eine Verbesserung der Emissionswerte der
Brennkraftmaschine bei gleichem spezifischem Kraftstoffverbrauch. Der Mischer ist
in Brennkraftmaschinen mit und ohne Aufladung einsetzbar.
Vorzugsweise ist die Innenwandung des rohrartigen Grundkörpers
derart konturiert, dass sich ein Querschnitt des Ladeluftströmungskanals in
Strömungsrichtung der Ladeluft gesehen zuerst verjüngt und anschließend
erweitert, wobei die Abführöffnungen, durch welche Abgas aus dem Abgasströmungskanal
austritt und in den Ladeluftströmungskanal eintritt, in den Abschnitt der Innenwandung
des Grundkörpers eingebracht sind, in welcher sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
verjüngt und dadurch die Ladeluft beschleunigt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird,
ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen Mischer eines Abgasrückführsystems
in perspektivischer Ansicht;
2 den Mischer der 1 in
Seitenansicht;
3 einen Querschnitt durch den Mischer entlang der Schnittlinie
III-III in 2; und
4 einen weiteren Querschnitt durch den Mischer entlang
der Schnittebene IV-IV in 1.
1 bis 4 zeigen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischers eines Abgasrückführsystems
zur Mischung von verdichteter Reinluft bzw. Ladeluft und Abgas vor Zuführung
des gemischten Ladeluft-Abgas-Gemisches in Zylinder einer Brennkraftmaschine.
Der erfindungsgemäße Mischer 10 verfügt über
einen vorzugsweise einteiligen bzw. einstückigen, rohrförmigen Grundkörper
11. Die rohrförmige Grundkörper 11, nämlich eine
Innenwandung 13 derselben, definiert einen Ladeluftströmungskanal
14 für Ladeluft, wobei verdichtete Ladeluft in den Ladeluftströmungskanal
14 über eine Ladelufteintrittsöffnung 15 eintritt, und
wobei aus dem Ladeluftströmungskanal 14 ein Ladeluft-Abgas-Gemisch
über eine Austrittsöffnung 16 austritt. Die Strömungsrichtung
der Ladeluft bzw. des Ladeluft-Abgas-Gemisches durch den Ladeluftströmungskanal
14 ist in 4 durch Pfeile 17 visualisiert.
Wie 4 entnommen werden kann, ist die
Innenwandung 13 des Grundkörpers 11 des erfindungsgemäßen
Mischers 10 derart konturiert, dass sich ein Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
14 ausgehend von der Ladelufteintrittsöffnung 15 in Strömungsrichtung
der Ladeluft gesehen in einem ersten Abschnitt verjüngt. Anschließend
an diesen ersten Abschnitt, in welchem sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
14 verjüngt, bleibt der Querschnitt in einem zweiten Abschnitt in
etwa unverändert, wobei sich anschließend an diesen zweiten Abschnitt
der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals 14 in einem dritten Abschnitt
in Richtung auf die Austrittsöffnung 16 erweitert.
Dabei folgt aus 4, dass sich im ersten
Abschnitt der Innenwandung 13 der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
14 kontinuierlich bzw. stetig mit einem unveränderlichen, relativ
kleinen Gradienten verjüngt. Im dritten Abschnitt der Innenwandung
13 erweitert sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
14 ebenfalls kontinuierlich und damit stetig, jedoch mit einem veränderlichen,
zuerst relativ großen Gradienten.
In den vorzugsweise einteiligen Grundkörper 11 des erfindungsgemäßen
Mischers 10 ist ein Abgasströmungskanal 18 für Abgas
integriert. Das Abgas ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel
über eine in eine Außenwandung 19 integrierte Zuführöffnung
20 in den Abgasströmungskanal 18 einführbar, und zwar
in einer Richtung, die in etwa senkrecht zu der durch die Pfeile 17 visualisierten
Strömungsrichtung der Ladeluft bzw. des Ladeluft-Abgas-Gemisches durch den
Ladeluftströmungskanal 14 verläuft.
Der Abgasströmungskanal 18 ist über in die Innenwandung
13 des Grundkörpers 11 integrierte Abführöffnungen
21 mit dem Ladeluftströmungskanal 14 verbunden, so dass Abgas
aus dem Abgasströmungskanal 18 austreten und in den Ladeluftströmungskanal
14 eintreten kann.
Der Eintritt des Abgases in den Ladeluftströmungskanal
14 über die Abführöffnungen 21 erfolgt gemäß
den in 4 gezeigten Pfeilen 22 in etwa senkrecht
zur Strömungsrichtung (Pfeile 17) der Ladeluft bzw. des Ladeluft-Abgas-Gemisches
durch den Ladeluftströmungskanal 14.
Wie 4 entnommen werden kann, sind die
Abführöffnungen 21, durch welche Abgas aus dem Abgasströmungskanal
18 austritt und in den Ladeluftströmungskanal 14 eintritt,
in den ersten Abschnitt der Innenwandung 13 des Grundkörpers
11 integriert, nämlich in den Abschnitt der Innenwandung
13, in welchem sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals
14 verjüngt. Das Abgas wird demnach in einen Bereich des Ladeluftströmungskanals
14 eingeleitet, in welchem die Ladeluft bedingt durch die Verjüngung
des Querschnitts des Ladeluftströmungskanals 14 beschleunigt wird.
Das Abgas strömt durch die Abführöffnungen 21 mit einem
leichten Überdruck in den Ladeluftströmungskanal 14 bzw. in die
Ladeluft.
Gemäß 3 und 4
erstreckt sich der Abgasströmungskanal 18 beidseitig des Ladeluftströmungskanals
14, so dass das Abgas über die entsprechenden Abführöffnungen
21 beidseitig, nämlich von oben und unten, in den Ladeluftströmungskanal
14 eintreten kann. Die Abführöffnungen 21 sind dabei
derart dimensioniert, dass die Summe der Querschnitte der Abführöffnungen
21 in etwa dem Querschnitt des Abgasströmungskanals 18 entspricht.
Der Abgasströmungskanal 18 kann auch ringförmig
ausgeführt sein und den Ladeluftströmungskanal 14 ringförmig
umschließen. In diesem Fall können die Abführöffnungen
21 über den gesamten Umfang der Innenwandung verteilt sein. Ebenso
ist es möglich, dass sich der Abgasströmungskanal 18 nur einseitig
des Ladeluftströmungskanals 14 erstreckt und dann Abgas über
entsprechende Abführöffnungen 21 einseitig, nämlich von
oben oder unten, in den Ladeluftströmungskanal 14 eintritt.
Das vorzugsweise einteilige Gehäuse 11 des erfindungsgemäßen
Mischers 10 ist vorzugsweise als Gussteil ausgeführt.
Der erfindungsgemäße Mischer erlaubt eine gleichmäßige
und damit optimierte Mischung von Abgas und Ladeluft. Hierdurch kann eine gleichmäßige
Verteilung des Ladeluft-Abgas-Gemisches auf alle Zylinder einer Brennkraftmaschine
realisiert werden. Weiterhin können Emissionswerte der Brennkraftmaschine bei
gleichem spezifischem Verbrauch verbessert werden.
- 10
- Mischer
- 11
- Grundkörper
- 13
- Innenwandung
- 14
- Ladeluftströmungskanal
- 15
- Ladelufteintrittsöffnung
- 16
- Austrittsöffnung
- 17
- Ladeluft/Ladeluft-Abgas-Gemisch-Strömungsrichtung
- 18
- Abgasströmungskanal
- 19
- Außenwandung
- 20
- Zuführöffnung
- 21
- Abführöffnung
- 22
- Abgas-Strömungsrichtung bei Eintritt in Ladeluftströmungskanal
