DE102006037578A1

DE102006037578A1 - Mischer eines Abgasrückführsystems

Info

Publication number: DE102006037578A1
Application number: DE102006037578A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Huttenlocher; Jürgen Dipl.-Ing. Orlich; Marko Dr. Weirich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischer eines Abgasrückführsystems zur Mischung von verdichteter Reinluft bzw. Ladeluft und Abgas vor Zuführung des Ladeluft-Abgas-Gemisches in Zylinder einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrartigen Grundkörper (11), wobei eine Innenwandung (13) des Grundkörpers (11) einen Ladeluftströmungskanal (14) für Ladeluft bzw. ein Ladeluft-Abgas-Gemisch begrenzt, wobei in den Grundkörper (11) ein Abgasströmungskanal (18) für Abgas integriert ist, derart, dass das Abgas über mindestens eine in eine Außenwandung (19) des Grundkörpers (11) eingebrachte Zuführöffnung (20) in den Abgasströmungskanal (18) eintritt und über mehrere in die Innenwandung (13) eingebrachte Abführöffnungen (21) aus dem Abgasströmungskanal (18) austritt und in den Ladeluftströmungskanal (14) eintritt.

Description

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, näm lich 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

Claims

Mischer eines Abgasrückführsystems zur Mischung von Reinluft bzw. Ladeluft und Abgas vor Zuführung des Ladeluft-Abgas-Gemisches in Zylinder einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrartigen Grundkörper (11), wobei eine Innenwandung (13) des Grundkörpers (11) einen Ladeluftströmungskanal (14) für Ladeluft bzw. ein Ladeluft-Abgas-Gemisch begrenzt, wobei in den Grundkörper (11) ein Abgasströmungskanal (18) für Abgas integriert ist, derart, dass das Abgas über mindestens eine in eine Außenwandung (19) des Grundkörpers (11) eingebrachte Zuführöffnung (20) in den Abgasströmungskanal (18) eintritt und über mehrere in die Innenwandung (13) eingebrachte Abführöffnungen (21) aus dem Abgasströmungskanal (18) austritt und in den Ladeluftströmungskanal (14) eintritt.
Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrartige Grundkörper (11) einteilig ausgebildet ist.
Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in einer in etwa senkrecht zur Strömungsrichtung (17) der Ladeluft durch den Ladeluftströmungskanal (14) verlaufenden Richtung über die Zuführöffnung (20) in den Abgasströmungskanal (18) eintritt.
Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in einer in etwa senkrecht zur Strömungsrichtung (17) der Ladeluft durch den Ladeluftströmungskanal (14) verlaufenden Richtung über die Abführöffnungen (21) aus dem Abgasströmungskanal (18) austritt und in den Ladeluftströmungskanal (14) eintritt.
Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (13) der rohrartigen Grundkörpers (11) derart konturiert ist, dass sich ein Querschnitt des Ladeluftströmungskanals (14) in Strömungsrichtung (17) der Ladeluft gesehen zuerst verjüngt und anschließend erweitert.
Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals (14) ausgehend von einer Ladelufteintrittsöffnung (15) in Strömungsrichtung (17) der Ladeluft gesehen in einem ersten Abschnitt verjüngt, dann in einem zweiten Abschnitt in etwa unverändert bleibt und sich anschließend in einem dritten Abschnitt in Richtung auf eine Austrittsöffnung (16) für das Ladeluft-Abgas-Gemisch erweitert.
Mischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals (14) im ersten Abschnitt kontinuierlich verjüngt.
Mischer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals (14) im dritten Abschnitt kontinuierlich erweitert.
Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführöffnungen (21), durch welche Abgas aus dem Abgasströmungskanal (18) austritt und in den Ladeluftströmungskanal (14) eintritt, in einen Abschnitt der Innenwandung (13) des Grundkörpers (11) eingebracht sind, in welcher sich der Querschnitt des Ladeluftströmungskanals (14) verjüngt.
Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführöffnungen (21) derart dimensioniert sind, dass die Summe der Querschnitte der Abführöffnungen (21) in etwa dem Querschnitt des Abgasströmungskanals (18) entspricht.
Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasströmungskanal (18) sich beidseitig des Ladeluftströmungskanals (14) erstreckt, derart, dass das Abgas über entsprechende Abführöffnungen (21) von zwei sich gegenüberliegenden Seiten, insbesondere von oben und unten, in den Ladeluftströmungskanal (14) eintritt.