WO2005090773A2 - Abgasrückführung - Google Patents

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WO2005090773A2
WO2005090773A2 PCT/EP2005/002905 EP2005002905W WO2005090773A2 WO 2005090773 A2 WO2005090773 A2 WO 2005090773A2 EP 2005002905 W EP2005002905 W EP 2005002905W WO 2005090773 A2 WO2005090773 A2 WO 2005090773A2
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gas recirculation
recirculation device
energy generating
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Volker Weng
Raimund Vedder
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Fev Motorentechnik Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an energy generating device, in particular for use in an internal combustion engine.
  • Exhaust gas recirculation valves are part of the state of the art in gasoline and diesel combustion processes. They control the return of an exhaust gas.
  • DE35 11 094 A1 discloses a device for supplying an additional gas flow in the intake duct of a gasoline engine. A feed is split into two lines. While one line leads directly tangentially into the intake duct, the other line is guided around the intake duct by approximately 180 ° and only then opens tangentially. In this way, a rotary flow is to be impressed in the intake duct.
  • EP 1 004 767 B1 describes exhaust gas recirculation from a multi-cylinder internal combustion engine. Part of the exhaust gas is branched off behind an exhaust gas collection pipe by means of an exhaust gas recirculation pipe and returned to an intake duct. The return takes place via a direct tangential feed line and a bypass around the intake duct.
  • an exhaust gas recirculation device for an energy generation device is provided with a first line for a first gas and a second line for an exhaust gas to be returned from the energy generation device into the first line, the second line being at least partially arranged around the first line, the second Conduit wraps around the first conduit, forming a turn with an inner region through which the first conduit passes and the second conduit having an outlet region into the inner region.
  • the second line preferably winds at least 180 ° around the first line.
  • the second line preferably merges at least partially into the first line in an angular range of> 180 °.
  • the second line opens into the first line over a cross-sectional area that is at least a factor 3 larger than a cross-section of the second line.
  • the second line can narrow in a section, this section preferably being arranged at least in the immediate vicinity of the first line. In this way it is possible to achieve a nozzle-like effect in the flow of the exhaust gas.
  • the flow is preferably guided along the edge.
  • the second line opens at least partially tangentially into the first line.
  • the junction can be predominantly, in particular almost completely tangential, but also with an axial part of the flow with respect to the first line.
  • the second line can also extend perpendicular to an axis of the first line in a spiral around the first line and / or at an angle thereto or circularly around the first line and open into it.
  • the flow can also have a radially acting portion.
  • the second line enables an almost complete tangential flow, an axial flow being impressed on this tangential flow by the flow movement of the first gas. According to another embodiment, it is provided that the second line transfers the flow to be supplied into the first line with a tangential and an axial component and / or a radial component.
  • the second line preferably tapers around the first line not only in the radial direction but preferably also in the axial direction.
  • a junction of the second line in the first line can therefore also take place tangentially and transversely.
  • An axial component can be impressed on the flow by the axial taper.
  • the winding of the second line around the first line has an axial extension.
  • the latter has, for example, a slope.
  • the inclination of the slope is preferably such that an axial component impressed by the slope of the flow is arranged in the flow direction of the first line.
  • the slope can also be arranged in the opposite direction. It is preferably provided that a line cross section of the second line is adjustable.
  • the line cross section of the second line can be adapted as a function of a pressure value present in the first line.
  • the line cross section for a partial load operation of the energy generating device can have a different geometry than for full load and / or idling.
  • a line cross section of the first line in the region of a mixing zone is influenced, in particular changed, by the first and second gas.
  • the change in cross section can be achieved, for example, by baffle plates, changeable geometries such as blades or the like.
  • a line cross section as such can also be enlarged or reduced.
  • the second line is preferably designed as a swirl generator. In this way it is possible that the exhaust gas flows into the first line equipped with a swirl. This swirl mixes the first gas and exhaust gas. In this way, the gas mixture supplied to the energy generating device can be homogenized from the first gas of the first line and the recirculated exhaust gas.
  • a recirculation rate of exhaust gas to be recycled can lie in a range between 40% and 50% of the mixture supplied to the energy generating device. In this way, a special reduction in fuel consumption, for example, can be achieved.
  • the exhaust gas recirculation achieved by the second line can be further supported by the type of energy generating device and its operation. If, for example, a gasoline or diesel internal combustion engine is used as the energy generating device, internal exhaust gas recirculation can take place, for example, by way of correspondingly large valve overlaps. In this way, the overall exhaust gas recirculation rate achieved can be increased even further.
  • the exhaust gas recirculation device according to the invention is preferably used to achieve a high degree of homogenization with a simultaneously low pressure loss during the mixing.
  • the homogenized mixture formed in this way has the advantage that, when there is an inflow of, for example, multi-cylinder units, an approximately identical combustion mixture is applied to each individual cylinder. This facilitates control of the piston internal combustion engine.
  • the same also applies to other energy generation devices which have a plurality of combustion devices or conversion devices for the supplied gas, which in particular are connected in parallel.
  • the return line as such is preferably also included in the concept.
  • a deflection is arranged upstream of the second line, through which it flows before it opens into the second line.
  • a charge air cooler through which the exhaust gas flows before entering the deflection, can be connected upstream of the deflection.
  • the deflection preferably has a kink for the exhaust gas between 70 ° and more than 90 °.
  • a first supply for the exhaust gas between the deflection and the second line is preferably shorter than a second supply between the charge air cooler and the deflection or between the branching of the exhaust gas from the exhaust pipe and the deflection.
  • the method for returning a gas from an energy generating device into a first line which supplies a first gas to the energy generating device, provides for redirecting a second gas to be returned along one of the curves towards the first line and by means of one of the To calm the curvature following the taper, the second gas then being swirled at least partially along a tortuous taper, then mixed and homogenized with the first gas to form a mixture.
  • the mixture of first and second gas then flows into a transverse collector and is distributed along this, before it is passed on to the energy generating device. In this way it is possible to achieve approximately the same homogenization along the collector.
  • the exhaust gas is preferably supplied in front of a collector of the intake system.
  • tangential exhaust gas recirculation is achieved by arranging the second line appropriately in relation to the flow direction of the first line.
  • a swirl-fed supply of the exhaust gas into the first gas permits a mixing process gear that achieves a high degree of homogenization with very short geometric mixing sections.
  • the second line can be arranged in the immediate vicinity of an opening in the collector of an intake system of an internal combustion engine.
  • a constriction ie a cross-sectional ratio of a first and a second cross-sectional area in the second line immediately before the exhaust gas is fed into the first line, it is possible to predefine the occurrence of tangential flow pulse formation and thus to adjust a swirl intensity.
  • the ratio of the cross-sectional areas is preferably adjustable.
  • the following table provides an overview of the quality of the homogenization that can be achieved.
  • concentration of exhaust gas was determined immediately upstream of the respective intake ducts of a 6-cylinder internal combustion engine, which works according to a direct injection method.
  • the results are based on a complete mixing of exhaust gas and air mass flow to be returned and are given in percent. Positive percentages express more exhaust gas, negative percentages less exhaust gas in the gas mixture.
  • the percentages determined are given for a conventional exhaust gas recirculation, in which the exhaust gas flows axially through an outlet opening that opens centrally in the first line.
  • the values are determined for a partial load point of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation which is subject to swirl, can thus achieve a more homogeneous inflow and thus combustion.
  • the aim is for the exhaust gas to be routed near the wall. In this way, homogenization is obtained, particularly in this area.
  • a collector arranged upstream of the energy generating device is preferably arranged transversely to the first line, which opens into the latter.
  • the first line has a widening at a transition into the collector, which can serve, for example, as a diffuser and also as a flow distributor.
  • Mixing of the exhaust gas with the first gas can furthermore be achieved in that, in addition to a radial feed, one or more further feeds from the second line lead into the first line.
  • this can be done by means of a branch from the radial inlet to the first line.
  • This branch preferably runs in the axial direction towards the energy generating device and opens into the first line with a tangential or axial component.
  • turbulence grids or similar flow-guiding devices in the first or second line for homogenizing the exhaust gas and the first gas.
  • the second line and the first line are made of plastic.
  • the desired geometry and connection of the two can be achieved by an injection molding process.
  • Other components connected to the first or second line can also be made of plastic. These can be integrated with the respective line as a component. However, they can also be connected interchangeably via a suitable connection option, for example via a flange connection. For example, a redirection can be integrated with the second line.
  • the first and the second line are also interchangeably connected. For example, the second line can be pushed onto the first line.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an energy generating device
  • FIG. 2 shows a schematic view of a section along the section line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a development of a second line from FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a second line
  • 5 shows a schematic view of a flow behavior when the first gas is mixed with exhaust gas
  • FIG. 6 shows the illustration from FIG. 5 from another perspective
  • FIG. 7 shows a further perspective of the illustration from FIG. 5
  • FIG. 8 shows a cross section Section line VIII - VIII in FIG. 7
  • FIG. 9 shows a schematic view of a junction of a second line in a first line
  • FIG. 10 shows another schematic view of a junction
  • FIG. 11 shows a further principle for the application of swirl
  • a first gas 3 is supplied to the energy generating device 1 via a first line 2.
  • An exhaust gas 5 is fed into the first line 2 via a second line 4.
  • the second line 4 extends tangentially at least partially around the first line 2.
  • a mixing section L is formed behind the second line 4, within which the first gas 3 and the exhaust gas 5 are mixed.
  • the mixing section L extends from the second line 4 to a manifold 6 of an intake system, the intake valves 7 of the cylinder 8 is located upstream.
  • An inlet air mass flow of the energy generating device 1 is preferably supplied as the first gas 3.
  • Fuel is preferably supplied by direct injection into the cylinder.
  • the imprinted swirl ensures that homogenization is particularly close to the wall.
  • the swirl ensures a particularly good distribution of the homogenized mixture, especially up to the outside cylinders. This results in a particularly even flow to each individual cylinder. This in turn has a return flow to the energy generating device 1, since this no longer has to be controlled according to the cylinder which has the least mixed mixture. Rather, the control or regulation can now take place on the basis of, for example, average values.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a section along the section line II-II from FIG. 1 through the second line 4. This is of spiral design and forms a turn 9 with an inner region of the turn 10 through which the first line 2 runs.
  • the exhaust gas 5 thus receives a swirl which is impressed on the exhaust gas 5 by the spiral configuration of the second line 4. This is due to the arrow characterizing the exhaust gas indicated.
  • a constriction 11 is shown in FIG. 2, which results from a first cross section A1 and a second cross section A2.
  • the first and the second cross section A1, A2 are preferably adjustable. In this way the flow can be slowed down or accelerated.
  • the ratio of the first cross-section A1 to the second cross-section A2 can be set as a function of a total pressure which arises in front of the second line 4 in the first line 2.
  • a spiral shape of the second line 4 shown in FIG. 2 in addition to imposing a swirl on the exhaust gas 5, an extremely loss-free intermixing between the first gas 3 and the exhaust gas 5 is achieved. Flow losses are kept low by avoiding corners and edges.
  • the second line 4 can have a diffuser-like effect in its interior.
  • FIG. 3 shows a development of the second line 4 from FIG. 2.
  • a turbulence grid 12 is inserted into the flow to further improve mixing.
  • the turbulence grille 12 is preferably arranged parallel to the flow direction of the first gas 3 and perpendicular to the flow of the exhaust gas 5. This makes it possible to achieve many small partial flows which can be carried away along the first line 2 by the main flow of the first gas.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the second line 4.
  • This has a branch 13.
  • the branch 13 opens, for example, either in the same plane as the second line 4 into the first line 2.
  • the branch 13 can also open into the first line 2 downstream thereof. In this way, the partial flow supplied thereby has a strong axial component.
  • the branch 13 can also be provided with a radial inlet.
  • FIG. 5 shows a schematic view of a flow behavior when the first gas 3 is mixed with exhaust gas 5.
  • the darker areas, indicated by a higher number of points, indicate a high concentration of exhaust gas 5.
  • the swirl intensity can be recognized here from the fact that the mixture is homogenized to all lines of the inlet valves (not shown in more detail). In particular, this causes all of the cylinders to be charged with an air mass flow which is almost uniformly mixed with exhaust gas.
  • FIG. 6 shows the view from FIG. 5 from a different perspective, rotated through 180 °.
  • the second line 4 is shown, which runs around the first line 2 and thereby swirls the exhaust gas. From this perspective it can also be seen that a uniform mixing between the exhaust gas 5 and the first gas 3 also takes place in the inlet area of the collector 6. Due to the imprinted swirl, the exhaust gas 5 is distributed evenly in the collector up to the external valve feeds
  • FIG. 7 shows the representation of the collector 6 known from FIGS. 5 and 6 in a further perspective.
  • the spiral-shaped swirl of the exhaust gas 5 is indicated by an arrow. Due to the pressure in the first line 2 and the flow rate of the first gas 3, the second exhaust gas 5 can be carried and mixed to different extents.
  • FIG. 8 shows a cross-section along the cross-sectional line VIII-VIII in FIG. 7 through the first line 2 and the second line 4.
  • the flow rate as well as the direction of flow is indicated in the form of arrows.
  • the type of geometry of the second line 4 can deliberately achieve a wall-guided swirl movement of the exhaust gas 5.
  • the geometry of the second line 4 and the first line 2 can therefore be designed for certain operating ranges, in particular for part-load operation, by means of suitable mathematical calculations.
  • FIG. 9 shows a further second line 4 in a schematic view, which opens into a first line 2.
  • the second line 4 runs around the first line 2 and has different cross sections.
  • the geometry of the second line 4 imparts a swirl to the flow of the exhaust gas. It is possible, for example, to apply a specific swirl to the flow of the exhaust gas by means of guide devices such as guide vanes 14. In particular, the position of the guide devices, in particular the guide show 14, can be changed. As a result, a more or less strong swirl can be adjusted to the respective operating point of the downstream energy generating device.
  • 9 shows the possibility that the second line 4 is pushed onto the first line 2 and can be flanged on by means of a transition piece 15.
  • the first line 2 can thus be a component which is provided separately from the second line 4 and is only subsequently inserted into one another.
  • 10 shows another embodiment of the second line 4 in connection with the first line 2. Together with a connecting piece 16, these form a single component which can be connected to the energy generating device.
  • a somewhat different flow channel formation is present in the second line 4 in FIG. 10. This shows that, depending on the type of energy generating device, different configurations on second lines 4 can be used in interaction with the first lines 2.
  • special attention is paid to minimizing pressure loss during mixing and homogenization.
  • the second line 4 has guide surfaces 17, which extend in particular to the inside. This leads to a channel-like narrowing.
  • the exhaust gas 5 thereby increases in flow velocity and at the same time receives a swirl.
  • Guide surfaces 17 are preferably loaned. As a result, the angle I and thus a cross-sectional area 18 can be changed, via which the exhaust gas 5 flows into the first line 2.
  • the invention is not only limited to internal combustion engines. Rather, other devices in which exhaust gas or another gas is to be supplied can also be used as the energy generation device. This can be, for example, a fuel cell or another device. In this way, not only exhaust gas but also other gas can be fed into the line upstream of the energy generating device.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführungseinrichtung für eine Energieerzeugungsvorrichtung (1) mit einer ersten Leitung (2) für ein erstes Gas (3) und einer zweiten Leitung (4) für ein von der Energieerzeugungsvorrichtung zurückzuführendes Abgas (5) in die erste Leitung (2), wobei die zweite Leitung (4) zumindest teilweise um die erste Leitung (2) herum angeordnet ist, wobei die zweite Leitung (4) um die erste Leitung (2) gewunden verläuft, und wobei eine Windung (9) mit einem inneren Bereich gebildet wird, durch den die erste Leitung (2) verläuft, und die zweite Leitung (4) einen Auslassbereich in den inneren Bereich aufweist.

Description

Abgasrückführung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführungseinrichtung für eine Energieerzeugungsvorrichtung, insbesondere zum Einsatz bei einer Brennkraftmaschine.
Abgasrückführungsventile gehören zum Stand der Technik bei Otto- wie auch Dieselbrennverfahren. Mit ihnen erfolgt eine Steuerung einer Rückführung eines Abgases. Aus der DE35 11 094 A1 ist eine Vorrichtung zum Zuführen eines Zusatzgasstroms in den Ansaugkanals eines Ottomotors bekannt. Dabei wird eine Zuführung in zwei Leitungen aufgetrennt. Während die eine Leitung direkt tangential in den Ansaugkanal mündet, wird die andere Leitung um etwa 180° um den Ansaugkanal herumgeführt und mündet erst dann tangential ein. Auf diese Weise soll eine Drehströmung im Ansaugkanal aufgeprägt werden. Aus der EP 1 004 767 B1 geht eine Abgasrückführung von einem Mehrzylinder- Verbrennungsmotor hervor. Hinter einem Abgassammeirohr wird ein Teil des Abgases mittels eines Abgasrückführungsrohrs abgezweigt und in einen Ansaugkanal zurückgeführt. Die Zurückführung erfolgt über eine direkte tangentiale Zuleitung und über eine Herumleitung um den Ansaugkanal.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Abgasrückführung zur Erzie- lung einer verbesserten Verbrauchsreduzierung für eine Energieerzeugungsvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einer Abgasrückführungseinrichtung für eine Energieerzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren zur Abgas- rückführung mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Abgasrückführungseinrichtung für eine Energieerzeugungsvorrichtung mit einer ersten Leitung für ein erstes Gas und einer zweiten Leitung für ein von der Energieerzeugungsvorrichtung zurückzuführendes Abgas in die erste Leitung zur Verfügung gestellt, wobei die zweite Leitung zumindest teilweise um die erste Leitung herum angeordnet ist, die zweite Leitung um die erste Leitung gewunden verläuft, wobei eine Windung mit einem inneren Bereich gebildet wird, durch den die erste Leitung verläuft, und die zweite Leitung einen Auslassbereich in den inneren Bereich aufweist. Auf diese Weise ergibt sich eine Verlängerung einer möglichen Mischstrecke bzw. eine platzsparende Einbaumöglichkeit und Anbringungsmöglichkeit der zweiten Leitung zur ersten Leitung. Vorzugsweise windet sich die zweite Leitung um mindestens 180° um die erste Leitung. Vorzugsweise geht die zweite Leitung zumindest teilweise in die erste Leitung in einem Winkelbereich von >180° über. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die zweite Leitung in die erste Leitung über einen Querschnittsbereich mündet, der mindestens um den Faktor 3 größer ist als ein Querschnitt der zweiten Leitung. Dadurch lassen sich Turbulenzen und damit einhergehende Druckverluste minimieren. Weiterhin kann sich die zweite Leitung in einem Abschnitt verengen, wobei dieser Abschnitt vorzugsweise zumindest in unmittelbarer Nachbarschaft zur ersten Leitung angeordnet ist. Auf diese Weise gelingt es, einen düsenartigen Effekt in die Strömung des Abgases zu erzielen. Die Strö- mung wird dabei vorzugsweise randgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die zweite Leitung zumindest teilweise tangential in die erste Leitung mündet. Die Einmündung kann dabei überwiegend, insbesondere annähernd vollständig tangential sein wie aber auch mit einem Axial- anteil der Strömung in Bezug auf die erste Leitung erfolgen. Auch kann die zweite Leitung senkrecht zu einer Achse der ersten Leitung sich spiralförmig um die erste Leitung und/oder in einem Winkel dazu bzw. kreisförmig um die erste Leitung erstrecken und in diese münden. Die Strömung kann dadurch auch einen radial wirkenden Anteil aufweisen.
Gemäß einer Ausgestaltung ermöglicht die zweite Leitung eine annähernd vollständige Tangentialströmung, wobei auf diese Tangentialströmung durch die Strömungsbewegung des ersten Gases eine Axialströmung aufgeprägt wird. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die zweite Leitung die zuzuführende Strömung mit einem Tangential- und einem Axialanteil und/oder Radialanteil in die erste Leitung überleitet.
Vorzugsweise verjüngt sich die zweite Leitung um die erste Leitung herum nicht nur in radialer Richtung sondern vorzugsweise zusätzlich auch in axialer Richtung. Eine Einmündung der zweiten Leitung in die erste Leitung kann daher insbesondere auch tangential und quer erfolgen. Durch die axiale Verjüngung kann der Strömung eine Axialanteil aufgeprägt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Windung der zweiten Leitung um die erste Leitung eine axiale Erstreckung aufweist. Anstatt einer senkrecht zur ersten Leitung verlaufenden Windung der zweiten Leitung weist diese beispielsweise eine Schräge auf. Eine Neigung der Schräge ist vorzugsweise derart, dass eine durch die Schräge der Strömung aufgeprägte Axialkomponente in Durchströmungsrichtung der ers- ten Leitung angeordnet ist. Die Schräge kann jedoch auch dazu entgegengesetzt angeordnet sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß ein Leitungsquerschnitt der zweiten Leitung einstellbar veränderbar ist. Auf diese Weise kann je nach zuzuführendem Abgasmassenstrom zumindest der Leitungsquerschnitt der zweiten Leitung und damit die Zuströmgeschwindigkeit verändert werden. Ist beispielsweise ein höherer Abgasmassenstrom zuzuführen, kann mit einem größeren Leitungsquerschnitt in der zweiten Leitung gearbeitet werden, der sich anschließend verjüngt. Insbesondere kann die Anpassung eines Leitungsquerschnitts der zweiten Leitung in Abhängigkeit von einem in der ersten Leitung vorliegenden Druckwert erfolgen. Insbesondere kann der Leitungsquerschnitt für einen Teillastbetrieb der Energieerzeugungsvorrichtung eine andere Geometrie als bei Vollast und/oder Leer- lauf aufweisen.
Neben einer Anpassung des Leitungsquerschnittes der zweiten Leitung besteht weiterhin die Möglichkeit, daß ein Leitungsquerschnitt der ersten Leitung im Bereich einer Durchmischungszone vom ersten und zweiten Gas beeinflußt, insbesondere verändert wird. Dabei kann die Querschnittsänderung beispielsweise durch Prallbleche, veränderbare Geometrien wie Schaufeln oder ähnlichem erzielt werden. Auch kann ein Leitungsquerschnitt als solches vergrößert oder verkleinert werden.
Vorzugsweise ist die zweite Leitung als Drallerzeuger gestaltet. Auf diese Weise gelingt, daß das Abgas in die erste Leitung mit einem Drall ausgestattet einströmt. Durch diesen Drall wird eine Vermengung vom ersten Gas und Abgas erzielt. Auf diese Weise gelingt eine Homogenisierung des der Energieerzeugungsvorrichtung zugeführten Gasgemisches aus dem ersten Gas der ersten Leitung und dem zurückgeführten Abgas.
Insbesondere hat sich aufgrund des hohen erzielbaren Homogenisierungsgrades als besonders vorteilhaft erwiesen, daß in einem Teillastbereich eine Rückführungsquote an zurückzuführenden Abgas in einem Bereich zwischen 40 % und 50 % des der Energieerzeugungsvorrichtung zugeführten Gemisches liegen kann. Auf diese Weise läßt sich eine besondere Verbrauchsreduzierung beispielsweise an Kraftstoff erzielen.
Die durch die zweite Leitung erzielte Abgasrückführung kann weiterhin durch die Art der Energieerzeugungsvorrichtung und deren Betrieb zusätzlich unterstützt werden. Wird beispielsweise als Energieerzeugungsvorrichtung eine Otto- oder Dieselbrennkraftmaschine eingesetzt, kann eine interne Abgasrückführung beispielsweise über entsprechend groß ausgelegte Ventilüberschneidungen erfolgen. Auf diese Weise kann die insgesamt erzielte Abgasrückführungsrate noch zusätzlich erhöht werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Abgasrückführungseinrichtung zur Erzielung einer hohen Homogenisierung bei einem gleichzeitig geringen Druckverlust während der Vermischung eingesetzt. Das derart gebildete homogenisierte Gemisch weist den Vorteil auf, dass bei Anströmung von beispielsweise Mehrzylinderaggregaten jeder einzelne Zylinder mit einem annähernd gleichen Verbrennungsgemisch beaufschlagt wird. Dieses erleichtert eine Steuerung der Kolbenbrennkraftmaschine. Gleiches gilt auch für andere Energieerzeugungsvorrichtungen, die mehrere Verbrennungsvorrichtungen bzw. Umsetzungsvorrichtungen für das zugeführte Gas aufweisen, die insbesondere parallel geschaltet sind.
Zur besonders raumsparenden Anordnung wird vorzugsweise die Rückführungsleitung als solches ebenfalls in das Konzept miteingeschlossen. Beispielsweise ist eine Umlenkung der zweiten Leitung vorgeordnet, durch die es strömt, bevor es in die zweite Leitung mündet. Der Umlenkung kann beispielsweise ein Ladeluftkühler vorgeschaltet sein, durch den das Abgas vor Eintritt in die Umlenkung durchströmt. Die Umlenkung weist vorzugsweise einen Knick für das Abgas zwischen 70° und mehr als 90° auf. Vorzugsweise ist eine erste Zuführung für das Abgas zwischen der Umlenkung und der zweiten Leitung kürzer als eine zweite Zuführung zwischen dem Ladeluftkühler und der Umlenkung oder zwischen der Abzweigung des Abgases aus dem Abgasrohr und der Umlenkung.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung sieht das Verfahren zur Rückführung eines Gases von einer Energieerzeugungseinrichtung in eine erste Leitung, die ein erstes Gas der Energieerzeugungsvorrichtung zuführt, vor, ein zurückzuführendes zweites Gas entlang einer der Krümmung in Richtung zu der ersten Leitung umzulenken und mittels einer der Krümmung nachfolgenden Verjüngung zu beruhigen, wobei das zweite Gas anschließend zumindest teilweise entlang einer gewundenen Verjüngung mit einem Drall versehen wird, sich dann mit dem ersten Gas unter Bildung einer Mischung vermischt und homogenisiert. Vorzugsweise strömt die Mischung aus erstem und zweitem Gas danach in einen quer liegenden Sammler ein und verteilt sich entlang diesem, bevor es zu der Energieerzeugungseinrichtung weitergeführt wird. Auf diese Wiese gelingt es, eine annähernd gleiche Homogenisierung entlang des Sammlers zu erzielen.
Wird beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, erfolgt die Zuführung des Abgases vorzugsweise vor einem Sammler des Einlaßsystems. Insbesondere wird dabei eine tangentiale Abgasrückführung durch entsprechende Anordnung der zweiten Leitung in Bezug zur Strömungsrichtung der ersten Leitung erzielt. Insbesondere erlaubt eine drallbeaufschlagte Zuführung des Abgases in das erste Gas einen Mischungsvor- gang, der mit sehr kurzen geometrischen Mischstrecken eine hohe Homogenisierung erzielt. Auf diese Weise gelingt es, dass die zweite Leitung in unmittelbarer Nähe zu einer Öffnung in den Sammler eines Einlaßsystems einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet werden kann. Durch eine Dimensionierung einer Einschnürung, d.h. einem Querschnittsverhältnis einer ersten und einer zweiten Querschnittsfläche in der zweiten Leitung unmittelbar vor einer Zuführung des Abgases in die erste Leitung, kann eine eintretende tangentiale Strömungsimpulsbildung vorgegeben und damit eine Drallintensität angepaßt werden. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Querschnittsflächen veränderlich einstellbar.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Qualität der erzielbaren Homogenisierung. Hierfür wurde die Konzentration an Abgas unmittelbar vor den jeweiligen Einlaßkanälen einer 6-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine ermittelt, die nach einem Direkteinspritzverfahren funktioniert. Die Ergebnisse sind bezogen auf eine vollständige Durchmischung von Abgas und zurückzuführendem Luftmassenstrom und in Prozent angegeben. Positive Prozentzahlen drücken ein Mehr an Abgasanteil, negative Prozentzahlen ein Weniger an Abgasanteil im Gasgemisch aus. Im Vergleich dazu sind die ermittelten Prozentangaben für eine herkömmliche Abgasrückführung angegeben, bei der das Abgas über eine mittig in der ersten Leitung mündende Austrittsöffnung axial einströmt. Die Werte sind für einen Teillastpunkt der Verbrennungskraftmaschine ermittelt.
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Durch die drallbeaufschlagte Abgasrückführung läßt sich somit eine homogenere Anströmung und damit Verbrennung erzielen. Insbesondere wird angestrebt, dass das Abgas in Wandnähe geführt wird. Auf diese Weise erhält man eine Homogenisierung insbesondere in diesem Bereich. Außerdem ergeben sich Strömungsmengen, die über entsprechendes Zusammenwirken von Führungen in der ersten und/oder zweiten Leitung, insbesondere zu den äußeren Zylindern oder Umsetzungsvorrichtungen abströmen können. Auf diese Weise ergibt sich eine über alle Zy- linder betrachtet besonders gleichmäßige Abgasrückführungskonzentration in den dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisch. Vorzugsweise wird ein in Strömungsrichtung vor der Energieerzeugungseinrichtung vorgeordneter Sammler quer zu der ersten Leitung angeordnet, die in diesen mündet. Gemäß eiern Ausgestaltung weist die erste Leitung bei einem Übergang in den Sammler eine Verbreiterung auf, die beispielsweise als Diffusor wie auch als Strömungsverteiler dienen kann.
Eine Durchmischung des Abgases mit dem ersten Gas kann weiterhin dadurch erzielt werden, dass neben einer radialen Zuführung ein oder mehrere weitere Zuführungen aus der zweiten Leitung in die erste Leitung münden. Beispielsweise kann dieses mittels einer Abzweigung aus dem radialen Einlauf hin zur ersten Leitung erfolgen. Vorzugsweise verläuft diese Abzweigung in Axialrichtung hin zur Energieerzeugungsvorrichtung und mündet mit einer Tangential- bzw. Axialkomponente in die erste Leitung. Auch besteht die Möglichkeit, beispielsweise Turbulenzgitter oder ähnliche, strömungsleitende Einrichtungen in der ersten bzw. zweiten Leitung zur Homogenisierung von Abgas und erstem Gas anzuordnen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass zumindest die zweite Leitung und die erste Leitung aus Kunststoff sind. Beispielsweise kann durch ein Spritzgussverfahren die gewünschte Geometrie und Verbindung beider erzielt werden. Weitere and die erste bzw. zweite Leitung angeschlossene Bauteile können ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sein. Diese können mit der jeweiligen Leitung als ein Bauelement integriert sein. Sie können jedoch auch über eine geeignete Verbindungsmöglichkeit, beispielsweise über eine Flanschverbindung, austauschbar verbunden sein. Beispielsweise kann eine Umlenkung mit der zweiten Leitung integriert vorliegen. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste und die zweite Leitung ebenfalls austauschbar miteinander verbunden sind. Beispielweise kann die zweite Leitung auf die erste Leitung aufgeschoben werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in der nachfolgenden Zeichnung angegeben. Die dort dargestellten Merkmale sind jedoch nicht auf die einzel- nen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind diese mit den anderen weiter oben wie unten beschriebenen Merkmalen zur weiteren Ausgestaltungen kombinierbar. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Energieerzeugungsvorrichtung, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Schnittes entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Weiterbildung einer zweiten Leitung aus Fig. 1 ,
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung einer zweiten Leitung, Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Strömungsverhaltens bei einer Durchmischung von erstem Gas mit Abgas, Fig. 6 die Darstellung aus Fig. 5 aus einer anderen Perspektive, Fig. 7 eine weitere Perspektive der Darstellung aus Fig. 5, Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie VIII - VIII in Fig. 7, Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Einmündens einer zweiten Leitung in eine erste Leitung, Fig. 10 eine andere schematische Ansicht eines Einmündens und Fig.1 1 ein weiteres Prinzip zur Drallbeaufschlagung
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Energieerzeugungsvorrichtung 1 in Ausgestaltung einer 6-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine. Über eine erste Leitung 2 wird der Energieerzeugungsvorrichtung 1 ein erstes Gas 3 zugeführt. Über eine zweite Leitung 4 wird ein Abgas 5 in die erste Leitung 2 zugeführt. Die zweite Leitung 4 verläuft tangential zumindest teilweise um die erste Leitung 2 herum. Auf diese Weise bildet sich eine Mischstrecke L hinter der zweiten Leitung 4, innerhalb der das erste Gas 3 und das Abgas 5 vermischt werden. Die Mischstrecke L erstreckt sich von der zweiten Leitung 4 bis zu einem Sammler 6 eines Einlaßsystems, der Einlaßventilen 7 der Zylinder 8 vorgelagert ist. Vorzugsweise wird als erstes Gas 3 ein Einlaßluftmassenstrom der Energieerzeugungs- Vorrichtung 1 zugeführt. Eine Brennstoffzuführung erfolgt vorzugsweise durch Direkteinspritzung in den Zylinder. Nach Durchmischung des ersten Gases 3 sowie des Abgases 5 zu einem homogenisierten Gemisch verteilt sich dieses auf die einzelnen Einlaßventile 7. Dieses ist über die unterschiedlich verlaufenden Pfeile im Sammler 6 angedeutet. Der aufgeprägte Drall sorgt einerseits dafür, dass sich eine Homogenisierung besonders wand-nah ausbildet. Zum anderen sorgt der Drall für eine besonders gute Verteilung des homogenisierten Gemisches, insbesondere auch bis zu den außenliegenden Zylindern. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders vergleichmäßigte Anströmung jedes einzelnen Zylinders. Dieses wiederum hat einen Rückfluß auf die Energieerzeugungsvorrichtung 1 , da diese nun nicht mehr nach dem am mit am schlechtesten durchmischten Ge- misch beaufschlagten Zylinder gesteuert werden muß. Vielmehr kann nun die Steuerung bzw. Regelung anhand von beispielsweise Durchschnittswerten erfolgen.
Fig. 2 zeigt in schematischer Ansicht einen Schnitt entlang der Schnittlinie ll-ll aus Fig. 1 durch die zweite Leitung 4. Diese ist spiralförmig ausgeführt und bildet eine Windung 9 mit einem inneren Bereich der Windung 10, durch den die erste Leitung 2 verläuft. Das Abgas 5 erhält somit einen Drall, der durch die spiralförmige Gestaltung der zweiten Leitung 4 dem Abgas 5 aufgeprägt wird. Dieses ist durch den das Abgas charakterisierenden Pfeil angedeutet. Weiterhin ist in Fig. 2 eine Einschnürung 11 dargestellt, die sich aus einem ersten Querschnitt A1 und einem zweiten Querschnitt A2 ergibt. Der erste und der zweite Querschnitt A1 , A2 sind vorzugsweise veränderbar einstellbar. Auf diese Weise kann die Strömung verlangsamt oder beschleunigt werden. Insbesondere kann das Verhältnis vom ersten Querschnitt A1 zum zweiten Querschnitt A2 in Abhängigkeit von einem Totaldruck eingestellt werden, der sich vor der zweiten Leitung 4 in der ersten Leitung 2 ergibt. Durch die in Fig. 2 dargestellte Spiralförmigkeit der zweiten Leitung 4 wird neben der Aufzwingung eines Dralles auf das Abgas 5 auch eine äußerst verlustfreie Durchmischung zwischen dem ersten Gas 3 und dem Abgas 5 erzielt. Strömungsverluste werden durch die Vermeidung von Ecken und Kanten gering gehalten. Durch eine Änderung des Querschnittes entlang der zweiten Leitung 4 wird eine möglichst verlustfreie Durchmischung ebenfalls unterstützt. Dazu kann beispielsweise die zweite Leitung 4 eine diffusorartige Wirkung in ihrem Inneren aufweisen.
Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der zweiten Leitung 4 aus Fig. 2. Zur weiteren Verbesserung einer Durchmischung ist ein Turbulenzgitter 12 in die Strömung eingesetzt. Vorzugsweise wird das Turbulenzgitter 12 parallel zu der Durchströmungsrichtung des ersten Gases 3 und senkrecht zur Strömung des Abgases 5 angeordnet. Dadurch gelingt es, viele kleine Teilströme zu erzielen, die durch die Hauptströmung des ersten Gases entlang der ersten Leitung 2 fortgerissen werden können.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der zweiten Leitung 4. Diese weist eine Abzweigung 13 auf. Die Abzweigung 13 mündet beispielsweise entweder in derselben Ebene wie die zweite Leitung 4 in die erste Leitung 2. Die Abzweigung 13 kann jedoch auch strom- abwärts davon in die erste Leitung 2 einmünden. Auf diese Weise hat der dadurch zugeführte Teilstrom eine starke Axialkomponente. Zusätzlich kann die Abzweigung 13 auch mit einem radialen Eintritt versehen sein.
Fig. 5 zeigt in schematischer Ansicht ein Strömungsverhalten bei der Durchmischung von erstem Gas 3 mit Abgas 5. Die dunkleren Flächen, angedeutet durch einen höhere Anzahl an Punkten, geben eine hohe Konzentration an Abgas 5 an. Je gleichmäßiger sich das Abgas 5 über den Sammler 6 verteilt, das bedeutet je homogenisierter das Gemisch ist, um so gleichmäßiger wird die Graustufung. Die Drallintensität ist hierbei daran zu erkennen, dass eine Vergleichmäßigung des Gemisches zu allen Leitungen der nicht näher dargestellten Einlaßventile erfolgt. Insbesondere werden dadurch alle Zylinder mit einem annähernd gleichmäßig mit Abgas durchsetzten Luftmassenstrom beaufschlagt. Fig. 6 zeigt die Ansicht aus Fig. 5 aus einer anderen Perspektive, um 180° gedreht. Dargestellt ist die zweite Leitung 4, die um die erste Leitung 2 herum verläuft und dabei das Abgas mit einem Drall versieht. Auch aus dieser Perspektive ist zu erkennen, dass eine gleichmäßige Durchmischung zwischen Abgas 5 und dem ersten Gas 3 auch noch im Einlaßbereich das Sammlers 6 stattfindet. Durch den aufgeprägten Drall verteilt sich das Abgas 5 gleichmäßig im Sammler bis hin zu den außenliegenden Ventilzuführungen.
Fig. 7 zeigt die aus Fig. 5 und Fig. 6 bekannte Darstellung des Sammlers 6 in einer weiteren Perspektive. Durch einen Pfeil angedeutet, ist dabei der sich spiralförmig ausgebildete Drall des Abgases 5 dargestellt. Aufgrund des in der ersten Leitung 2 vorhandenen Druckes und der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Gases 3 kann das zweite Abgas 5 unterschiedlich stark mitgeführt und vermischt werden.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt entlang der Querschnittslinie Vlll-Vlll in Fig. 7 durch die erste Leitung 2 und die zweite Leitung 4. Die Strömungsgeschwindigkeit wie auch Strömungsrichtung ist dabei in Form von Pfeilen angezeigt. Dabei stellt sich heraus, dass durch die Art der Geometrie der zweiten Leitung 4 bewußt eine wandgeführte Drallbewegung des Abgases 5 erzielt werden kann. Durch das Vermischen von Abgas 5 und erstem Gas 3 in zueinander benachbarten Regionen wird die Homogenisierung auf einer sehr kurzen Strecke zwischen beiden Gasen erzielt. Durch geeignete mathematische Berechnungen kann daher die Geometrie der zweiten Leitung 4 und der ersten Leitung 2 für bestimmte Betriebsbereiche, insbesondere für Teillastbetrieb, ausgelegt werden.
Fig. 9 zeigt in schematischer Ansicht eine weitere zweite Leitung 4, die in eine erste Lei- tung 2 mündet. Die zweite Leitung 4 verläuft um die erste Leitung 2 herum und hat unterschiedliche Querschnitte. Der Strömung des Abgases wird durch die Geometrie der zweiten Leitung 4 ein Drall aufgeprägt. Es besteht die Möglichkeit, durch beispielsweise Leiteinrichtungen wie Leitschaufeln 14 der Strömung des Abgases eine gezielten Drall aufprägen zu können. Insbesondere sind die Leiteinrichtungen, insbesondere die Leitschau- fein 14, in ihrer Position veränderbar. Dadurch kann an den jeweiligen Betriebspunkt der nachgeordneten Energieerzeugungsvorrichtung angepaßt ein mehr oder weniger starker Drall eingestellt werden. Weiterhin geht aus Fig. 9 die Möglichkeit hervor, dass die zweite Leitung 4 auf die erste Leitung 2 aufgeschoben wird und mittels eines Übergangsstückes 15 angeflanscht werden kann. Insbesondere kann somit die erste Leitung 2 ein von der zweiten Leitung 4 getrennt vorgesehenes Bauteil sein, die erst nachfolgend ineinander eingesetzt werden. Fig. 10 zeigt eine andere Ausgestaltung der zweiten Leitung 4 in Verbindung mit der ersten Leitung 2. Diese bilden zusammen mit einem Anschlußstutzen 16 ein einzelnes Bauteil, welches an die Energieerzeugungsvorrichtung angeschlossen werden kann. Im Unterschied der aus Fig. 9 ersichtlichen Darstellung ist in Fig. 10 eine etwas andere Strömungskanalbildung in der zweiten Leitung 4 vorhanden. Dies zeigt, dass je nach Art der Energieerzeugungsvorrichtung unterschiedliche Ausgestaltungen an zweiten Leitungen 4 im Zusammenspiel mit den ersten Leitungen 2 zum Einsatz kommen können. Neben der Drallbeaufschlagung kommt dabei einer Minimierung von Druckverlust bei der Durchmischung und Homogenisierung ein besonderer Augenmerk zu.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Prinzip der Drallbeaufschlagung. Hierbei weist die zweite Leitung 4 Leitflächen 17 auf, die sich insbesondere ins Innere erstrecken. Dadurch kommt es zu einer kanalartigen Verengung. Das Abgas 5 nimmt dadurch an Strömungsgeschwindigkeit zu und erhält gleichzeitig einen Drall. Vorzugsweise sind Leitflächen 17 veränder- lieh. Dadurch kann der Winkel I und damit ein Querschnittsbereich 18 geändert werden, über den das Abgas 5 in die erste Leitung 2 einströmt.
Die Erfindung ist nicht nur beschränkt auf Brennkraftmaschinen. Vielmehr können als E- nergieerzeugungsvorrichtung auch andere Vorrichtungen genutzt werden, bei denen Ab- gas oder ein anderes Gas zugeführt werden soll. Dies kann beispielsweise eine Brennstoffzelle oder eine andere Vorrichtung sein. Hierbei kann nicht nur Abgas sondern auch anderes Gas auf diese Weise in die Leitung zugeführt werden, die in Strömungsrichtung der Energieerzeugungsvorrichtung vorgelagert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasrückführungseinrichtung für eine Energieerzeugungsvorrichtung (1 ) mit einer ersten Leitung (2) für ein erstes Gas (3) und einer zweiten Leitung (4) für ein von der Energieerzeugungsvorrichtung (1) zurückzuführendes Abgas (5) in die erste Leitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (4) zumindest teilweise um die erste Leitung (2) herum angeordnet ist, die zweite Leitung (4) um die erste Leitung (2) gewunden verläuft, wobei eine Windung (9) mit einem inneren Bereich gebildet wird, durch den die erste Leitung (2) verläuft, und die zweite Lei- tung (4) einen Auslassbereich in den inneren Bereich aufweist.
2. Abgasrückführungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (2) in die erste Leitung (2) über einen Querschnittsbereich mündet, der mindestens um den Faktor 3 größer ist als ein Querschnitt der zwei- ten Leitung (4).
3. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung zumindest teilweise sich verjüngend um die erste Leitung angeordnet ist.
4. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung eine Verjüngung zumindest in unmittelbarer Nähe vor einem Übergang aufweist, bei dem die zweite Leitung um die erste Leitung herum angeordnet ist.
5. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (4) tangential und axial sich verjüngend in die erste Leitung (2) mündet.
6. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitungsquerschnitt der zweiten Leitung (4) einstellbar veränderbar ist.
7. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (4) als Drallerzeuger gestaltet ist.
8. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (4) spiralförmig um die erste Leitung (2) verläuft.
9. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkung der zweiten Leitung vorgeordnet ist, durch die das Abgas strömt, bevor es in die zweite Leitung mündet.
10. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler der Umlenkung vorgeschaltet ist, durch die das Abgas vor Eintritt in die Umlenkung durchströmt.
11. Abgasrückführungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung einen Knick für das Abgas zwischen 70° und mehr als 90° aufweist.
12. Abgasrückführungseinrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass eine erste Zuführung zwischen der Umlenkung und der zweiten Leitung kürzer ist als eine zweite Zuführung zwischen dem Ladeluftkühler und der Umlenkung.
13. Abgasrückführungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite und die erste Leitung aus Kunststoff sind.
14. Abgasrückführungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein in Strömungsrichtung der Energieerzeugungseinrichtung vorgeordneter Sammler quer zu der ersten Leitung angeordnet ist, die in diesen mündet.
15. Verfahren zur Rückführung eines Gases von einer Energieerzeugungseinrichtung (1 ) in eine erste Leitung (2), die ein erstes Gas (3) der Energieerzeugungsvorrichtung (1 ) zuführt, wobei ein zurückzuführendes zweites Gas entlang einer Krümmung in Richtung zu der ersten Leitung umgelenkt und mittels einer der Krüm- mung nachfolgenden Verjüngung beruhigt wird, wobei das zweite Gas anschließend zumindest teilweise entlang einer gewundenen Verjüngung mit einem Drall versehen wird, sich dann mit dem ersten Gas (3) unter Bildung einer Mischung vermischt und homogenisiert.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gas tangential und axial in die erste Leitung (2) einströmt.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus erstem und zweitem Gas in einen quer liegenden Sammler einströmt und sich entlang diesem verteilt und homogenisiert, bevor es zu der Energieerzeugungseinrichtung weitergeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teillastpunkt der Energieerzeugungsvorrichtung (1) eine Abgasrückführungsquote von mehr als 40% erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Homogenisat aus dem ersten und dem zweiten Gas zumindest eine außenliegende Verbrennungsvorrichtung der Energieerzeugungsvorrichtung (1 ), insbesondere zumindest einen Zylinder, anströmt, wobei sich über einen Teillastbereich der Energieerzeugungsvorrichtung (1) eine Homogenisatkonzentration vor der außenliegenden Verbren- nungsvorrichtung im Vergleich zu einer Konzentration eines vollständig homogenisierten Gas einstellt, die in einer Bandbreite von +2% und -2% liegt.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918416A1 (fr) * 2007-07-02 2009-01-09 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de recirculation des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne
JP2009156264A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc 排気ガス再循環装置
DE102012205027A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Mahle International Gmbh Einleiteinrichtung für Gase, insbesondere eine Abgasrückführeinrichtung
DE102018203327A1 (de) 2018-03-06 2019-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3511094A1 (de) * 1985-03-27 1986-10-09 Doduco KG Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim Vorrichtung zum zufuehren eines zusatzgasstroms in den ansaugkanal eines ottomotors
DE19636806A1 (de) * 1996-09-11 1998-03-12 Pierburg Ag Luftansaugrohr für Brennkraftmaschinen
WO1998039563A1 (en) * 1997-03-03 1998-09-11 Alliedsignal Inc. Exhaust gas recirculation system employing a turbocharger incorporating an integral pump, a control valve and a mixer
EP1004767A2 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Nissan Motor Co., Ltd. Abgasrückführungssystem für Brennkraftmaschine
WO2002055866A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-18 Cummins Inc. Air-exhaust mixer assembly

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1077913A (ja) * 1996-08-30 1998-03-24 Aisin Seiki Co Ltd 内燃機関の吸気装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3511094A1 (de) * 1985-03-27 1986-10-09 Doduco KG Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim Vorrichtung zum zufuehren eines zusatzgasstroms in den ansaugkanal eines ottomotors
DE19636806A1 (de) * 1996-09-11 1998-03-12 Pierburg Ag Luftansaugrohr für Brennkraftmaschinen
WO1998039563A1 (en) * 1997-03-03 1998-09-11 Alliedsignal Inc. Exhaust gas recirculation system employing a turbocharger incorporating an integral pump, a control valve and a mixer
EP1004767A2 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Nissan Motor Co., Ltd. Abgasrückführungssystem für Brennkraftmaschine
WO2002055866A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-18 Cummins Inc. Air-exhaust mixer assembly

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 1998, Nr. 08, 30. Juni 1998 (1998-06-30) -& JP 10 077913 A (AISIN SEIKI CO LTD), 24. März 1998 (1998-03-24) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918416A1 (fr) * 2007-07-02 2009-01-09 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de recirculation des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne
WO2009016294A2 (fr) * 2007-07-02 2009-02-05 Mgi Coutier Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne
WO2009016294A3 (fr) * 2007-07-02 2009-03-19 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne
KR101166914B1 (ko) 2007-07-02 2012-07-18 엠제이 꾸띠에 내연기관의 배기가스 재순환장치
US8899214B2 (en) 2007-07-02 2014-12-02 Mgi Coutier Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine
JP2009156264A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc 排気ガス再循環装置
DE102012205027A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Mahle International Gmbh Einleiteinrichtung für Gase, insbesondere eine Abgasrückführeinrichtung
DE102018203327A1 (de) 2018-03-06 2019-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführeinrichtung

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WO2005090773A3 (de) 2005-11-17

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