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Die
Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt für eine Verbrennungskraftmaschine
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige
Ansaugtrakte für Verbrennungskraftmaschinen sind hinlänglich
bekannt. Sie umfassen einen Verdichter eines Abgasturboladers für
die Verbrennungskraftmaschine sowie eine Abgasrückführleitung,
mittels welcher Abgas der Verbrennungskraftmaschine stromauf des
Verdichters in den Ansaugtrakt rückführbar ist.
Mit dem Abgas werden auch etwaige Partikel des Abgases rückgeführt,
wodurch es zu Beschädigungen an einem Verdichterrad des
Verdichters kommen kann. Eine mögliche Lösung
für dieses Problem stellen beschichtete Verdichterräder
dar, die allerdings kostenaufwändig und nicht dauerhaltbar
sind. Zudem entstehen bei bekannten Lösungen heiße
Stellen, so genannte Hotspots, die zu einer sehr hohen lokalen Belastung
des Verdichterrads führen. Zudem entstehen größere Kondensattropfen
am Verdichterrad. Auch eine Durchmischung des Abgases mit angesaugter Frischluft
ist nur unzureichend realisiert.
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Die
DE 10 2004 040 893
A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einem Gehäuse,
dessen Innenraum einen Verdichterraum und einen Turbinenraum umfasst,
wobei im Verdichterraum ein Verdichter und im Turbinenraum eine
Abgasturbine angeordnet ist. Der Turbinenraum bildet einen Abschnitt
eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine, und der Abgasstrang
ist in Abgasströmungsrichtung nach der Abgasturbine über
eine Abgasrückführleitung, die sich durch das
Gehäuse erstreckt, mit einer Niederdruckseite des Verdichterraums
verbunden. Die Abgasrückführleitung ist dabei
im Gehäuse weitgehend spiralförmig ausgebildet.
Diese Ausbildung des Verdichterraums beziehungsweise des Abgasturboladers
stellt einen hohen konstruktiven Aufwand dar, was Kosten für
den Abgasturbolader und damit für die Brennkraftmaschine
unerwünscht ansteigen lässt. Zudem ist eine Durchmischung
des rückgeführten Abgases mit angesaugter Frischluft
nur unzureichend realisiert.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ansaugtrakt
der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine
gute Durchmischung von rückgeführtem Abgas mit
angesaugter Luft ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Ansaugtrakt für eine Verbrennungskraftmaschine
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßer Ansaugtrakt für eine Verbrennungskraftmaschine
mit einer Abgasrückführleitung, mittels welcher
Abgas der Verbrennungskraftmaschine in den Ansaugtrakt rückführbar
ist und welche in einen Strömungskanal des Ansaugtrakts mündet,
zeichnet sich dadurch aus, dass die Abgasrückführleitung über
eine Düse in den Strömungskanal des Ansaugtrakts
mündet. Dies erlaubt eine gute Durchmischung des rückgeführten
Abgases stromauf eines zu der Verbrennungskraftmaschine korrespondierenden
Verdichters eines Abgasturboladers mit von der Verbrennungskraftmaschine
angesaugter Verbrennungsluft, woraus eine Reduzierung oder gar Vermeidung
einer Beschädigung eines Verdichterrads des Verdichters
resultiert.
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In
Folge der guten Durchmischung sind auch heiße Stellen (Hotspots),
vermieden, welche eine sehr hohe, lokale Belastung des Verdichterrads
bedeuten würden und ebenso das Verdichterrad beschädigen
und damit dessen Lebensdauer negativ beeinflussen könnten.
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Gleichzeitig
ist durch den erfindungsgemäßen Ansaugtrakt die
gute Durchmischung ohne besonders großen technischen und
konstruktiven Aufwand, beispielsweise ohne Änderung eines
Verdichtergehäuses des Verdichters ermöglicht,
was mit geringen Kosten für den Ansaugtrakt einhergeht.
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Vorteilhafter
Weise erfolgt eine Einleitung des rückgeführten
Abgases in den Ansaugtrakt, insbesondere stromauf des Verdichters, über
eine Spiralgeometrie mit einem sich in Strömungsrichtung verengenden
Querschnitt, also über einen spiralförmig verlaufenden
Strömungskanal mit sich verengendem Querschnitt, welcher
in einer Düse mündet, wobei diese Düse
so angeordnet ist, dass das rückgeführte Abgas
vorteilhafter Weise auf einer Bogeninnenseite eines gekrümmten
Bereichs des Strömungskanals in den Ansaugtrakt eingespeist
wird. An solch einem Innenradius herrschen ohnehin Verwirbelungen
und Strömungsablösungen, die somit positiv ausgenutzt
werden, um die gute Durchmischung des rückgeführten
Abgases mit angesaugter Reinluft zu ermöglichen. Die oben
beschriebene Vermeidung beziehungsweise Reduzierung der Beschädigung
des Verdichterrads resultiert in einer längeren Haltbarkeit
des Verdichters, womit längere Serviceintervalle ermöglicht
und unerwünschte, kostenaufwändige Reparaturen
vermieden sind. Diese längere Haltbarkeit ist damit ohne
eine kostenintensive Beschichtung des Verdichterrads realisiert,
was mit einer weiteren Kostenreduzierung des erfindungsgemäßen
Ansaugtrakts einhergeht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten
Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der
Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten
Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils
angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in
Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die
Zeichnung zeigt abschnittsweise eine perspektivische Ansicht sowie
abschnittsweise eine Längsschnittansicht eines Strömungskanals
eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführleitung,
welche stromauf eines Verdichters eines Abgasturboladers in einem
Bereich eines inneren Bogens eines gekrümmten Bereichs des
Strömungskanals in denselbigen mündet.
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Die
Figur zeigt einen Strömungskanal 10 eines Ansaugtrakts 8 einer
Verbrennungskraftmaschine, in welchen Abgas der Verbrennungskraftmaschine
mittels einer Abgasrückführleitung 12 rückgeführt wird.
Die Rückführung des Abgases erfolgt dabei gemäß einem
Richtungspfeil 14.
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Die
Abgasrückführleitung 12 ist bezüglich
einer Strömungsrichtung 16 einer von der Verbrennungskraftmaschine
angesaugten Verbrennungsluft stromauf eines Verdichters eines zu
der Verbrennungskraftmaschine korrespondierenden Abgasturboladers
angeordnet. Die Abgasrückführleitung 12 mündet
dabei über eine Düse 18 in den Strömungskanal 10,
wodurch es zu einer besonders guten Durchmischung des rückgeführten
Abgases mit der angesaugten Verbrennungsluft kommt. Vorzugsweise
sind die Abgasrückführleitung 12 und
die Düse 18 einstückig ausgebildet, können
jedoch auch als separate Bauteile ausgeführt sein.
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Wie
der Figur zu entnehmen ist, wird das rückgeführte
Abgas an einem inneren Bogen eines gekrümmten Bereichs 20 des
Strömungskanals 10 in diesen eingespeist. Der
Vorteil ist der, dass in einem Bereich 22 des gekrümmten
Bereichs 20 ohnehin eine Verwirbelung und eine Strömungsablösung
aufgrund der Geometrie des gekrümmten Bereichs 20 stattfindet,
wodurch die Durchmischung des rückgeführten Abgases
und der angesaugten Frischluft um ein Weiteres Maß verbessert
wird. Die Düse 18 sowie die Anordnung der Abgasrückführleitung 12 an
dem inneren Bogen des gekrümmten Bereichs 20 sorgen also
für eine besonders gute Durchmischung, was mit einer Reduzierung
einer Beschädigung eines Verdichterrads des Verdichters
und somit mit einer Erhöhung einer Lebensdauer desselbigen
einhergeht.
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Weiterhin
ist aus der Figur erkennbar, dass diese gute Durchmischung durch
einen geringen technischen und konstruktiven Aufwand sowie ohne zusätzliche
Verteilungs- und/oder Durchmischungsvorrichtungen realisiert ist
und vielmehr das Abgas direkt in den Strömungskanal 10 rückgeführt
werden kann. Dies bedeutet geringe Kosten sowie eine Reduzierung
einer Ausfallwahrscheinlichkeit für den Ansaugtrakt 8 der
Verbrennungskraftmaschine.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei der Rückführung
des Abgases um eine Niederdruck-Abgasrückführung
(ND-AGR) handeln kann. Zudem ist die Rückführung
des Abgases über eine Spiralgeometrie, also über
einen spiralförmigen Strömungskanal der Abgasrückführleitung 12 möglich, um
beispielsweise beengten Platzverhältnissen, wie sie in
einem Motorraum der Verbrennungskraftmaschine herrschen, Rechnung
zu tragen. Zudem ist ein sich in Strömungsrichtung des
rückgeführten Abgases gemäß dem
Richtungspfeil 14 verengender Querschnitt der Abgasrückführleitung 12 möglich,
die schließlich über die Düse 18 direkt
und unmittelbar in den Strömungskanal 10 mündet.
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Bezugszeichenliste
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- 8
- Ansaugtrakt
- 10
- Strömungskanal
- 12
- Abgasrückführleitung
- 14
- Richtungspfeil
- 16
- Strömungsrichtung
- 18
- Düse
- 20
- gekrümmter
Bereich
- 22
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004040893
A1 [0003]
