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Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zur Vermischung eines ersten Fluidstroms mit einem zweiten Fluidstrom der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Derartige Mischeinrichtung sind hinlänglich bekannt. So offenbart die
DE 101 04 228 A1 eine Vorrichtung zur Vermischung eines ersten Fluidstroms mit einem weiteren Fluidstrom mit einer Frischluftleitung und einem den heißen Fluidstrom führenden Anschlussstück mit Auslassöffnung und einem Fluidführungselement zur Abschirmung der Frischluftleitung, wobei ein sich entlang einer Dosierzone erstreckendes Fluidführungselement entkoppelt in der Frischluftleitung enthalten ist.
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Diese Vorrichtung weist dabei den Nachteil auf, dass eine Durchmischung der Fluidströme nur unzureichend realisiert ist, was zu einer schlechten Verteilung des einen Fluidstroms in dem anderen führt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischeinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine gute Durchmischung von zwei Fluidströmen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Mischeinrichtung zur Vermischung eines ersten Fluidstroms mit einem zweiten Fluidstrom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Mischeinrichtung zur Vermischung eines ersten Fluidstroms, insbesondere Frischluft, mit zumindest einem zweiten Fluidstrom, insbesondere Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem vom ersten Fluidstrom durchströmbaren ersten Leitungselement, in welches der zweite Fluidstrom zudosierbar ist, und welches unter Ausbildung eines Zwischenraums zwischen dem ersten Leitungselement und einem zweiten Leitungselement zumindest bereichsweise innerhalb des zweiten Leitungselements angeordnet ist, ist dadurch bereitgestellt, dass der zweite Fluidstrom in den Zwischenraum zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement einleitbar ist.
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Durch diese Einleitbarkeit des zweiten Fluidstroms zunächst in den Zwischenraum ist die Möglichkeit einer sehr guten Durchmischung der beiden Fluidströme geschaffen, was zu einer sehr guten Gleichverteilung des zweiten Fluidstroms in dem ersten Fluidstrom führt.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mittels der Mischeinrichtung rückgeführtes Abgas der Verbrennungskraftmaschine einem Frischluftstrom zugeführt und sehr gut durchmischt wird. Die sehr gute Durchmischung durch die erfindungsgemäße Mischeinrichtung wirkt sich dann besonders positiv auf eine anschließende Verbrennung des Gemisches aus der Frischluft und dem rückgeführten Abgas aus, bei welcher dann in Folge der sehr guten Durchmischung Emissionen, insbesondere Stickoxid-Emissionen, zumindest reduzierbar sind.
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Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Mischeinrichtung aufgrund der Anordnung des ersten Leitungselements innerhalb des zweiten Leitungselements, wobei das erste Leitungselement also eine Form eines, insbesondere hülsenförmigen, Einsatzes darstellt, eine äußerst kompakte Bauweise auf, was insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens zur Vermeidung von Package-Problemen beiträgt.
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Die erfindungsgemäße Einleitbarkeit des zweiten Fluidstroms zunächst in den Zwischenraum bietet ebenso die Möglichkeit einer optimierten Zuführung des zweiten Fluidstroms, beispielsweise Abgas, zum ersten Leitungselement sowie eine Beruhigung der Strömung des zweiten Fluidstroms vor der Zudosierung in das erste Leitungselement, was zu der Verbesserung der Vermischung beiträgt.
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Die besagte Beruhigung der Strömung des zweiten Fluidstroms und damit die Vermischung der beiden Fluidströme ist dadurch weiterhin verbesserbar, wenn, wie bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, in dem Zwischenraum zumindest ein Fluidleitelement angeordnet ist. Das Fluidleitelement ist beispielsweise als ein Leitprofil ausgebildet, das dem zweiten Fluidstrom eine gewisse Strömungsrichtung aufprägt und diesen somit gezielt in Richtung des ersten Leitungselements leitet.
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Zur sehr guten Vermischung der Fluidströme ist das erste Leitungselement beispielsweise rohrförmig ausgebildet und weist in seiner Mantelfläche zumindest eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen auf, durch welche der zweite Fluidstrom von dem Zwischenraum in das erste Leitungselement eintreten kann. Durch die vorige Einleitung in den Zwischenraum und die anschließende Zudosierung des zweiten Fluidstroms in das erste Leitungselement durch die zumindest eine Durchtrittsöffnung ist somit eine sehr gute Durchmischung der beiden Fluidströme realisiert mit den in diesem Zusammenhang bereits beschriebenen Vorteilen.
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Die erfindungsgemäße Mischeinrichtung birgt weiterhin den Vorteil, dass durch ihre kompakte Bauweise eine kurze Mischstrecke zu anschließenden Bauteilen, wie beispielsweise einem Ladeluftverteiler, ermöglicht ist, was einen nur geringen Materialeinsatz, ein geringes Gewicht und insbesondere geringe Kosten für die erfindungsgemäße Mischeinrichtung bedeutet.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Mischeinrichtung sowohl bei Personenkraftwagen als auch insbesondere bei Nutzkraftwagen sowie jedweden anderen Fahrzeugen oder Anwendungen, bei denen eine gute Vermischung zweier Fluidströme vonnöten ist, einsetzbar ist. Ebenfalls möglich ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung in Verbindung mit jedweder Art von Verbrennungskraftmaschinen, die beispielsweise auch zumindest eine Aufladeeinrichtung, beispielsweise in Form eines Abgasturboladers, aufweisen können.
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Das erste Leitungselement ist beispielsweise form- und/oder kraftschlüssig in dem zweiten Leitungselement, das beispielsweise als Ladeluftzuführungsleitungselement ausgebildet ist, gehalten, wobei das erste Leitungselement mit dem zweiten Leitungselement verschweißt, verlötet, verklipst, verklebt und/oder auf andere Art und Weise mit diesem verbunden sein kann.
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Ein weiterer Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Mischeinrichtung realisiert ist, ist der, dass eine Lösung eines Einfrierens der Mischeinrichtung bei kalter Umgebung problemlos möglich ist, was den Einsatz der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung bei jedweden Umgebungsbedingungen ohne weiteres ermöglicht. Dies erlaubt eine Realisierung einer sehr großen Stückzahl der Mischeinrichtung, da sie Modellreihen übergreifend einsetzbar ist, woraus aufgrund von Skaleneffekten geringe Kosten für die erfindungsgemäße Mischeinrichtung resultieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmalen und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung, welche an einem Ladeluftverteiler angeschlossen ist;
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2 eine Seitenansicht der Mischeinrichtung gemäß 1, wobei ein zweites, äußeres Leitungselement der Mischeinrichtung transparent dargestellt ist;
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3 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung;
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4 eine Seitenansicht der Mischeinrichtung gemäß 3, wobei ein zweites, äußeres Leitungselement der Mischeinrichtung transparent dargestellt ist.
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Die 1 und 2 zeigen eine Mischeinrichtung 10, welche an einem Ladeluftverteiler 12 einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen ist.
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Die Mischeinrichtung 10 dient dabei zur Vermischung eines ersten Fluidstroms in Form von der Verbrennungskraftmaschine angesaugter Frischluft, welche ein erstes, inneres Leitungselement 13 durchströmt, mit einem zweiten Fluidstrom in Form von Abgas der Verbrennungskraftmaschine, welches mittels einer Abgasrückführleitung 17 von einer Abgasseite auf eine Luftseite, welcher die Mischeinrichtung 10 zugeordnet ist, der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt wird. Das Abgas durchströmt dabei die Abgasrückführleitung 17 gemäß einem Richtungspfeil 18.
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Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist das erste innere Leitungselement 13 der Mischeinrichtung 10 unter Ausbildung eines Zwischenraums 20 zwischen dem ersten Leitungselement 13 und einem zweiten, äußeren Leitungselement 14 innerhalb des zweiten Leitungselements 14 angeordnet.
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Das rückgeführte Abgas ist nun über die Abgasrückführleitung 17 zunächst in den besagten Zwischenraum 20 einleitbar, woraufhin es durch Durchtrittsöffnungen 22 in das innere, erste Leitungselement 13 eintreten kann, wodurch es zu einer sehr guten Vermischung des Abgases mit der Frischluft kommt.
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Das erste Leitungselement 13 weist dabei die Form eines im Wesentlichen hülsenförmigen Einsatzes auf, welcher die Durchtrittsöffnung 22 in seiner Mantelfläche aufweist.
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Die Mischeinrichtung 10 ist über einen Flansch 24 und über vier Schrauben 26, wovon zwei Schrauben in der 2 dargestellt sind, mit dem Ladeluftverteiler 12 verbunden. Außerdem ist das innere Leitungselement 13 in einem gekrümmten Bereich 28 des äußeren Leitungselements 14 angeordnet, was in Verbindung mit der äußerst kompakten Bauweise der Mischeinrichtung 10 eine äußerst kurze Mischstrecke zum Ladeluftverteiler 12 ermöglicht.
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Die 3 und 4 zeigen eine zur Mischeinrichtung 10 gemäß den 1 und 2 alternative Ausführungsform der Mischeinrichtung 10, wobei in dem Zwischenraum 20 zwischen dem inneren Leitungselement 13 und dem äußeren Leitungselement 14 Leitprofile 30 angeordnet sind, welche die Strömung des Abgases auf deren Weg zu den Durchtrittsöffnungen 22 beruhigen, was zu einer weiteren Verbesserung der Vermischung des Abgases mit der Frischluft führt.
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Beide Mischeinrichtungen 10 weisen eine äußerst kompakte Bauweise auf bei gleichzeitiger Ermöglichung einer sehr guten Durchmischung des Abgases mit der Frischluft in Folge der Einleitbarkeit des Abgases in den Zwischenraum 20 und anschließendem Durchtreten desselbigen in das erste Leitungselement 13 durch die Durchtrittsöffnung 22, wodurch eine fertigungsgerechte und funktionsoptimierte Gestaltung der Mischeinrichtungen, welche hier als Abgasrückführ-Mischeinrichtungen vorliegen, in einer mehrteiligen Bauweise realisiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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