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Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
WO 2009068181 A1 offenbart einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor, mit einer Turbine, und mit einem Verdichter, der mit der Turbine antriebsverbunden ist und der ein Verdichterrad aufweist, das in einem Verdichtergehäuse angeordnet ist, in das eine Ansaugleitung über einen Verdichtereintritt mündet. Ferner ist eine Abgasrückführleitung vorgesehen, die auf der Niederdruckseite des Verdichters einmündet. Darüber hinaus umfasst der Turbolader eine Mischeinrichtung, die eine Mehrzahl von Abgaseinmischöffnungen aufweist, die radial um die Achse der Niederdruckseite herum verteilt angeordnet sind und die mit der Abgasrückführleitung in Strömungsverbindung stehen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welcher eine verbesserte Durchmischung einer von dem Abgasturbolader zu verdichtenden Luft mit rückgeführtem Abgas ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader 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 solcher Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine sowie einen, ein von der Turbine antreibbares Verdichterrad aufweisenden Verdichter, mittels welchem von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft verdichtbar ist. Ferner umfasst der Abgasturbolader eine Abgasrückführeinrichtung, mittels welcher Abgas über eine Ableitstelle von stromab der Turbine zu stromauf des Verdichterrads rückführbar ist. Es ist eine zumindest bereichsweise stromauf des Verdichterrads angeordnete Mischeinrichtung vorgesehen, mittels welcher Luft und das rückgeführte Abgas miteinander zu vermischen sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Mischeinrichtung wenigstens ein zumindest bereichsweise mäanderförmiges Mischerteil umfasst, dessen Mäanderform sich entlang einer Ebene erstreckt. Mit anderen Worten ist das Mischerteil bzw. die Mäanderform dieses zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei sich die Mäanderform also nicht entlang einer gewölbten Fläche erstreckt. Diese Ausbildung des Mischerteils ermöglicht eine besonders gute Vermischung des Abgases mit der Luft, da die Mäanderform vorteilhafte Wirbel in der Strömung der Luft sowie des Abgases erzeugt bzw. bewirkt, welche wiederum eine besonders gute Durchmischung bzw. Vermischung der Luft und des Abgases bewirken. Diese Wirbel oder wirbelartigen Strukturen erhöhen eine Interaktion zwischen den Strömungen und damit jeweiligen Massenströmen der Luft und des Abgases, wodurch der Vermischungsprozess der beiden Strömungen miteinander unterstützt ist.
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Der Einsatz einer derartigen Mischeinrichtung mit dem entsprechend ausgebildeten Mischerteil ist insbesondere vorteilhaft im Rahmen einer Niederdruck-Abgasrückführung, um das heiße Abgas der Verbrennungskraftmaschine mit der dazu relativ kalten, von der Verbrennungskraftmaschine angesaugten Luft zu vermischen. Bei einer solchen Niederdruck-Abgasrückführung befindet sind die Ableitstelle in Strömungsrichtung des Abgases durch die Turbine stromab der Turbine bzw. eines Turbinenrads der Turbine, und wird von dort stromauf des Verdichters bzw. des Verdichterrads der durch dieses Verdichterrad zu verdichtenden Luft zugeführt.
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Diese sehr gute Vermischung der Luft und des Abgases bei dem erfindungsgemäßen Turbolader ermöglicht eine sehr gute Homogenisierung des so entstehenden Luft-Abgas-Gemisches, was einer effizienten Reduzierung von Emissionen, insbesondere Stickoxid- und Partikelemissionen, der Verbrennungskraftmaschine zugute kommen kann.
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Abströmkanten des Mischerteils, über welche die Strömungen des Abgases und der Luft das Mischerteil abströmen, können dabei in Strömungsrichtung der Luft bzw. des Abgases auf einer gemeinsamen, gleichen Höhe und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sein, wobei die Abströmkanten beispielsweise zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind.
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Ebenso möglich ist, dass die Abströmkanten zumindest bereichsweise bogenförmig ausgebildet sind, wobei vorteilhafterweise der bogenförmige Bereich bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases bzw. der Luft entgegen der Strömungsrichtung gewölbt ist. Dies erhöht die Interaktion der Massenströme der Luft und des Abgases miteinander, was die Vermischung der Luft mit dem Abgas positiv beeinflusst.
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Ein weiterer Vorteil des Mischerteils ist, dass nicht nur die Vermischung des Abgases mit der Luft verbessert ist, sondern auch Einströmungsbedingungen insbesondere hinsichtlich eines Geschwindigkeitsprofils der Strömung der Luft bzw. des Abgases für den Verdichter bzw. das Verdichterrad verbessert sind. Grundsätzlich wird durch eine Eindüsung von Abgas vor dem Verdichter immer eine Störung der Luftströmung verursacht. Diese Störung führt dann zu einer gestörten Verdichteranströmung, welche häufig auch rotationsasymmetrisch vorliegt. Da der Verdichter in der Regel aber für eine rotationssymmetrischen Strömung ausgelegt ist, kann die rotationsasymmetrische Verdichteranströmung einen Wirkungsgradabfall, sprich eine Wirkungsgradeinbuße zur Folge haben. Aufgrund des Mischerteils ist eine nahezu rotationssymmetrische Anströmung des Verdichters erzielbar. Mit anderen Worten wird das Verdichterrad von der Strömung strömungsgünstig angeströmt, so dass der Verdichter besonders effizient und wirkungsgradoptimal betrieben werden kann. Dies begünstigt einen effizienten Betrieb des Abgasturboladers, was mit einem besonders effizienten und damit emissions- und kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abgasrückführeinrichtung ein von dem rückzuführenden Abgas durchströmbares Rückführleitungsteil, welches quer, insbesondere senkrecht, in ein von der mit dem Abgas vermischten Luft durchströmbares Leitungsteil des Abgasturboladers mündet, wobei der Abgasturbolader ein von der Luft durchströmbares Leitungsteil umfasst, welches quer, insbesondere senkrecht, in das Leitungsteil mündet. Vorteilhafterweise sind das Abgasrückführleitungsteil, das Leitungsteil und das Luftleitungsteil zumindest im Wesentlichen T-förmig angeordnet, wodurch eine fluidische T-Kreuzung gebildet ist, an welcher die Strömungen der Luft und des Abgases in das Leitungsteil einmünden. Dadurch sind besonders vorteilhafte Bedingungen zum Vermischen der Luft mit dem Abgas geschaffen und besonders vorteilhaft ist, wenn das Abgasrückführleitungsteil bzw. ein Ausströmquerschnitt dieses, über welchen das Abgas in das Leitungsteil einströmt, und das Lüftleitungsteil bzw. ein Ausströmquerschnitt dieses, über welchen die Luft in das Leitungsteil einströmt, mittels des Mischerteils fluidisch voneinander getrennt sind. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Luft und das Abgas nicht bereits beim Einströmen in das Leitungsteil miteinander vermischt werden, sondern zunächst ohne vorige Vermischung miteinander das Mischerteil anströmen und umströmen, welches dann vorteilhafte Verwirbelungen der jeweiligen Strömungen erzeugen und eine besonders gute Vermischung bewirken kann.
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Bei den Verwirbelungen handelt es sich beispielsweise um eine Anordnung normaler Wirbel oder Strudel aufgrund der Kelvin-Helmholz-Instabilität (Knickpunkt im Geschwindigkeitsprofil innerhalb der Scherschicht der beiden Massenströme).
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Die normalen Wirbel oder Strudel können dabei zu einer eingezwängten bzw. eingedrückten Struktur verformt werden durch den Einfluss von Wirbeln in Strömungsrichtung. Zudem können hufeisenförmige Verwirbelungen auftreten, die sich in Strömungsrichtung zu Beginn der Mäanderform ausbilden aufgrund einer Trennung von Randschichten.
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Vorteilhafterweise ist die Mäanderform in Strömungsrichtung der Luft bzw. des Abgases ansteigend ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Querschnitt der Mäanderform in Strömungsrichtung zunimmt. Dies ermöglicht eine besonders gute Vermischung der Luft mit dem Abgas.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Mischerteil einen im Wesentlichen ebenen und stromauf des mäanderförmigen Bereichs angeordneten Plattenteil auf, welcher als sogenannter Splitter (Teiler) fungiert, und mittels welchem die Strömungen stromauf der Mäanderform getrennt werden bzw. getrennt bleiben und besonders strömungsgünstig der Mäanderform zugeführt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht 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 Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines Mischerteils für eine Mischeinrichtung eines Abgasturboladers einer Verbrennungskraftmaschine, welches bereichsweise mäanderförmig ausgebildet ist und mittels welchem eine von dem Abgasturbolader zu verdichtende Luft mit einem rückgeführten Abgas stromauf eines Verdichterrads des Abgasturboladers zu vermischen ist;
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2 eine schematische Seitenansicht des Mischerteils gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Mischerteils gemäß den vorhergehenden Figuren;
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4 ausschnittsweise eine weitere schematische Querschnittsansicht des Mischerteils gemäß den vorhergehenden Figuren;
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5 eine weitere schematische Perspektivansicht des Mischerteils gemäß den vorhergehenden Figuren;
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6 ausschnittsweise eine weitere schematische Querschnittsansicht des Mischerteils gemäß den vorgehenden Figuren;
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7 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Rohres, in welchem das Mischerteil gemäß den vorhergehenden Figuren angeordnet ist;
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8 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Rohres mit dem Mischerteil gemäß 7, wobei eine weiteres Rohr stromauf des Mischerteils in das erste Rohr mündet;
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9 eine schematische Perspektivansicht einer T-förmigen fluidischen Kreuzung, bei welcher ein eine Strömung von rückgeführtem Abgas führendes Abgasrückführleitungsteil, ein eine Strömung von zu verdichtender Luft führendes Luftleitungsteil sowie ein eine Strömung der mit dem Abgas vermischten Luft führendes Leitungsteil T-förmig zueinander angeordnet und fluidisch miteinander verbunden sind, wobei zur Vermischung des Abgases mit der Luft das Mischerteil gemäß den vorhergehenden Figuren vorgesehen ist;
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10 eine schematische Längsschnittansicht eines Rohres, in welchem das Mischerteil gemäß den vorhergehenden Figuren angeordnet ist;
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11 eine schematische Längsschnittansicht des Rohres gemäß 10, wobei in das Rohr im Bereich des Mischerteils ein weiteres Rohr mündet;
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12 eine schematische Längsschnittansicht des Rohrs gemäß den 10 und 11, wobei ein weiteres Rohr stromauf des Mischerteils schräg in das erste Rohr einmündet;
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13 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Rohrs gemäß den 10 bis 12 und
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14 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Mischerteils gemäß den vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt ein Mischerteil 10 für eine Mischeinrichtung eines Abgasturboladers einer Verbrennungskraftmaschine, mittels welchem zwei Strömungen unterschiedlicher Medien besonders gut miteinander vermischbar sind. Im Falle des Abgasturboladers handelt es sich um die Vermischung einer von einem Verdichter des Abgasturboladers mittels eines Verdichterrads zu verdichtenden Luft, welche der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen ist, sowie um Abgas der Verbrennungskraftmaschine, welches mittels einer Abgasrückführeinrichtung über eine Entnahmestelle von in Strömungsrichtung des Abgases durch eine Turbine des Abgasturboladers stromab der Turbine zu in Strömungsrichtung der zu verdichtenden Luft stromauf des Verdichters rückführbar und der noch zu verdichtenden Luft zuführbar ist. Dementsprechend ist das Mischerteil 10 stromauf des Verdichters bzw. des Verdichterrads angeordnet.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, weist das Mischerteil 10 einen mäanderförmigen Bereich 12 auf, dessen Mäanderform 14 sich entlang einer Ebene 15 und nicht etwa entlang einer Wölbung erstreckt. Damit ist der mäanderförmige Bereich 12 bzw. das gesamte Mischerteil 10 eben ausgebildet.
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Der Einfachheit wegen ist in der 1 lediglich eine Strömung beispielsweise des Abgases oder der Luft gemäß Richtungspfeilen 16 schematisch dargestellt. Die Luft bzw. das Abgas strömt den mäanderförmigen Bereich 12 gemäß Richtungspfeilen 20 an, wobei das Mischerteil 10 eine Verteilerplatte 18 aufweist, welche in Strömungsrichtung des Mediums gemäß den Richtungspfeilen 16 und 20 stromauf des mäanderförmigen Bereichs 12 angeordnet und einstückig mit diesem ausgebildet ist und welches das Medium strömungsgünstig an den mäanderförmigen Bereich 12 heranführt.
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Wie der 1 ferner zu entnehmen ist, ist der mäanderförmige Bereich 12 in Strömungsrichtung des Mediums gemäß den Richtungspfeilen 16 ausgehend von der Verteilerplatte 18 ansteigend ausgebildet, was mit anderen Worten bedeutet, dass der Querschnitt des mäanderförmigen Bereichs 12 in Strömungsrichtung größer wird. Das Medium strömt den mäanderförmigen Bereich 12 und damit das Mischerteil 10 über Abströmkanten 22 ab, welche alle auf einer Höhe angeordnet und eben ausgebildet sind.
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Die Abströmkanten 22 können allerdings auch auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, beispielweise wenn die Verteilerplatte 18 in einem gasführenden Bauteil positioniert ist, welches einen von einer Rechteckform abweichenden Strömungsquerschnitt aufweist. Das bedeutet, dass die Höhen der Abströmkanten 22 der entsprechenden Querschnittsform angepasst ausgebildet sind.
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Der mäanderförmige Bereich 12, dessen Mäanderform 14 sich entlang der Ebene 15 erstreckt, bewirkt, dass sich Wirbel 24 aufgrund von gekreuzten Scherschichten als Folge der Mäanderform ausbilden, was durch Richtungspfeile 16 ausgebildet ist.
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Umströmt beispielsweise das Abgas den mäanderförmigen Bereich 12 und die Verteilerplatte 18 auf einer ersten Seite 26 des Mischerteils 10, und umströmt beispielsweise die Luft den mäanderförmigen Bereich 12 von einer zweiten, der ersten Seite 26 gegenüber liegenden Seite 28 des Mischerteils 10, so führt dies aufgrund der durch den mäanderförmigen Bereich 12 ausgebildeten Wirbel 24 in Strömungsrichtung, im Weiteren als strömungsgerichtete Wirbel 24 bezeichnet, zu einer sehr hohen Interaktion und einer sehr großen Interaktionsoberfläche zwischen den beiden Strömungen der Luft und des Abgases bzw. jeweiligen Massenströmen. Zudem bewirkt die Mäanderform 14 relativ große Sekundärströmungen innerhalb der Mäanderform 14.
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Anhand der 2 und 3 werden relevante geometrische Parameter des Mischerteils deutlich. So bezeichnet ein Winkel α den Winkel der Mäanderform 14 des mäanderförmigen Bereichs 12 bezogen auf die Ebene 15, in welcher auch die Verteilerplatte 18 liegt, wobei dieser Winkel dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen ist. Ein weiterer Gestaltungsparameter ist eine Höhe h der Mäanderform 14, welche sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung gemäß den Richtungspfeilen 16 von einer obersten bis zu einer untersten Kante der Mäanderform 14 erstreckt. Ein weiterer Gestaltungsparameter ist die Anzahl von Schlingen U der Mäanderform 14, wobei in der 3 beispielhaft zwei Schlingen U1 und U2 beispielhaft bezeichnet sind. Ein weiterer Gestaltungsparameter ist ein Abstand λ zweier, gleich gebogener bzw. gewölbter Schlingen. Ein weiteres Kriterium für eine Durchmischung der Medien, insbesondere der Luft mit dem Abgas, ist ein Geschwindigkeitsverhältnis der Geschwindigkeiten der Medien an den Abströmkanten 22.
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Die 4 zeigt das Mischerteil 10 in einer Vorderansicht von den Abströmkanten 22 her. Der 4 beispielhaft zu entnehmen ist eine Kreuzstromscherschicht 29, welche fluchtend mit den vertikalen Abströmkanten 22 stromab der Verteilerplatte 28 angeordnet ist. Ebenso schematisch dargestellt anhand Richtungspfeilen 30 ist eine dominante Kreuzstromgeschwindigkeit an den Abströmkanten 22.
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Die 5 zeigt das Mischerteil 10 gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei der Übersicht wegen auf die Darstellung der Ebene 15 sowie der Richtungspfeile 16 und 20 verzichtet ist. Der 5 besonders gut zu entnehmen sind Wirbel bzw. Strudel, welche aufgrund des mäanderförmigen Bereichs 12 entstehen.
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Der mäanderförmige Bereich 12 bewirkt zum einen die Entstehung von hufeisenartigen Wirbeln 32, die sich in Strömungsrichtung des Mediums am Anfang der Mäanderform 14 bilden. Diese hufeisenförmigen Wirbel 32 setzen sich auch über die Abströmkanten 22 hinaus fort. Darüber hinaus entstehen die normalen Wirbel 34 aufgrund der Kelvin-Helmholz-Instabilität. Die 6 zeigt einen sogenannten Pinch-Off-Effekt, bei welchem aufgrund einer Interaktion der normalen Wirbel 34 mit den hufeisenförmigen Wirbel 32 zusammen geschnürte Wirbel 36 entstehen.
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Die 7 zeigt das Mischerteil 10 gemäß den vorhergehenden Figuren, welches in einem Rohr 38 angeordnet ist, welches zur Führung de Strömungen der Luft bzw. des Abgases bzw. der vermischten Strömung der Luft und des Abgases dient. Das Rohr ist bezüglich einer Mittelachse 40 rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei die Mittelachse 40, welche die Symmetrieachse des Rohrs 38 darstellt, in einer Ebene mit der Verteilerplatte 18 liegt, so dass das Mischerteil 10 mittig des Rohres 38 angeordnet ist. Ebenso könnte die Verteilerplatte 18 auch nicht mittig im Rohr 38 positioniert sein.
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Die 8 zeigt das Rohr 38, in welchem das Mischerteil 10 angeordnet ist, wobei es sich bei dem Rohr 38 beispielsweise um ein Ansaugrohr, einen Ansaugstutzen oder dergleichen der Verbrennungskraftmaschine handelt, über welches der Verbrennungskraftmaschine die Luft bzw. die mit dem Abgas vermischte Luft zuzuführen ist.
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Das Mischerteil 10 wird eingesetzt, um eine besonders gute Vermischung der Luft und das Abgases zu bewirken. Dazu mündet, wie in der 8 dargestellt, stromauf des Mischerteils 10 ein weiteres Rohr 42 über eine Einleitstelle 44 in das Rohr 38. Ein Richtungspfeil 46 deutet dabei die Strömung der Luft an, die durch das Rohr 38 strömt. Ein Richtungspfeil 48 deutet die Strömung des Abgases an, die durch das Rohr 42 und über die Einleitstelle 44 in das Rohr 38 einströmt. Stromab der Einleitstelle 44 werden dann die Strömung der Luft und des Abgases durch das Mischerteil 10 und die entstehenden und zuvor beschriebenen Wirbel sehr gut miteinander vermischt, so dass sich eine Strömung eines so entstandenen Luft-Abgas-Gemisches ergibt, welche durch einen Richtungspfeil 50 in der 8 angedeutet ist.
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Eine besonders vorteilhafte Vermischung der Strömung des Abgases und der Strömung der Luft ergibt sich, wenn wie in 9 dargestellt ist, ein erstes Leitungsteil 52, ein zweites Leitungsteil 54 sowie ein drittes Leitungsteil 56 eine im Wesentlichen T-förmige fluidische Kreuzung 56 bilden, wobei die Leitungsteile 52 und 54 im Wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet und das Leitungsteil 56 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Leitungsteilen 52 und 54 angeordnet ist, während die Leitungsteile 52, 54 und 56 fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei münden die Leitungsteile 52 und 54 in fluidischer Verbindung mit dem Leitungsteil 56 in selbiges über jeweilige Strömungsquerschnitte 60 bzw. 62.
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Ein Richtungspfeil 64 deutet die Strömung der Luft durch das Leitungsteil 52 an, während ein Richtungspfeil 66 die Strömung des rückgeführten Abgases durch das Leitungsteil 54 andeutet. Wie der 9 zu entnehmen ist, sind die Strömungsquerschnitte 60 und 62 durch das Mischerteil 10 und durch die Verteilerplatte 18 des Mischerteils 10 fluidisch voneinander getrennt, so dass es nicht bereits im Einmündungsbereich der Strömungsquerschnitte 60 und 62 bzw. stromab des Mischerteils 10 zu einer Vermischung der Strömung des Abgases und der Luft kommt. Vielmehr strömt die Luft in das Mischerteil 10 auf der Seite 26 und umströmt es auf dieser Seite 26, während das Abgas das Mischerteil 10 auf der Seite 28 an und dieses umströmt.
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Eine Vermischung der beiden Strömungen erfolgt erst in Strömungsrichtung der Luft und das Abgases sowie des Luft-Abgas-Gemisches durch das Leitungsteil 56 gemäß einem Richtungspfeil 68 stromab des Mischerteils 10 und damit stromab der Abströmkanten 22, wobei die Vermischung der Luft mit dem Abgas bzw. umgekehrt, wie zuvor geschildert, aufgrund der Ausgestaltung des Mischerteils 10 besonders vorteilhaft geschieht.
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Die 10 zeigt das Rohr 38 in welchem das Mischerteil 10 angeordnet ist und welches von einer durch einen Richtungspfeil 70 angedeuteten Strömung beispielsweise der Luft durchströmbar ist.
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Die Luft strömt dabei das Mischerteil 10 an, wobei es zunächst auf eine entsprechende Anströmkante der Verteilerplatte 18 trifft, die die Strömung der Luft in zwei Teilströmungen 72 und 74 aufteilt, welche durch entsprechende Richtungspfeile dargestellt sind.
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Die Teilströmung 72 umströmt dabei das Mischerteil auf der Seite 26, während die Teilströmung 74 das Mischerteil 10 auf der der Seite 26 gegenüber liegenden Seite 28 umströmt. Stromab des Mischerteils 10 erfolgt eine Rekombination der Teilströmungen 72 und 74 nach der Abströmung der Abströmkanten 22, woraus aufgrund der Bildung der zuvor beschriebenen Wirbel eine hohe Turbulenz der nun wieder rekombinierten Gesamtströmung resultiert.
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Diese Bildung der Wirbel und die daraus resultierende Turbulenz der Strömung kann genutzt werden, um die Strömung der Luft mit der Strömung des Abgases besonders gut zu vermischen, was anhand der 11 dargestellt ist. Stromauf der Abströmkanten 22 ist im Bereich des Mischerteils 10 eine Einleitstelle 76 vorgesehen, über welche ein Rohr 78 in das Rohr 38 einmündet. Das Rohr 78 dient dabei zur Führung des Strömung des Abgases, welche durch einen Richtungspfeil 80 angedeutet ist, und welche das Mischerteil 10 auf der Seite 26 als der Teilstrom 72 an- und umströmt. Auch die Strömung der Luft umströmt das Mischerteil insbesondere als der Teilstrom 74, wobei stromab der Abströmkanten 22 die Rekombination der Teilströme 72 und 74 zu einer Gesamtströmung des Luft-Abgas-Gemisches rekombiniert wird, welche durch einen Richtungspfeil 82 dargestellt ist.
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Die 12 zeigt eine alternative Ausführungsform der Rohre 38 und 78 zur Mischung des Abgases und der Luft. Das Abgas wird gemäß dem Richtungspfeil 80 deutlich stromauf des Mischerteils der Luft zugeführt, so dass sich bereits stromauf des Mischerteils 10 eine vorgemischte Strömung ergibt, die durch einen Richtungspfeil 84 dargestellt ist, und welche aus den Strömung des Abgases gemäß dem Richtungspfeil 80 und der Strömung der Luft gemäß dem Richtungspfeil 70 besteht. Diese vorgemischte Strömung strömt dann das Mischerteil 10 zunächst über die Verteilerplatte 18 an, durch welche sie analog zur 10 in die Teilströmungen 72 und 74 aufgeteilt wird. Stromab der Abströmkante 22 erfolgt dann die Rekombinierung der Teilströmung 72 und 74 zu einer besonders gut durchmischten Gesamtströmung der Luft und das Abgases, welche durch den Richtungspfeil 82 angedeutet ist.
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Die 13 zeigt die Rohre 38 und 78 sowie das Mischerteil 10 gemäß 11, wobei nun eine um Schwenkachse 84 gemäß einem Richtungspfeil 86 verschwenkbar Klappe 88 vorgesehen ist, die verhindert, dass noch nicht mit dem Abgas vermischte Luft das Mischerteil 10 auf der Seite 26 an- und umströmt, sondern das Mischerteil 10 zumindest im Wesentlichen, insbesondere überwiegend und insbesondere lediglich auf der Seite 28 an- und umströmt. Die Klappe 88 ist dabei beispielsweise mittels eines Stellglieds 90, insbesondere mittels eines Elektromotors, verschwenkbar.
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Gleichzeitig strömt das Abgas des Mischerteils 10 zumindest im Wesentlichen, insbesondere überwiegend und insbesondere komplett und lediglich auf der Seite 26 an und umströmt dieses auf der Seite 26, so dass es erste stromab des Mischerteils 10 bzw. der Abströmkante 22 zu einer Vermischung des Abgases und der Luft kommt. Eine Vormischung des Abgases und der Luft insbesondere gemäß der 12 ist nicht vorgesehen.
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Das Mischerteil 10 gemäß den 1 bis 13 hat eben geformte Abströmkanten 22, welche in Strömungsrichtung des von dem Mischerteil 10 abströmenden Mediums bzw. den abströmenden Medien auf einer gemeinsamen Höhe angeordnet sind.
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Im Gegensatz dazu weist das Mischerteil 10 gemäß 14 Abströmkanten 22 auf, welche nicht ebenförmig ausgebildet sind, sondern im Wesentlichen zumindest bereichsweise bogenförmig sowie bereichsweise eben ausgebildet sind. Der bogenförmige Bereich erstreckt sich dabei entgegen der Strömungsrichtung der Medien bzw. des Mediums in Richtung der Verteilerplatte 18, wodurch die Interaktion der Strömungen der Medien, insbesondere der Luft und des Abgases, miteinander und damit der Teilströme 72 und 74 besonders hoch ist. Dies geht mit einer besonders guten Vermischung der Teilströmungen 72 und 74 einher.
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Das Mischerteil 10 kann beispielweise aus einem Kunststoff oder einem Metall hergestellt sein. Es eignen sich dabei im Falle des Kunststoffes insbesondere ein Spritzgussverfahren und im Falle des Metalls als ein Umformverfahren das Tiefziehen. Ebenso könnte auch ein Laser-Sinter-Verfahren eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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