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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine aufweisend ein Niederdruck-AGR-System eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine aufweisend ein Niederdruck-AGR-System für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4.
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Neben der Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Senkung des Verbrauchs von Brennkraftmaschinen kommt insbesondere dem Schadstoffausstoß eine immer weiter zunehmende Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang ist bereits seit längerem bekannt, dass der Ausstoß an Stickoxiden gesenkt werden kann, indem die Verbrennungsluft mit einem Teil an rückgeführtem Abgas (AGR) angereichert wird. Ursächlich hierfür ist die Herabsetzung der Verbrennungstemperatur, da die Bildung an Stickoxiden bei hohen Temperaturen am größten ist. Die verringerte Verbrennungstemperatur ist dabei im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass eine größere Ladungsmasse aufgeheizt werden muss.
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In Bezug auf die Effizienz von Brennkraftmaschinen weisen aufgeladene Kolbenmotoren eine zum Teil deutliche Leistungssteigerung gegenüber unaufgeladenen Saugmotoren auf. Die Aufladung erfolgt dabei über eine Verdichtung der dem Verbrennungsprozess zuzuführenden Verbrennungsluft. Hierfür werden Druckwellenlader eingesetzt, welche über ein Verdichter-Laufrad in Kombination mit einem geeigneten Antrieb eine Kompression der Verbrennungsluft ermöglichen. In Form eines Abgasturboladers wird hierzu das Verdichter-Laufrad über ein Turbinen-Laufrad angetrieben, welches wiederum mit einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt und somit rotiert wird.
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Die Kombination aus Abgasrückführung (AGR) und Verdichtung durch einen Turbolader wird in ihrer jeweiligen Systematik unterschieden. So sind zunächst interne AGR und externe AGR bekannt, welche sich in dem Ort der Gewinnung des rückzuführenden Abgases unterscheiden. Wie der Name bereits vermuten lässt, sieht die interne AGR eine Mischung aus Luft und Abgas im Inneren der Brennkraftmaschine; näherhin innerhalb des Zylinders vor. Dabei wird ein Teil des Abgases beim Ansaugtakt des Kolbens in den Verbrennungsraum zurück gesaugt und dort mit Luft gemischt. Technisch wird diese durch ein zeitweises Öffnen des Auslassventils erreicht. Demgegenüber erfolgt bei einer externen AGR die Mischung aus Luft und rückgeführtem Abgas außerhalb der Brennkraftmaschine. Hierbei erfolgt die Entnahme des rückzuführenden Abgases entsprechend am Abgastrakt. Mit Bezug auf die Eingliederung eines Turboladers erfolgt eine weitere Unterscheidung in Niederdruck-AGR (ND-AGR) und Hochdruck-AGR (HD-AGR). Während die HD-AGR die Abgasentnahme noch vor der Turbine des Abgas-Turboladers vorsieht, erfolgt diese bei einem ND-AGR erst hinter der Turbine des Abgas-Turboladers.
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So ist aus der
DE 10 2010 042 442 A1 ein Niederdruck-AGR-System für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches einen Abgasturbolader aufweist. Der Abgasturbolader umfasst ein Verdichter-Gehäuse und ein Turbinen-Gehäuse. In dem Verdichter-Gehäuse ist ein Verdichter-Laufrad angeordnet, während das Turbinen-Gehäuse ein Turbinen-Laufrad aufweist. Beide Laufräder sind über eine Welle Drehmoment übertragend miteinander gekoppelt. Dabei ist das Turbinen-Laufrad dazu ausgebildet, durch einen Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeströmt zu werden, wodurch dieses in eine Rotation versetzt wird. Dabei wird die Rotation des Turbinen-Laufrads über die Welle auf das Verdichter-Laufrad übertragen. Hierdurch wird das Verdichter-Laufrad derart angetrieben, dass ein der Brennkraftmaschine zuzuführendes Gemisch aus einem Teil Luft und einem Teil Abgas verdichtet wird. Hierzu ist das Verdichter-Gehäuse mit einer Zufuhrleitung verbunden, über welche Luft eingeleitet werden kann. Weiterhin ist die Zufuhrleitung mit einer Rückführleitung fluidleitend verbunden, durch welche hindurch Abgas in die Zufuhrleitung einleitbar ist. Das so innerhalb der Zufuhrleitung vor dem Verdichter-Gehäuse entstehende Luft-Abgas-Gemisch wird anschließend dem Verdichter-Laufrad zugeführt.
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Auch die
DE 10 2013 106 748 A1 (=
GB 2 504 096 A ) offenbart einen turbogeladenen Verbrennungsmotor mit einem Niederdruck-AGR-System. Das rückgeführte Abgas wird durch einen einzigen Zugang in eine Kammer geleitet, welche durch Entfernen eines verjüngten Abschnittes gebildet wurde. Der Kammer ist eine Barriereneinrichtung zugeordnet, welche zumindest eine Öffnung aufweist, durch welche Abgas in die Frischluftleitung gelangen kann, so dass sich die Frischluft mit dem rückgeführten Abgas vermischen kann. So wird erreicht, dass das rückgeführte Abgas in der Nähe des Verdichter-Laufrades mit der Frischluft vermischt wird.
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Neben den sich aus der Kombination von AGR und Abgasturbolader ergebenden Vorteilen bereitet der Anfall von Kondensat in der Praxis Probleme. Die Entstehung von Kondenswasser aus dem Luft-Abgas-Gemisch ist immer dann unvermeidlich, sobald dessen Kondensationstemperatur erreicht wird. Hierbei handelt es sich um jene Temperatur, bei welcher das Gemisch unter einem bestimmten Druck kondensiert. Die dabei insbesondere stromaufwärts des Verdichter-Laufrads und somit in Strömungsrichtung vor diesem entstehenden Wassertröpfchen können zu einer Beschädigung des Abgasturboladers führen. Um nun die Bildung von Kondensat zu verhindern, müsste die Temperatur des Abgases folglich zu jeder Zeit oberhalb der Kondensationstemperatur gehalten werden. Neben der Abhängigkeit von der Temperatur und dem vorherrschenden Druck spielt zudem die zur Verfügung stehende Zeit eine Rolle, in der das gelöste Wasser als Kondensat ausfallen kann. In der
DE 10 2013 106 748 A1 ist offenbart, dass es zu einer Kondensatbildung durch das nahe dem Verdichter-Laufrad durchzuführende Vermischen von rückgeführtem Abgas mit der Frischluft wahrscheinlich erst nach dem Verdichter-Laufrad käme.
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In der
JP 2007-154 675 A ist ein Hochdruck-AGR-System beschrieben, bei welcher rückgeführtes Abgas stromauf der Turbine des Turboladers entnommen wird, und in die Frischluftleitung stromauf des Kompressors des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird. In einem Ausführungsbeispiel erläutert die
JP2007154 675 A auch ein Niederdruck-AGR-System. Die Rückführleitung mündet in einer Verteilkammer welche Bestandteil einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Rotation des in die Frischluftleitung rückgeführten Abgases ist. Die erzeugte Rotation des rückgeführten Abgases sei deswegen wichtig, um so den Anströmwinkel des Verdichter-Laufrades möglichst klein zu halten. Dazu sind Schlitze in der Gehäusewand angeordnet, welche in einem vorbestimmten Winkel aber mit ihrer Mündung weit entfernt von der Anströmkante des Verdichter-Laufrades in der Frischluftleitung münden. Die Schlitze beginnen in der Verteilkammer, so dass das rückgeführtes Abgas in die Frischluftleitung geleitet wird. Um nun bei besonderen Bedingungen auch die erwünschte Rotation des rückgeführten Abgases zu erreichen, müssen der Neigungswinkel, die Größe des Schlitzes aber auch die Anzahl der notwendigen Schlitze vorab experimentell für jeden singulären Fall separat festgelegt werden. Ersichtlich ist nur eine äußerst komplizierte und aufwendige Vorrichtung zum Erzeugen eines Dralls des rückgeführten Abgases beschrieben, ohne auf die Kondensat Problematik einzugehen.
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Die
JP2012-229 677 A thematisiert das Problem anfallenden Kondensats bei einer Abgasrückführung. In einem Verdichter-Gehäuse ist eine Abgasrückführkammer angeordnet, die zum Inneren des Verdichters geöffnet ist. Mittels eines Leitelementes, welches im Inneren des Verdichter-Gehäuses angeordnet ist, wird das rückgeführte Abgas umgeleitet, wobei ein ringförmiger Strömungsweg des rückgeführten Abgases im Verdichter-Gehäuse gebildet wird.
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Angesichts der im Stand der Technik bekannten Probleme mit dem Anfall von Kondensat bieten solche Niederdruck-AGR-Systeme auch weiterhin noch Raum für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Niederdruck-AGR-System dahingehend zu verbessern, dass der Anfall an Kondensat bei einer Mischung von Luft und Abgas stromaufwärts des Verdichter-Laufrads vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert ist. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-AGR-System aufgezeigt werden, mit welchem im gleichen Maße die Entstehung von Kondensat bei einer Mischung von Luft und Abgas stromaufwärts des Verdichter-Laufrads vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden soll.
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Der gegenständliche Teil dieser Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe ist Inhalt des Verfahrens zum Betreiben eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des gegenständlichen sowie verfahrenstechnischen Teils der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung und deren Teile insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Hiernach wird nachfolgend ein Abgasturbolader für ein Niederdruck-AGR-System einer Brennkraftmaschine beschrieben, welcher insbesondere für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Der Abgasturbolader umfasst wenigstens ein Verdichter-Laufrad, welches drehbar in einem Verdichter-Gehäuse angeordnet ist. Weiterhin ist ein Turbinen-Laufrad in einem entsprechenden Turbinen-Gehäuse vorgesehen. Verdichter-Laufrad und Turbinen-Laufrad sind in geeigneter Weise Drehmoment übertragend miteinander gekoppelt. Hierzu besitzt der Abgasturbolader bevorzugt eine Welle, auf welcher die besagten Laufräder gemeinsam angeordnet sind. Je nach Ausgestaltung können Turbinen-Gehäuse und Verdichter-Gehäuse jeweils Teil eines gemeinsamen Gehäuses sein, in welchem die jeweiligen Laufräder angeordnet sind. Wichtig hierbei ist eine bauliche Trennung, um die unterschiedlichen Funktionsweisen von Verdichter- und Turbinen-Laufrad zu ermöglichen. Dabei ist das Turbinen-Laufrad dazu ausgebildet, um mit einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt zu werden. Hierdurch wird das Turbinen-Laufrad entsprechend rotiert, wodurch das Verdichter-Laufrad ebenfalls betrieben wird. Dabei wird das Verdichter-Laufrad derart angetrieben, dass ein der Brennkraftmaschine zuzuführendes Gemisch aus einem Teil Luft und einem Teil Abgas in Form eines Luft-Abgas-Gemisches verdichtet wird. In verdichteter Form wird besagtes Gemisch anschließend in bekannter Form zu einem Einlassbereich der Brennkraftmaschine weitergeleitet.
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Das Verdichter-Gehäuse weist einen Eingangskanal auf, durch welchen hindurch Luft in das Verdichter-Gehäuse und insbesondere hin zum Verdichter-Laufrad geleitet werden kann. Weiterhin ist eine Vielzahl an mit dem Eingangskanal für Luft fluidleitend verbundenen Zugängen vorgesehen, durch welche hindurch der den Eingangskanal durchströmenden Luft ein Teil des Abgases in Form von rückgeführtem Abgas zugeführt werden kann. Dabei sind der Eingangskanal für Luft und die Zugänge für Abgas jeweils stromaufwärts des Verdichter-Laufrads angeordnet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zugänge mit ihrer jeweils in dem Inneren des Eingangskanals angeordneten Mündung unmittelbar an einer Anströmkante des Verdichter-Laufrades angeordnet sind, wobei ein erster Teilbereich der Mündung von dem Verdichter-Laufrad abgedeckt wird, wobei ein anderer Teilbereich, also der zweite Teilbereich frei, also widerstandfrei in dem Inneren des Eingangskanals mündet.
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Die einzelnen Zugänge für den rückgeführten Teil des Abgases sind um den Eingangskanal herum angeordnet. Dabei weist der Eingangskanal eine diesen umfangsseitig begrenzende Wandung auf, durch welche hindurch die einzelnen Zugänge angeordnet sind. Hierdurch sind die einzelnen Zugänge von einem Außenumfang des Eingangskanals her mit dessen Inneren fluidleitend verbunden. Dabei sind die Zugänge wenigstens über einen Teilumfang des Eingangskanals herum in ihrer Lage angeordnet. Selbstverständlich können sich zumindest einige der Zugänge in Bezug auf ihre Lage auch parallel zu einer Längsrichtung des Eingangskanals erstrecken.
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Ferner ist ein Abgassattel vorgesehen, welcher in geeigneter Weise mit dem einen Zugang oder wenigstens einigen der Zugänge kommuniziert. So kann besagter Abgassattel derart auf dem Außenumfang des Eingangskanals angeordnet sein, dass dieser den einen Zugang oder zumindest einen Teil der Zugänge überdeckt. Hierzu kann der Abgassattel eine geeignete Ausgestaltung besitzen, um dann mit dem wenigstens einen Zugang oder wenigstens einem mehrerer Zugänge fluidleitend verbunden zu sein. Auf diese Weise ist ein schneller und in Bezug auf Fertigung und Wartung überaus einfacher Anschluss des einen oder der vielen Zugänge möglich, um diesen oder diese mit einer entsprechenden Leitung für das rückgeführte Abgas zu verbinden. Hierzu kann der Abgassattel auf einen Teilbereich des Eingangskanals aufgesetzt und mit diesem verbunden werden, wobei er den einen oder wenigstens einen Teil der Zugänge bedeckt. Somit kann das Abgas durch den Abgassattel hindurch an den einen oder die so betroffenen Zugänge herangeführt und durch den oder diese hindurch in das Innere des Eingangskanals eingeleitet werden.
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Der besondere Vorteil besteht hierbei in der räumlichen Nähe des Vermischungsbereichs von Luft und Abgas kurz vom dem Verdichter-Laufrad, also direkt am Verdichter-Laufrad. Da das Luft-Abgas-Gemisch somit erst unmittelbar vor seiner Verdichtung durch das Verdichter-Laufrad aus Luft und Abgas gemischt wird, verkürzt sich die Zeit für den Ausfall an Kondensat deutlich. Hierbei ist nochmals zu betonen, dass insbesondere die zur Verfügung stehende Zeit für die Kondensierung ausschlaggebend für die Menge an möglichem Kondensat ist. Insofern wird durch den vorliegenden Erfindungsgedanken im Ergebnis die mögliche Menge an Kondenswasser auf ein Minimum reduziert; im Idealfall sogar vermieden.
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Die vorteilhafte Anordnung des Eingangskanals für Luft und der Zugänge für Abgas jeweils stromaufwärts des Verdichter-Laufrads stellt dabei sicher, dass sich die Bildung des Luft-Abgas-Gemisches noch vor Erreichen des Verdichter-Laufrads ereignet. Auf diese Weise wird das in Rede stehende Gemisch in vorteilhafter Weise durch das Verdichter-Laufrad in der Form verwirbelt, dass sich eine ideale Durchmischung von Luft und Abgas ergibt. Durch besagte homogene Durchmischung wird eine gleichmäßige Verbrennung innerhalb des anschließenden Verbrennungsprozesses erreicht, in dessen Vorfeld dem Gemisch noch Kraftstoff zugesetzt werden kann. Selbstverständlich kann es sich bei der Brennkraftmaschine auch um eine solche handeln, bei welcher der Kraftstoff erst in den Verbrennungsraum selbst eingespritzt wird.
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Durch die Vielzahl an Zugängen für das Abgas kann ein größerer Strömungsbereich der Luft mit dem Abgas erreicht werden. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer Verbesserung in der Durchmischung von Luft und Abgas bereits vor Erreichen des Verdichter-Laufrads.
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In einer vorteilhaften Weiterführung dieses Gedankens kann der Abgassattel zumindest abschnittsweise einen U-förmigen Querschnitt besitzen, durch welchen ein Freiraum beispielsweise zwischen zwei seiner sich gegenüberliegenden Seitenwände entsteht. Auf diese Weise kann der so geformte Abgassattel unter Ausbildung eines Abgaskanals zwischen besagten Seitenwänden auf dem Außenumfang des Eingangskanals angeordnet sein. Hierzu ist der Abgassattel mit seiner entsprechend offenen Seite seines U-förmigen Querschnitts über dem oder den Zugängen angeordnet. Hierdurch wird der insbesondere dichte Anschluss des Abgassattels an dem Eingangskanal nochmals verbessert. Grundsätzlich kommt es dabei auf die Formgebung des Abgassattels in seinem Kontaktbereich zur Kontur des Außenumfangs des Eingangskanals an. Mit anderen Worten sollte der Abgassattel in seinem Kontaktbereich zum Eingangskanal bevorzugt einen Formschluss aufweisen, um einen möglichst dichten Anschluss zu gewährleisten. Je nach Ausgestaltung können hierbei auch weitere Dichtmaßnahmen erforderlich sein, beispielsweise durch den Einsatz eines geeigneten Dichtmittels zwischen Abgassattel und Eingangskanal.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Abgassattel in vorteilhafter Weise eine Ringstruktur besitzen. Dabei kann der Abgassattel beispielsweise als geschlossener Ring ausgebildet sein, wodurch der in vorteilhafter Weise in Bezug auf seinen Außenumfang ebenfalls ringförmig ausgestaltete Eingangskanal dann vollständig umgriffen ist. In diesem Zusammenhang sind die einzelnen Zugänge in idealer Weise radial um das Innere des Eingangskanals herum verteilt, wo sie sich bevorzugt in radialer Richtung durch dessen Wandung hindurch erstrecken. Dank der Ringstruktur des Abgassattels kann dieser folglich einfach auf den Eingangskanal aufgeschoben werden. In seiner Lage in Ebene der Zugänge kann der Abgassattel dann in geeigneter Weise mit dem Eingangskanal verbunden werden, beispielsweise über lösbare Verbindungsmittel.
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Selbstverständlich kann der Abgassattel in seiner ringförmigen Ausgestaltung auch zweigeteilt sein, so dass dieser sich dann beispielsweise aus zwei den Eingangskanal gemeinsam umgreifenden Halbkreisen zusammensetzt. Der Vorteil hierbei besteht in einer schellen Montage und Demontage des Abgassattels, ohne dass ein Lösen einer Zuleitung für Luft vom Eingangskanal notwendig ist.
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Grundsätzlich sieht die Erfindung vor, dass der Abgassattel als separates Bauteil oder aber als materialeinheitlich einstückiger Bestandteil des Verdichter-Gehäuses ausgebildet sein kann. Im letzten Fall bietet sich der Vorteil, dass bei Herstellung des Verdichter-Gehäuses durch ein Guss-Verfahren besagter Abgassattel als direkter Bestandteil des Verdichter-Gehäuses mit ausgebildet werden kann. Selbstverständlich kann der Abgassattel auch vorgefertigt und/oder aus einem von dem Verdichter-Gehäuse unterschiedlichen Material hergestellt sein, um dann während der Fertigung des Verdichter-Gehäuses in geeigneter Weise mit eingegossen zu werden.
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Der zuvor aufgezeigte Abgasturbolader ermöglicht in nunmehr vorteilhafter Weise eine Durchmischung von Luft und Abgas noch vor seiner Verdichtung durch das Verdichter-Laufrad, bei gleichzeitiger Vermeidung oder zumindest deutlicher Reduzierung des Anfalls an Kondensat stromaufwärts des Verdichter-Laufrads. Insbesondere die durch die Wandung des Eingangskanals erfolgende radiale Einleitung des Abgases in die strömende Luft im Inneren des Eingangskanals ermöglicht eine besonders gute Durchmischung. In diesem Zusammenhang erleichtert die erfindungsgemäße Ausgestaltung der baulichen Beschickung der einzelnen Zugänge für das Abgas durch die ringförmige Struktur des Abgassattels die Montage sowie Demontage dieses Anschlusses erheblich. So ist trotz der Anordnung einer Vielzahl an Zugängen für das Abgas lediglich ein einzelnes Anschlussbauteil erforderlich, um diese gleichmäßig mit der Zufuhr von Abgas zu beaufschlagen.
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Weiterhin ist die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, welches einen wie zuvor beschriebenen Abgasturbolader im Zusammenhang mit einem Niederdruck-AGR-System aufweist.
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Die sich hierbei ergebenden Vorteile wurden bereits im Rahmen des zuvor vorgestellten Abgasturboladers erläutert, so dass an dieser Stelle auf die entsprechenden Ausführungen innerhalb der vorliegenden Beschreibung verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für die nachfolgende Erläuterung in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers, insbesondere des zuvor aufgezeigten Abgasturboladers.
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Wie bereits erwähnt ist die Erfindung ferner auf ein Verfahren gerichtet, mit welchem ein Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-AGR-System für ein Kraftfahrzeug betrieben werden kann. Bei besagtem Abgasturbolader kann es sich bevorzugt um einen solchen handeln wie zuvor aufgezeigt. Bei dem Abgasturbolader werden in bekannter Weise ein Turbinen-Laufrad und ein mit dem Turbinen-Laufrad Drehmoment übertragend gekoppeltes Verdichter-Laufrad angetrieben, indem das Turbinen-Laufrad durch einen Abgasstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt und so rotiert wird. Auf diese Weise wird ein der Brennkraftmaschine zuzuführendes Luft-Abgas-Gemisch durch das in einem Verdichter-Gehäuse angeordnete Verdichter-Laufrad verdichtet. In das Verdichter-Gehäuse wird dabei Luft durch einen Eingangskanal des Verdichter-Gehäuses hindurch eingeleitet. Der somit den Eingangskanal durchströmenden Luft wird dabei durch eine Vielzahl an mit dem Eingangskanal fluidleitend verbundenen Zugängen des Verdichter-Gehäuses hindurch rückgeführtes Abgas zugeführt, wobei Mündungen der Zugänge im Inneren des Einlasskanals unmittelbar vor dem Verdichter-Laufrad angeordneten sind. Luft und Abgas werden dabei jeweils stromaufwärts des Verdichter-Laufrads in das Verdichter-Gehäuse eingeleitet, wobei das rückgeführte Abgas erst unmittelbar vor dem Verdichter-Laufrad zugeführt wird.
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In Bezug auf die Zugänge sind diese umfangsseitig durch eine Wandung des Eingangskanals hindurch angeordnet. Auf diese Weise kann der den Eingangskanal durchströmenden Luft über die umfangsseitig durch die Wandung des Eingangskanals angeordnete Zugänge hindurch rückgeführtes Abgas zugeführt werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung gehen aus der nachfolgend beschriebenen Figur hervor. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines wie zuvor beschriebenen Abgasturboladers in einer schematischen Darstellungsweise.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 in einem Teilschnitt. Vorliegend ist lediglich eine Hälfte einer Eingangsseite des Abgasturboladers 1 gezeigt, welche sich hier auf die Verdichterseite reduziert.
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Der Darstellung ist ein Teil eines Verdichter-Gehäuses 2 zu entnehmen, in welchem ein Verdichter-Laufrad 3 angeordnet ist. Das Verdichter-Laufrad 3 ist auf einer Welle 4 um eine Rotationsachse x herum drehbar gelagert. In dieser Anordnung ist das Verdichter-Laufrad 3 über die Welle 4 in nicht näher gezeigter Weise mit einem Antrieb in Form eines Turbinen-Laufrads Drehmoment übertragend gekoppelt.
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Besagtes Turbinen-Laufrad ist dabei in nicht gezeigter Weise innerhalb eines Turbinen-Gehäuses angeordnet, wo es von einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine beaufschlagt werden kann. Dabei kommt es in nicht gezeigter Weise zu einer Rotation des Turbinen-Laufrads, welche über die Welle 4 im Verhältnis 1:1 auf das Verdichter-Laufrad 3 übertragen wird.
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Das Verdichter-Gehäuse 2 weist mit Bezug auf die Darstellung von 1 auf der rechten Seite einen Eingangskanal 5 auf. Der Eingangskanal 5 ist dazu vorgesehen, Luft A durch diesen hindurch zu führen und so dem Verdichter-Laufrad 3 zuzuführen. Bei der Luft kann es sich bevorzugt um Frischluft; näherhin um Umgebungsluft handeln.
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Das Verdichter-Gehäuse 2 weist eine Wandung 6 auf, durch welche hindurch ein Zugang 7 angeordnet ist. Bei dem Zugang 7 handelt es sich beispielsweise um eine Bohrung, welche sich von einem Außenumfang 8 des Eingangskanals 5 zu dessen Inneren 9 hin erstreckt. Dabei ist besagter Zugang 7 dafür vorgesehen, dem Inneren 9 des Eingangskanals 5 und somit der darin in eine Richtung b parallel zur Rotationsachse x strömenden Luft A rückgeführtes Abgas C zuzuführen. Durch die Anordnung des Zugangs 7 unmittelbar vor dem Verdichter-Laufrad 3 kommt es zu einer Durchmischung von Luft A und rückgeführtem Abgas C in Form eines Luft-Abgas-Gemisches D.
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Mit Bezug auf den nicht näher gezeigten Antrieb des Abgasturboladers 1 in Form des Turbinen-Laufrads und dessen Kopplung über die Welle 4 mit dem Verdichter-Laufrad 3 ist dieses derart antreibbar, dass das der nicht gezeigten Brennkraftmaschine zuzuführende Luft-Abgas-Gemisch D verdichtet werden kann.
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Bevorzugt weist der Eingangskanal 5 eine Vielzahl an Zugängen 7 auf, welche sich radial um das Innere 9 des Eingangskanals 5 herum verteilen. Um diese nun allesamt mit rückgeführtem Abgas C zu versorgen, ist ferner ein Abgassattel 10 vorgesehen. Der Abgassattel 10 weist in nicht näher gezeigter Weise eine ringförmige Struktur auf, wobei er als Ring ausgebildet ist. In dieser Form ist der Abgassattel 10 über den Eingangskanal 5 geschoben, wo er in Ebene der Zugänge 7 angeordnet ist. Wie zu erkennen weist der Abgassattel 10 ferner eine Durchgangsbohrung 11 auf, welche für die Aufnahme eines nicht näher gezeigten Verbindungsmittels vorgesehen ist, um den Abgassattel 10 an dem Eingangskanal 5 festzulegen. Dabei weist der Abgassattel 10 einen U-förmigen Querschnitt auf, welcher unter Ausbildung eines Abgaskanals 12 mit seiner offenen Seite auf dem Außenumfang 8 des Eingangskanals 5 angeordnet ist.
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In 1 ist ersichtlich, dass der oder die Zugänge 7 erfindungsgemäß mit ihrer jeweils in dem Inneren 9 des Eingangskanals 5 angeordneten Mündung 13 unmittelbar, also direkt an einer Anströmkante 14 des Verdichter-Laufrades 3 angeordnet sind. Insofern leiten die Zugänge 7 das rückgeführte Abgas also direkt zu dem Eingang des Verdichter-Laufrades 3, so dass die rückgeführten Abgase unmittelbar an dem Verdichter-Laufrad 3 mit der Frischluft vermischt werden. Erfindungsgemäß wird ein erster Teilbereich der Mündung von dem Verdichter-Laufrad 3 abgedeckt, wobei ein anderer Teilbereich, also der zweite Teilbereich frei, also widerstandfrei in dem Inneren 9 des Eingangskanals 5 mündet.
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Die Erfindung ermöglicht in nunmehr vorteilhafter Weise eine Durchmischung von Luft und Abgas noch vor seiner Verdichtung durch das Verdichter-Laufrad 3, bei gleichzeitiger Vermeidung oder zumindest deutlicher Reduzierung des Anfalls an Kondensat stromaufwärts des Verdichter-Laufrads 3. Insbesondere die durch die Wandung des Eingangskanals 5 erfolgende radiale Einleitung des Abgases in die strömende Luft im Inneren des Eingangskanals 5 unmittelbar stromaufwärts des Verdichter-Laufrades 3, also direkt am Eingang des Verdichter-Laufrades 3 ermöglicht eine besonders gute Durchmischung, ohne zusätzliche Maßnahmen einer besonderen Verwirbelung mit welcher rückgeführtes Abgas stromauf des Verdichter-Laufrades 3 in Rotation versetzt würde. In diesem Zusammenhang erleichtert die erfindungsgemäße Ausgestaltung der baulichen Beschickung der einzelnen Zugänge 7 für das Abgas durch die ringförmige Struktur des Abgassattels 10 die Montage sowie Demontage dieses Anschlusses erheblich. So ist trotz der Anordnung einer Vielzahl an Zugängen 7 für das Abgas lediglich ein einzelnes Anschlussbauteil erforderlich, um diese gleichmäßig mit der Zufuhr von Abgas zu beaufschlagen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasturbolader
- 2
- Verdichter-Gehäuse von 1
- 3
- Verdichter-Laufrad von 1
- 4
- Welle von 1
- 5
- Eingangskanal von 2
- 6
- Wandung von 5
- 7
- Zugang durch 6
- 8
- Außenumfang von 5
- 9
- Inneres von 5
- 10
- Abgassattel von 1
- 11
- Durchgangsbohrung von 10
- 12
- Abgaskanal von 10
- 13
- Mündung v. 7
- 14
- Anströmkante v. 3
- A
- Luft
- b
- Richtung von A
- C
- Abgas, rückgeführtes
- D
- Luft-Abgas-Gemisch
- x
- Rotationsachse von 4
