DE102020005110A1

DE102020005110A1 - Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102020005110A1
Application number: DE102020005110.3A
Authority: DE
Inventors: Maroje Matana; Nils Brinkert; Jochen Holighaus
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Frischluftleitung (12), welche einen von wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender Frischluft durchströmbaren Frischluftkanal (14) aufweist, und mit wenigstens einer Abgasrückführleitung (24), welche einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Rückführkanal (28) aufweist, der fluidisch mit dem Frischluftkanal (14) der Frischluftleitung (12) verbunden ist, wodurch das den Rückführkanal (28) durchströmende Abgas in den Frischluftkanal (14) einleitbar ist, wobei die Abgasrückführleitung (24) ein in den Frischluftkanal (14) hineinragendes, einen Längenbereich (L) des Rückführkanals (28) begrenzendes und sich in Strömungsrichtung (32) des den Längenbereich (L) durchströmenden Abgases verjüngendes Leitungsteil (30) aufweist, dessen den Längenbereich (L) entlang einer senkrecht zur Strömungsrichtung (32) verlaufenden Richtung (34) begrenzende Mantelfläche (33) mehrere, in Umfangsrichtung des Leitungsteils (30) aufeinanderfolgende und von dem Abgas durchströmbare Durchströmöffnungen (36) aufweist, über welche der Rückführkanal (28) mit dem Frischluftkanal (14) fluidisch verbunden ist.The invention relates to an exhaust gas recirculation device (10) for an internal combustion engine, with a fresh air line (12) which has a fresh air duct (14) through which fresh air to be supplied from at least one combustion chamber of the internal combustion engine can flow, and with at least one exhaust gas recirculation line (24) which contains one of exhaust gas from internal combustion engine has a recirculation channel (28) through which flow can take place, which is fluidically connected to the fresh air channel (14) of the fresh air line (12), whereby the exhaust gas flowing through the recirculation channel (28) can be introduced into the fresh air channel (14), the exhaust gas recirculation line (24) having an in has a line part (30) protruding into the fresh air duct (14), delimiting a longitudinal region (L) of the return duct (28) and tapering in the flow direction (32) of the exhaust gas flowing through the longitudinal region (L), the longitudinal region (L) of which extends along a direction perpendicular to the Flow direction (32) running in direction (34) delimiting M lateral surface (33) has a plurality of through-flow openings (36) which follow one another in the circumferential direction of the line part (30) and through which the exhaust gas can flow and via which the return duct (28) is fluidically connected to the fresh-air duct (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Abgasrückführeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der DE 10 2016 215 873 A1 und der DE 10 2009 053 463 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Abgasrückführeinrichtung fasst eine Frischluftleitung, welche einen von Frischluft durchströmbaren Frischluftkanal aufweist beziehungsweise begrenzt. Die Frischluft ist wenigstens an den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen. Die Abgasrückführeinrichtung umfasst außerdem wenigstens eine Abgasrückführleitung, welche einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Rückführkanal aufweist beziehungsweise begrenzt. Der Rückführkanal ist mit dem Frischluftkanal der Frischluftleitung verbunden, wodurch das den Rückführkanal durchströmende und beispielsweise aus einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine stammende Abgas der Verbrennungskraftmaschine in den Frischluftkanal beziehungsweise in den Frischluftkanal durchströmende Frischluft einleitbar ist. Hierdurch wird das die Rückführleitung durchströmende Abgas rückgeführt.Such an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, is, for example, already DE 10 2016 215 873 A1 and the DE 10 2009 053 463 A1 to be taken as known. The exhaust gas recirculation device includes a fresh air line which has or delimits a fresh air duct through which fresh air can flow. The fresh air is to be supplied at least to the combustion chamber of the internal combustion engine. The exhaust gas recirculation device also includes at least one exhaust gas recirculation line, which has or delimits a recirculation channel through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow. The return duct is connected to the fresh air duct of the fresh air line, as a result of which the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the return duct and originating, for example, from an exhaust tract of the internal combustion engine can be introduced into the fresh air duct or fresh air flowing through the fresh air duct. As a result, the exhaust gas flowing through the return line is recirculated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasrückführeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Abgasrückführung dargestellt werden kann.The object of the present invention is to further develop an exhaust gas recirculation device of the type mentioned at the outset in such a way that a particularly advantageous exhaust gas recirculation can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasrückführeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an exhaust gas recirculation device having the features of claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Abgasrückführeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Abgas besonders vorteilhaft rückgeführt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abgasrückführleitung ein in den Frischluftkanal hineinragendes und beispielsweise separat von der Frischluftleitung ausgebildetes Leitungsteil aufweist, welches einen Längenbereich des Rückführkanals begrenzt und sich in Strömungsrichtung des den Längenbereich durchströmenden Abgases beziehungsweise in Längserstreckungsrichtung des Leitungsteils beziehungsweise des Längenbereichs verjüngt, insbesondere hin zu einem in dem Frischluftkanal beziehungsweise in der Frischluftleitung angeordneten und zum Verdichten der Frischluft ausgebildeten Verdichter. Das Leitungsteil weist eine dem Längenbereich, insbesondere direkt, entlang einer senkrechten Durchströmungsrichtung des den Längenbereich durchströmenden Abgases verlaufenden Richtung begrenzende Mantelfläche auf. Beispielsweise weist der Längenbereich einen von dem Abgas durchströmbaren, kreisrunden Strömungsquerschnitt auf, wobei diesbezüglich vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Strömungsrichtung des den Längenbereich durchströmenden Abgases in axialer Richtung des Strömungsquerschnitts und damit senkrecht zu einer Ebene verläuft, in welche der Strömungsquerschnitt angeordnet ist. Somit verläuft die zuvor genannte Richtung, entlang welcher der Längenbereich durch die Mantelfläche begrenzt ist, in radialer Richtung des Strömungsquerschnitts.In order to further develop an exhaust gas recirculation device of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that the exhaust gas can be recirculated in a particularly advantageous manner, it is provided according to the invention that the exhaust gas recirculation line has a line part which protrudes into the fresh air duct and is designed, for example, separately from the fresh air line and which has a length range of recirculation channel and tapers in the flow direction of the exhaust gas flowing through the longitudinal area or in the direction of longitudinal extension of the line part or the longitudinal area, in particular towards a compressor arranged in the fresh air channel or in the fresh air line and designed for compressing the fresh air. The line part has a lateral surface delimiting the length region, in particular directly, along a direction running perpendicularly through the flow direction of the exhaust gas flowing through the length region. For example, the longitudinal area has a circular flow cross-section through which the exhaust gas can flow, in which respect it is preferably provided that the flow direction of the exhaust gas flowing through the longitudinal area runs in the axial direction of the flow cross-section and thus perpendicular to a plane in which the flow cross-section is arranged. The aforementioned direction, along which the length region is delimited by the lateral surface, thus runs in the radial direction of the flow cross section.

Die Mantelfläche weist mehrere, in um die axiale Richtung des Strömungsquerschnitts verlaufender Umfangsrichtung des Leitungsteils aufeinanderfolgende und dabei voneinander beabstandete sowie von dem Abgas durchströmbare Durchströmöffnungen auf, über welche der Rückführkanal mit dem Frischluftkanal fluidisch verbunden ist. Dies bedeutet, dass das Abgas, welches mittels der Rückführleitung rückgeführt wird, zumindest den Längenbereich entlang der beziehungsweise in die Strömungsrichtung durchströmt und daraufhin schräg oder senkrecht zu der Strömungsrichtung durch die Durchströmöffnungen hindurchströmen und somit aus dem Rückführkanal ausströmen und in den Frischluftkanal einströmen kann. Die Durchströmöffnungen stellen sozusagen eine Perforierung der Mantelfläche dar, wobei durch diese Perforierung und dadurch, dass das Leitungsteil in den Frischluftkanal hineinragt, das Abgas besonders vorteilhaft rückgeführt werden kann. Insbesondere kann durch die Erfindung vermieden werden, dass sich durch die Rückführung des Abgases übermäßig große Flüssigkeitstropen, insbesondere Wassertropfen, bilden, welche zu unerwünschten Effekten oder gar Beschädigungen führen könnten. Dadurch, dass das Leitungsteil in den Frischluftkanal hineinragt, kann der auch als Abgasrückführungskanal bezeichnete Rückführkanal besonders lang geführt beziehungsweise ausgestaltet werden. Insbesondere kann der Rückführkanal bis zu dem Verdichterrad beziehungsweise besonders nahe an das Verdichterrad geführt werden, sodass eine übermäßige Kondensat- beziehungsweise Tropfenbildung in dem Frischluftkanal vermieden werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Verbrennungskraftmaschine als ein Ottomotor ausgebildet ist, denn es wurde gefunden, dass insbesondere bei Ottomotoren eine Abgasrückführung zu einer Kondensatbildung führen kann, welche unerwünschte Effekte haben kann. Eine solche übermäßige Kondensatbildung kann nun durch die Erfindung auf einfache Weise vermieden werden.The lateral surface has a plurality of through-flow openings which follow one another in the circumferential direction of the line part running around the axial direction of the flow cross-section and are spaced apart and through which the exhaust gas can flow, via which the return duct is fluidically connected to the fresh-air duct. This means that the exhaust gas, which is recirculated by means of the recirculation line, flows through at least the longitudinal region along or in the direction of flow and then can flow through the through-flow openings at an angle or perpendicular to the direction of flow and can thus flow out of the recirculation duct and flow into the fresh air duct. The through-flow openings represent, so to speak, a perforation of the lateral surface, with the exhaust gas being able to be recirculated particularly advantageously through this perforation and because the line part protrudes into the fresh-air duct. In particular, the invention can prevent excessively large drops of liquid, in particular drops of water, from forming as a result of the recirculation of the exhaust gas, which could lead to undesirable effects or even damage. Due to the fact that the line part protrudes into the fresh air duct, the recirculation duct, also referred to as the exhaust gas recirculation duct, can be made particularly long or configured. In particular, the return duct can be routed up to the compressor wheel or particularly close to the compressor wheel, so that an excessive formation of condensate or droplets in the fresh air duct can be avoided. This is particularly advantageous when the internal combustion engine is designed as an Otto engine, because it was found that exhaust gas recirculation can lead to the formation of condensate, particularly in Otto engines, which can have undesirable effects. Such an excessive formation of condensate can now be avoided in a simple manner by the invention.

Das Einströmen des Abgases aus dem Rückführkanal in den Frischluftkanal wurde auch als AGR-Einströmung bezeichnet. Es wurde ferner gefunden, dass aus der AGR-Einströmung Radialkräfte entstehen können, welche nun durch die Erfindung besonders gering gehalten werden können. Außerdem kann eine besonders vorteilhafte Verteilung, insbesondere Gleichverteilung, des rückgeführten Abgases an dem Verdichterrad, insbesondere an dessen Eintritt, auf kostengünstige Weise geschaffen werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen kann eine Verkokung eines Verdichtergehäuses durch das rückgeführte Abgas zumindest reduziert werden. Das Verdichtergehäuse ist Bestandteil eines Verdichters, welches das Verdichtergehäuse und das Verdichterrad aufweist. Das Verdichterrad ist beispielsweise drehbar in dem Verdichtergehäuse aufgenommen und dazu ausgebildet, die Frischluft zu verdichten. Beispielsweise ist der Verdichter Bestandteil eines Abgasturboladers. Der Abgasturbolader kann eine Turbine aufweisen, welche ein von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbares Turbinenrad umfassen kann. Dabei kann das Verdichterrad beispielsweise von dem Turbinenrad angetrieben werden.The inflow of the exhaust gas from the return duct into the fresh air duct was also referred to as EGR inflow. It was also found that radial forces can arise from the EGR inflow, which can now be kept particularly low by the invention. In addition, a particularly advantageous distribution, in particular equal distribution, of the recirculated exhaust gas on the compressor wheel, in particular at its inlet, can be created in a cost-effective manner. Compared to conventional solutions, coking of a compressor housing due to the recirculated exhaust gas can at least be reduced. The compressor housing is part of a compressor, which has the compressor housing and the compressor wheel. The compressor wheel is rotatably accommodated in the compressor housing, for example, and is designed to compress the fresh air. For example, the compressor is part of an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger can have a turbine, which can include a turbine wheel that can be driven by the exhaust gas of the internal combustion engine. The compressor wheel can be driven by the turbine wheel, for example.

Beispielsweise ist das Leitungsteil kegelförmig oder kegelstumpfförmig und somit in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Kegel beziehungsweise der Kegelstumpf zentral in der Frischluftleitung vor dem Verdichterrad positioniert ist, insbesondere derart, dass eine beziehungsweise die Längsmittelachse des Leitungsteils, insbesondere des Kegels beziehungsweise Kegelstumpfs, mit einer Drehachse zusammenfällt, um welche das Verdichterrad relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar ist. Hierdurch kann eine besonders verlustarme Führung der Frischluft durch den Frischluftkanal gewährleistet werden. Mit anderen Worten können übermäßige, durch das Leitungsteil bewirkbar oder bewirkte Verluste vermieden werden. For example, the line part is conical or truncated and thus in the form of a truncated cone. It is preferably provided that the cone or the truncated cone is positioned centrally in the fresh air line in front of the compressor wheel, in particular in such a way that one or the longitudinal center axis of the line part, in particular of the cone or truncated cone, coincides with an axis of rotation about which the compressor wheel rotates relative to the compressor housing is rotatable. In this way, a particularly low-loss routing of the fresh air through the fresh air duct can be ensured. In other words, excessive losses that can be caused or are caused by the line part can be avoided.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Eine von der Frischluft und von dem in den Frischluftkanal eingeleiteten Abgas zurückzulegende Strecke, die sich von einer Einleitstelle, an welcher das Abgas mittels der Abgasrückführleitung in den Frischluftkanal eingeleitet wird, bis zu dem Verdichterrad erstreckt, wird auch als Mischstrecke, Mischungsstrecke oder Mischungslänge bezeichnet, wobei sich entlang der Mischungslänge das rückgeführte Abgas mit der Frischluft vermischen kann. Dabei kann es, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, entlang der Mischungslänge zu einer Kondensatbildung kommen. Es wurde gefunden, dass jegliche Minimierung oder Reduzierung der Mischungslänge in der auch als Reinluftleitung bezeichneten Frischluftleitung stets zu einem oder mehreren der folgenden Probleme führen kann:

- Radialkräfte am Verdichterrad
- ungleichmäßige Einströmung und somit Reduzierung des Wirkungsgrads des Verdichters
- akustische Auffälligkeiten seitens Strömungsrauschen
- Erhöhung Neigung der Verdichterverkokung
- erhöhte Anforderung eines gekühlten Verdichtergehäuses

The invention is based in particular on the following findings: A route to be covered by the fresh air and the exhaust gas introduced into the fresh air duct, which extends from an introduction point at which the exhaust gas is introduced into the fresh air duct by means of the exhaust gas recirculation line to the compressor wheel also referred to as a mixing section, mixing section or mixing length, the recirculated exhaust gas being able to mix with the fresh air along the mixing length. If no appropriate countermeasures are taken, condensate can form along the length of the mixture. It has been found that any minimization or reduction of the mixing length in the fresh air line, also known as the clean air line, can always lead to one or more of the following problems:

- Radial forces on the compressor wheel
- Uneven inflow and thus reduction in the efficiency of the compressor
- Acoustic abnormalities due to flow noise
- Increased tendency of compressor coking
- Increased requirement for a cooled compressor housing

Die zuvor genannten Probleme können nun durch die Erfindung vermieden werden. Durch das Leitungsteil, insbesondere durch den Kegel beziehungsweise Kegelstumpf, kann beispielsweise eine zumindest nahezu rotationssymmetrische, radiale Einleitung des rückzuführenden Abgases in den Frischluftkanal erfolgen, wodurch Radialkräfte am Verdichterrad zumindest besonders gering gehalten oder gar vermieden werden können.The problems mentioned above can now be avoided by the invention. Through the line part, in particular through the cone or truncated cone, an at least almost rotationally symmetrical, radial introduction of the exhaust gas to be recirculated into the fresh air duct can take place, whereby radial forces on the compressor wheel can be kept at least particularly low or even avoided.

Da sich das Leitungsteil in Strömungsrichtung des den Längenbereich durchströmenden Abgases verjüngt, ist beispielsweise das Leitungsteil, insbesondere außenumfangsseitig und/oder innenumfangsseitig, konusförmig ausgebildet. Mit anderen Worten kann das Leitungsteil beispielsweise, insbesondere außenumfangsseitig und/oder innenumfangsseitig, als ein Konus ausgebildet sein. Durch Verwendung des Leitungsteils, insbesondere des Konus, können sowohl dann, wenn Abgas rückgeführt wird, als auch dann, wenn eine Abgasrückführung unterbleibt, übermäßige, durch das Leitungsteil bewirkte Verluste, insbesondere Strömungsverluste, der Frischluft vermieden werden, sodass eine besonders hohe Leistungsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine darstellbar ist. Das zuvor genannte Strömungsrauschen kann im Bereich einer Wand aufgrund von dort auftretenden Rückströmungen entstehen. Im Strömungsinneren gibt es jedoch keine Rückströmung, sodass ein solches Strömungsrauschen durch die Erfindung vermieden werden kann. Beispielsweise aufgrund einer Einleitung des rückzuführenden Abgases in einem Verdichterradinneren wird ein übermäßiger Kontakt zwischen dem eine hohe Temperatur aufweisenden, rückzuführenden Abgas und dem Verdichtergehäuse in einem Rotorbereich vermieden, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine Bauteiltemperaturreduzierung des Verdichtergehäuses erreicht werden kann, wodurch eine Verdichterverkokung vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Aufgrund dieser reduzierten Neigung zur Verkokung ist eine übermäßige Kühlung des Abgasturboladers beziehungsweise des Verdichters nicht erforderlich, und eine Kühlung einer Rumpfkruppe des Verdichters beziehungsweise des Turboladers und dabei beispielsweise eines Verdichteraustrittdiffusors ist ausreichend, sodass eine übermäßig kostenintensive Verdichtergehäusekühlung vermieden werden kann.Since the line part tapers in the direction of flow of the exhaust gas flowing through the longitudinal region, the line part is, for example, conical, in particular on the outer and/or inner peripheral side. In other words, the line part can be designed as a cone, for example, in particular on the outer circumference and/or on the inner circumference. By using the line part, in particular the cone, excessive losses caused by the line part, in particular flow losses, of the fresh air can be avoided both when exhaust gas is recirculated and when exhaust gas recirculation is not carried out, so that a particularly high performance of the internal combustion engine is representable. The aforementioned flow noise can occur in the area of a wall due to backflows occurring there. However, there is no backflow inside the flow, so that such flow noise can be avoided by the invention. For example, due to the introduction of the exhaust gas to be recirculated into a compressor wheel interior, excessive contact between the high-temperature exhaust gas to be recirculated and the compressor housing in a rotor area is avoided, so that compared to conventional solutions, a component temperature reduction of the compressor housing can be achieved, whereby compressor coking is avoided or can at least be kept low. Due to this reduced tendency to coking, excessive cooling of the exhaust gas turbocharger or the compressor is not necessary, and cooling of a rump of the compressor or the turbocharger and, for example, a compressor rear outlet diffuser is sufficient so that excessively costly compressor casing cooling can be avoided.

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.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasrückführeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs; und
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Abgasrückführeinrichtung.

The drawing shows in:

1 a detail of a schematic sectional view of a first embodiment of an exhaust gas recirculation device according to the invention for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle; and
2 a detail of a schematic sectional view of a second embodiment of the exhaust gas recirculation device.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehenElements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine erste Ausführungsform einer Abgasrückführeinrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Während ihres befeuerten Betriebs stellt die auch als Verbrennungsmotor bezeichnete und zum Antreiben des beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine Abgas bereit, welche einen Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine durchströmt. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine auch einen als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt auf, welcher von Frischluft durchströmbar ist. Die Frischluft wird wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Während des befeuerten Betriebs wird der Brennraum mit der Frischluft und mit Kraftstoff, insbesondere mit flüssigem Kraftstoff, versorgt, sodass ein die Frischluft und den Kraftstoff umfassendes Gemisch gebildet wird. Das Gemisch wird im Brennraum verbrannt, woraus das Abgas resultiert. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird zumindest ein Teil des Abgases mittels der Abgasrückführeinrichtung 10 von dem Abgastrakt zu den Ansaugtrakt rückgeführt und in den Ansaugtrakt eingeleitet. Dabei weist die Abgasrückführeinrichtung 10 eine Frischluftleitung 12 auf, welche ein Bestandteil des Ansaugtrakts ist. Die Frischluftleitung 12 umfasst beziehungsweise begrenzt einen von der Frischluft durchströmbaren Frischluftkanal 14. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a first embodiment of an exhaust gas recirculation device 10 for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. During its fired operation, the internal combustion engine, also referred to as an internal combustion engine and designed to drive the internal combustion engine, for example as a motor vehicle, in particular as a passenger car, provides exhaust gas, which flows through an exhaust tract of the internal combustion engine. The internal combustion engine also has an intake tract, referred to as the intake tract, through which fresh air can flow. The fresh air is supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine. During fired operation, the combustion chamber is supplied with the fresh air and with fuel, in particular with liquid fuel, so that a mixture comprising the fresh air and the fuel is formed. The mixture is burned in the combustion chamber, resulting in the exhaust gas. As will be explained in more detail below, at least part of the exhaust gas is recirculated from the exhaust tract to the intake tract by means of the exhaust gas recirculation device 10 and introduced into the intake tract. The exhaust gas recirculation device 10 has a fresh air line 12 which is part of the intake tract. The fresh air line 12 includes or delimits a fresh air duct 14 through which the fresh air can flow.

Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem wenigstens einen Abgasturbolader auf, welcher eine Turbine und einen Verdichter umfasst. Die Turbine umfasst ein Turbinengehäuse und ein drehbar in dem Turbinengehäuse angeordnetes Turbinenrad, welches in dem Abgastrakt angeordnet und von dem Abgas antreibbar ist. Der in 1 mit 16 bezeichnete Verdichter umfasst ein Verdichtergehäuse 18 und ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Verdichterrad 20, welches drehbar in dem Verdichtergehäuse 18 angeordnet und demzufolge um eine Drehachse 22 relativ zu dem Verdichtergehäuse 18 drehbar ist. Dabei ist das Verdichterrad 20 von dem Turbinenrad antreibbar. Durch Antreiben des Verdichterrads 20 wird mittels des Verdichterrads 20 die den Frischluftkanal 14 durchströmende Luft verdichtet. Es ist erkennbar, dass das Verdichterrad 20 in dem Frischluftkanal 14 angeordnet ist, welcher zumindest teilweise von der Frischluftleitung 12 begrenzt ist.The internal combustion engine also has at least one exhaust gas turbocharger, which includes a turbine and a compressor. The turbine comprises a turbine housing and a turbine wheel which is arranged rotatably in the turbine housing and which is arranged in the exhaust gas tract and can be driven by the exhaust gas. the inside 1 Compressor designated 16 comprises a compressor housing 18 and an in 1 Compressor wheel 20, shown particularly schematically, which is arranged rotatably in the compressor housing 18 and is therefore rotatable about an axis of rotation 22 relative to the compressor housing 18. The compressor wheel 20 can be driven by the turbine wheel. By driving the compressor wheel 20 , the air flowing through the fresh air duct 14 is compressed by means of the compressor wheel 20 . It can be seen that the compressor wheel 20 is arranged in the fresh air duct 14 which is at least partially delimited by the fresh air line 12 .

Die Abgasrückführeinrichtung 10 umfasst außerdem eine Abgasrückführleitung 24, welche von dem rückzuführenden Abgas durchströmbar ist. Die Abgasrückführeinrichtung 10 kann zumindest ein Abgasrückführleitungsteil aufweisen, welches separat von der Frischluftleitung 12 ausgebildet und mechanisch sowie vorzugsweise fluidisch mit der Frischluftleitung 12 verbunden sein kann. Die Abgasrückführleitung 24 kann alternativ oder zusätzlich einen Leitungsbereich 26 aufweisen, welcher vorliegend einstückig mit der Frischluftleitung 12 ausgebildet ist. Der Leitungsbereich 26 ist vorliegend beispielsweise ein Anschlussstutzen, insbesondere der Frischluftleitung 12, wobei das zuvor genannte Abgasrückführleitungsteil mittels des Anschlussstutzens mechanisch und fluidisch mit der Frischluftleitung 12 verbunden werden kann.The exhaust gas recirculation device 10 also includes an exhaust gas recirculation line 24 through which the exhaust gas to be recirculated can flow. The exhaust gas recirculation device 10 can have at least one exhaust gas recirculation line part, which can be configured separately from the fresh air line 12 and can be mechanically and preferably fluidly connected to the fresh air line 12 . The exhaust gas recirculation line 24 can alternatively or additionally have a line area 26 which is formed in one piece with the fresh air line 12 in the present case. The line area 26 is present, for example, a connection piece, in particular the fresh air line 12, wherein the aforementioned exhaust gas recirculation line part can be mechanically and fluidically connected to the fresh air line 12 by means of the connection piece.

Die Abgasrückführleitung 24 weist einen von dem rückzuführenden Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Rückführkanal 28 auf, welcher teilweise in dem Anschlussstutzen verläuft beziehungsweise durch den Anschlussstutzen (Leitungsbereich 26), insbesondere direkt, gebildet beziehungsweise begrenzt sein kann. Der Rückführkanal 28 ist fluidisch mit dem Frischluftkanal 14 verbunden, wodurch das den Rückführkanal 28 durchströmende Abgas aus dem Rückführkanal 28 ausströmen und in den Frischluftkanal 14 einströmen kann. Hierdurch ist das den Rückführkanal 28 durchströmende Abgas in den Frischluftkanal 14 einleitbar und somit rückführbar.The exhaust gas recirculation line 24 has a recirculation channel 28 through which the exhaust gas to be recirculated from the internal combustion engine can flow, which partially runs in the connection piece or can be formed or delimited, in particular directly, by the connection piece (line region 26). The return duct 28 is fluidically connected to the fresh air duct 14 , as a result of which the exhaust gas flowing through the return duct 28 can flow out of the return duct 28 and into the fresh air duct 14 . As a result, the exhaust gas flowing through the return duct 28 can be introduced into the fresh air duct 14 and thus returned.

Um nun das Abgas besonders vorteilhaft rückführen zu können, weist die Abgasrückführleitung 24 ein in den Frischluftkanal 14 hineinragendes, einen Leitungsbereich L des Rückführkanals 28 begrenzendes und sich in Strömungsrichtung des den Leitungsbereich L durchströmenden Abgases verjüngendes Leitungsteil 30 auf, welches sich zu dem Verdichterrad 20 hin verjüngt. Die Strömungsrichtung des den Leitungsbereich L durchströmenden Abgases ist in 1 durch einen Pfeil 32 veranschaulicht und verläuft dabei in Längserstreckungsrichtung des Leitungsteils 30. Das Leitungsteil 30 weist eine den Leitungsbereich L entlang einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden und in 1 durch einen Doppelpfeil 34 veranschaulichten Richtung begrenzenden Mantelfläche M auf, welche mehrere, zumindest in Umfangsrichtung des Leitungsteils 30 aufeinanderfolgende, und voneinander beabstandete und von dem Abgas durchströmbare Durchströmöffnungen 36 aufweist. Über die Durchströmöffnungen 36 ist der Rückführkanal 28 fluidisch mit dem Frischluftkanal 14 verbunden.In order to be able to recirculate the exhaust gas in a particularly advantageous manner, the exhaust gas recirculation line 24 has a line part 30 delimiting a line area L of the return channel 28 and tapering in the flow direction of the exhaust gas flowing through the line area L, which line part tapers towards the compressor wheel 20 . The flow direction of the exhaust gas flowing through the line area L is in 1 illustrated by an arrow 32 and runs in the longitudinal direction of the line part 30. The line part 30 has a line region L along a direction perpendicular to the flow direction and in 1 by a double arrow 34 which delimits the lateral surface M, which has a plurality of flow openings 36 which follow one another at least in the circumferential direction of the line part 30 and are spaced apart and through which the exhaust gas can flow. The return duct 28 is fluidically connected to the fresh air duct 14 via the through-flow openings 36 .

Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist das Leitungsteil 30 eine Spitze S auf, an welcher das Leitungsteil 30 endet. Die Spitze S ist dabei dem Verdichterrad 20 zugewandt. Beispielsweise liegt die Spitze S auf der Drehachse 22.At the in 1 shown first embodiment, the line part 30 has a tip S, at which the line part 30 ends. In this case, the tip S faces the compressor wheel 20 . For example, the tip S lies on the axis of rotation 22.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Abgasrückführeinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist das Leitungsteil 30 beispielsweise zumindest im Wesentlichen konusförmig, kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei eine Längsmittelachse 38 des Leitungsteils 30 mit der Drehachse 22 des Verdichterrads 20 zusammenfällt. Dabei ist das Leitungsteil 30 bei der zweiten Ausführungsform bezüglich der Längsmittelachse 38 beziehungsweise bezüglich der Drehachse 22 rotationssymmetrisch ausgebildet. Außerdem weist das Leitungsteil 30 bei der zweiten Ausführungsform an seinem in dem Frischluftkanal 14 angeordneten und dem Verdichterrad 20 zugewandten Ende E eine Stirnseite 40 mit genau einer weiteren, von dem Abgas aus dem Rückführkanal 28 durchströmbaren Durchströmöffnung 42 auf. Hierdurch kann das Abgas besonders vorteilhaft rückgeführt werden. Das Leitungsteil 30 kann einstückig mit dem Leitungsbereich 26 und/oder einstückig mit der Frischluftleitung 12 ausgebildet sein, oder das Leitungsteil 30 ist separat von dem Leitungsbereich 26 und/oder separat von der Frischluftleitung 12 ausgebildet. 2 shows a second embodiment of the exhaust gas recirculation device 10. In the second embodiment, the line part 30 is, for example, at least essentially conical, conical or truncated, with a longitudinal center axis 38 of the line part 30 coinciding with the axis of rotation 22 of the compressor wheel 20. In the second embodiment, the line part 30 is designed to be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal center axis 38 or with respect to the axis of rotation 22 . In addition, in the second embodiment, line part 30 has, at its end E located in fresh air duct 14 and facing compressor impeller 20 , an end face 40 with exactly one further throughflow opening 42 through which exhaust gas from return duct 28 can flow. As a result, the exhaust gas can be recirculated in a particularly advantageous manner. The line part 30 can be formed in one piece with the line area 26 and/or in one piece with the fresh air line 12 , or the line part 30 is formed separately from the line area 26 and/or separately from the fresh air line 12 .

Bezugszeichenlistereference list

1010: Abgasrückführeinrichtungexhaust gas recirculation device
1212: Frischluftleitungfresh air line
1414: Frischluftkanalfresh air duct
1616: Verdichtercompressor
1818: Verdichtergehäusecompressor housing
2020: Verdichterradcompressor wheel
2222: Drehachseaxis of rotation
2424: Abgasrückführleitungexhaust gas recirculation line
2626: Leitungsbereichline area
2828: Rückführkanalreturn channel
3030: Leitungsteilline part
3232: Pfeilarrow
3434: Doppelpfeildouble arrow
3636: Durchströmöffnungenflow openings
3838: Längsmittelachselongitudinal central axis
4040: Stirnseiteface
4242: Durchströmöffnungflow opening
EE: Endeend
LL: Längenbereichlength range
MM: Mantelflächelateral surface
SS: Spitzetop

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016215873 A1 [0002]
DE 102009053463 A1 [0002]

Claims

Exhaust gas recirculation device (10) for an internal combustion engine, with a fresh air line (12) which has a fresh air duct (14) through which fresh air to be supplied from at least one combustion chamber of the internal combustion engine can flow, and with at least one exhaust gas recirculation line (24) which has a recirculation duct ( 28), which is fluidically connected to the fresh air duct (14) of the fresh air line (12), whereby the exhaust gas flowing through the return duct (28) can be introduced into the fresh air duct (14), characterized in that the exhaust gas recirculation line (24) has a line part (30) protruding into the fresh air duct (14), delimiting a longitudinal region (L) of the return duct (28) and tapering in the flow direction (32) of the exhaust gas flowing through the longitudinal region (L), the longitudinal region (L) of which extends along a direction perpendicular to the flow direction (32) running direction (34) delimiting Mante The oil surface (33) has a plurality of flow openings (36) which follow one another in the circumferential direction of the line part (30) and through which the exhaust gas can flow and via which the return duct (28) is fluidically connected to the fresh air duct (14).

Exhaust gas recirculation device (10) after claim 1 , characterized in that the line part (30) is cone-shaped or cone-shaped or truncated cone-shaped.

Exhaust gas recirculation device (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the line part (30) at its end (E) arranged in the fresh air duct (14) has an end face (40) or tip (S) with a further through-flow opening (42) through which the exhaust gas can flow.

Exhaust gas recirculation device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a longitudinal center axis (38) of the line part (30) coincides with an axis of rotation (22) of a compressor wheel (20) designed to compress the fresh air from the fresh air line (12).

Exhaust gas recirculation device (10) after claim 4 , characterized in that the line part (30) is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal central axis (38).

Exhaust gas recirculation device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow openings (36) are distributed uniformly in the circumferential direction of the line part (30).