DE102021001581B4 - Burner for a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Brenner (42) für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt (26), mit:- einer Brennkammer (58), in welcher ein Luft und einen flüssigen Brennstoff umfassenden Gemisch zu zünden und dadurch zu verbrennen ist,- einer von einem ersten Teil der Luft durchströmbaren und eine drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkenden, inneren Drallkammer (62), welche eine von dem die innere Drallkammer (62) durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, erste Ausströmöffnung (64) aufweist, über welche der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer (62) abführbar ist,- einem wenigstens eine von dem flüssigen Brennstoff durchströmbare und in der inneren Drallkammer (62) angeordnete Austrittsöffnung (70) aufweisenden Einbringelement (66, 204), mittels welchem der Brennstoff über die Austrittsöffnung (70) in die innere Drallkammer (62) einbringbar ist, deren erste Ausströmöffnung (64) auch von dem über die Austrittsöffnung (70) aus dem Einbringelement (66, 204) ausgetretenen und dadurch in die innere Drallkammer (62) eingebrachten Brennstoff durchströmbar ist, und- einer zumindest einen Längenbereich der inneren Drallkammer (62) in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer (62) umgebenden, von einem zweiten Teil der Luft durchströmbaren und eine drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkenden, äußeren Drallkammer (76), welche eine von dem die äußere Drallkammer (76) durchströmenden zweiten Teil der Luft, von dem die erste Ausströmöffnung (64) durchströmenden Brennstoff und von dem die innere Drallkammer (62) und die erste Ausströmöffnung (64) durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, zweite Ausströmöffnung (80) aufweist, über welche die Teile der Luft und der Brennstoff in die Brennkammer (58) einleitbar sind, wobei das Einbringelement (66) als eine eine Längserstreckungsrichtung aufweisende Lanze ausgebildet ist, in deren in Umfangsrichtung der Lanze verlaufender, außenumfangsseitiger Mantelfläche (148) die Austrittsöffnung (70) ausgebildet ist, deren Durchgangsrichtung, entlang welcher die Austrittsöffnung (70) von dem Brennstoff durchströmbar ist, schräg oder senkrecht zur Längserstreckungsrichtung verläuft.Burner (42) for an exhaust gas tract (26) through which exhaust gas from an internal combustion engine (12) of a motor vehicle can flow, with: - a combustion chamber (58), in which a mixture comprising air and a liquid fuel is to be ignited and thereby burned, - one an inner swirl chamber (62) through which a first part of the air can flow and which causes a swirl-shaped flow of the first part of the air, which has a first outflow opening (64) through which the first part of the air flowing through the inner swirl chamber (62) can flow, via which the first part of the air can be removed from the inner swirl chamber (62); the outlet opening (70) can be introduced into the inner swirl chamber (62), the first outflow opening (64) of which also contains the fuel that has exited the insertion element (66, 204) via the outlet opening (70) and is thereby introduced into the inner swirl chamber (62). can be flowed through, and - an outer swirl chamber (76) which surrounds at least one length region of the inner swirl chamber (62) in the circumferential direction of the inner swirl chamber (62), through which a second part of the air can flow and which causes a swirl-shaped flow of the second part of the air a second outflow opening which can be flowed through by the second part of the air flowing through the outer swirl chamber (76), by the fuel flowing through the first outflow opening (64) and by the first part of the air flowing through the inner swirl chamber (62) and the first outflow opening (64). (80), via which the parts of the air and the fuel can be introduced into the combustion chamber (58), the introduction element (66) being designed as a lance having a longitudinal direction of extension, in the outer peripheral surface (148) of which runs in the circumferential direction of the lance ) the outlet opening (70) is formed, the passage direction of which, along which the fuel can flow through the outlet opening (70), runs obliquely or perpendicularly to the longitudinal direction.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Brenner.The invention relates to a burner for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle can flow. The invention further relates to a motor vehicle with such a burner.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau sind Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen und Abgasanlagen bekannt, die auch als Abgastrakte bezeichnet werden. Der jeweilige Abgastrakt ist von Abgas der jeweiligen, auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine durchströmbar. In einigen Betriebszuständen oder Betriebssituationen der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine kann eine hohe Temperatur des Abgases wünschenswert sein, um beispielsweise eine im Abgastrakt angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung schnell aufheizen und/oder warmhalten zu können, wobei jedoch in diesen Betriebszuständen oder Betriebssituationen die Temperatur des Abgases nur unzureichend hoch ist.Motor vehicles with internal combustion engines and exhaust systems, which are also referred to as exhaust tracts, are known from the general state of the art and in particular from series vehicle construction. Exhaust gas from the respective internal combustion engine, also known as an internal combustion engine, can flow through the respective exhaust gas tract. In some operating states or operating situations of the respective internal combustion engine, a high temperature of the exhaust gas may be desirable in order, for example, to be able to quickly heat up and/or keep warm an exhaust gas aftertreatment device arranged in the exhaust tract, although in these operating states or operating situations the temperature of the exhaust gas is only insufficiently high.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Brenner für einen Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Brenner zu schaffen, sodass wenigstens eine Komponente des Abgastrakts besonders schnell und effizient aufgeheizt werden kann.The object of the present invention is therefore to create a burner for an exhaust tract of a motor vehicle and a motor vehicle with such a burner, so that at least one component of the exhaust tract can be heated particularly quickly and efficiently.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a burner with the features of patent claim 1 and by a motor vehicle with the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with useful developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein Brenner ist für einen von Abgas einer auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt vorgesehen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen und ganz vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildet sein kann, in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine und den Abgastrakt aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einem oder mehreren Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Abgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen und in den Abgastrakt einströmen und in der Folge den Abgastrakt durchströmen, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird. In dem Abgastrakt kann wenigstens eine Komponente wie beispielsweise ein Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet sein. Bei dem Abgasnachbehandlungselement handelt es sich beispielsweise um einen Katalysator, insbesondere um einen SCR-Katalysator, wobei beispielsweise mittels des SCR-Katalysators eine selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch unterstützbar und/oder bewirkbar ist. Bei der selektiven katalytischen Reduktion werden in Abgas etwaig enthaltene Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt, indem bei der selektiven katalytischen Reduktion die Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren. Das Ammoniak wird beispielsweise von einem insbesondere flüssigen Reduktionsmittel bereitgestellt. Ferner kann das Abgasnachbehandlungselement ein Partikelfilter, insbesondere ein Dieselpartikelfilter, sein oder umfassen, mittels welchem in Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können.A burner is provided for an exhaust gas tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle, also known as an internal combustion engine, can flow. This means that the motor vehicle, which can preferably be designed as a motor vehicle and most preferably as a passenger car, has the internal combustion engine and the exhaust tract in its fully manufactured state and can be driven by the internal combustion engine. During fired operation of the internal combustion engine, combustion processes take place in the internal combustion engine, in particular in at least one or more combustion chambers of the internal combustion engine, resulting in the exhaust gas from the internal combustion engine. The exhaust gas can flow out of the respective combustion chamber and flow into the exhaust tract and subsequently flow through the exhaust tract, which is also referred to as the exhaust system. At least one component, such as an exhaust gas aftertreatment element for aftertreating the exhaust gas, can be arranged in the exhaust gas tract. The exhaust gas aftertreatment element is, for example, a catalytic converter, in particular an SCR catalytic converter, whereby, for example, a selective catalytic reduction (SCR) can be catalytically supported and/or brought about by means of the SCR catalytic converter. During the selective catalytic reduction, any nitrogen oxides contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas by reacting the nitrogen oxides with ammonia to form nitrogen and water during the selective catalytic reduction. The ammonia is provided, for example, by a particularly liquid reducing agent. Furthermore, the exhaust gas aftertreatment element can be or comprise a particle filter, in particular a diesel particle filter, by means of which particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas.
Der Brenner weist eine Brennkammer auf, in welcher ein Gemisch, welches Luft und einen flüssigen Brennstoff umfasst, gezündet und dadurch verbrannt werden kann. Durch das Verbrennen des Gemisches wird, insbesondere der Brennkammer, Abgas des Brenners erzeugt, dessen Abgas auch als Brennerabgas bezeichnet wird. Das Brennerabgas kann beispielsweise aus der Brennerkammer ausströmen und in den Abgastrakt einströmen, insbesondere an einer Einleitstelle, die beispielsweise in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine stromauf der Komponente angeordnet ist. In der Folge kann das Brennerabgas beispielsweise die Komponente durchströmen, wodurch die Komponente aufgeheizt, das heißt erwärmt werden kann. Ferner ist es denkbar, dass das Brennerabgas aus der Brennerkammer ausströmen und in den Abgastrakt einströmen und dadurch mit dem den Abgastrakt durchströmenden Abgas der Verbrennungskraftmaschine und/oder mit einem den Abgastrakt durchströmenden Gas vermischt wird, wodurch das Abgas der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Gas erwärmt wird. Mit anderen Worten kann hierdurch eine besonders hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Gases realisiert werden. Durch die hohe Abgastemperatur kann die Komponente erwärmt werden, da das Abgas beziehungsweise das Gas durch die Komponente hindurchströmt. Somit wird beispielsweise das Abgas aus der Brennkammer an der zuvor genannten Einleitstelle in den Abgastrakt und somit in das den Abgastrakt durchströmende Abgas beziehungsweise Gas eingeleitet. Beispielsweise ist in der Brennkammer eine, insbesondere elektrisch betreibbare, Zündeinrichtung angeordnet, mittels welcher beispielsweise, insbesondere in der Brennkammer und/oder unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise dem Strom, wenigstens ein Zündfunke zum Zünden des Gemisches bereitstellbar, das heißt erzeugbar ist. Die Zündeinrichtung ist beispielsweise eine Glühkerze oder aber eine Zündkerze.The burner has a combustion chamber in which a mixture comprising air and a liquid fuel can be ignited and thereby burned. The combustion of the mixture produces exhaust gas from the burner, in particular from the combustion chamber, the exhaust gas of which is also referred to as burner exhaust gas. The burner exhaust gas can, for example, flow out of the burner chamber and flow into the exhaust tract, in particular at an introduction point which is arranged, for example, upstream of the component in the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract. As a result, the burner exhaust gas can flow through the component, for example, whereby the component nente heated, that is, can be heated. Furthermore, it is conceivable that the burner exhaust gas flows out of the burner chamber and flows into the exhaust gas tract and is thereby mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust gas tract and/or with a gas flowing through the exhaust gas tract, whereby the exhaust gas of the internal combustion engine or the gas is heated. In other words, a particularly high temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine or of the gas, also referred to as exhaust gas temperature, can be achieved in this way. Due to the high exhaust gas temperature, the component can be heated because the exhaust gas or gas flows through the component. Thus, for example, the exhaust gas from the combustion chamber is introduced into the exhaust tract at the aforementioned introduction point and thus into the exhaust gas or gas flowing through the exhaust tract. For example, an ignition device, in particular an electrically operable one, is arranged in the combustion chamber, by means of which, for example, in particular in the combustion chamber and/or using electrical energy or current, at least one ignition spark for igniting the mixture can be provided, that is to say can be generated. The ignition device is, for example, a glow plug or a spark plug.
Der Brenner weist eine von einem ersten Teil der das Gemisch bildenden Luft durchströmbare und eine drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkende, innere Drallkammer auf, welche somit vorzugsweise in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromauf der Brennkammer angeordnet ist. Die innere Drallkammer weist, insbesondere genau, eine von dem die innere Drallkammer durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, erste Ausströmöffnung auf, über welche der die erste Ausströmöffnung durchströmende, erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer abführbar und beispielsweise in die Brennkammer einleitbar ist. Unter dem Merkmal, dass die innere Drallkammer eine drallförmige Strömung des die innere Drallkammer durchströmenden ersten Teils der Luft bewirkt beziehungsweise bewirken kann, ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Teil der Luft in der Drallkammer drallförmig durchströmt, mithin zumindest einen Längenbereich der Drallkammer drallförmig durchströmt und/oder der erste Teil der Luft erst zumindest in einem stromab der inneren Drallkammer und außerhalb der inneren Drallkammer angeordneten, ersten Strömungsbereich, welcher beispielsweise in der Brennkammer angeordnet ist, seine drallförmige Strömung auf. Insbesondere ist es denkbar, dass der erste Teil der Luft über die erste Ausströmöffnung drallförmig aus der inneren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, sodass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass der erste Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist.The burner has an inner swirl chamber through which a first part of the air forming the mixture can flow and which causes a swirl-shaped flow of the first part of the air, which is therefore preferably arranged upstream of the combustion chamber in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. The inner swirl chamber has, in particular, a first outflow opening through which the first part of the air flowing through the inner swirl chamber can flow, via which the first part of the air flowing through the first outflow opening can be removed from the inner swirl chamber and, for example, introduced into the combustion chamber. The feature that the inner swirl chamber causes or can cause a swirl-shaped flow of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber is to be understood in particular as meaning that the first part of the air flows in a swirl-shaped manner in the swirl chamber, and therefore flows in a swirl-shaped manner through at least a length region of the swirl chamber and/or the first part of the air only has its swirl-shaped flow at least in a first flow region arranged downstream of the inner swirl chamber and outside the inner swirl chamber, which is arranged, for example, in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the first part of the air flows out of the inner swirl chamber in a swirl shape via the first outflow opening and/or flows in a swirl shape into the combustion chamber, so that it is very preferably provided that the first part of the air flows in a swirl shape at least in the combustion chamber having.
Der Brenner weist außerdem ein Einbringelement auf, welches wenigstens oder genau eine von dem flüssigen Brennstoff durchströmbare Austrittsöffnung aufweist. Die Austrittsöffnung ist in der inneren Drallkammer angeordnet, sodass das Einbringelement beziehungsweise ein von dem flüssigen Brennstoff durchströmbarer Kanal des Einbringelements über die Austrittsöffnung in die innere Drallkammer mündet. Mittels des Einbringelements ist der die Austrittsöffnung durchströmende Brennstoff über die Austrittsöffnung, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer einbringbar, sodass die erste Ausströmöffnung auch von dem flüssigen, über die Austrittsöffnung aus dem Einbringelement ausgetretenen und dadurch, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer eingebrachten Brennstoff durchströmbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass der erste Teil der Luft und der Brennstoff entlang einer gemeinsamen, ersten Strömungsrichtung die erste Ausströmöffnung durchströmen und dadurch aus der inneren Drallkammer ausströmen können.The burner also has an insertion element which has at least or exactly one outlet opening through which the liquid fuel can flow. The outlet opening is arranged in the inner swirl chamber, so that the introduction element or a channel of the introduction element through which the liquid fuel can flow opens into the inner swirl chamber via the outlet opening. By means of the introduction element, the fuel flowing through the outlet opening can be introduced into the inner swirl chamber via the outlet opening, in particular directly, so that the first outflow opening is also supplied by the liquid fuel which has emerged from the introduction element via the outlet opening and is thereby introduced, in particular directly, into the inner swirl chamber can be flowed through. This means in particular that the first part of the air and the fuel can flow through the first outflow opening along a common, first flow direction and thereby flow out of the inner swirl chamber.
Des Weiteren umfasst der Brenner eine äußere Drallkammer, die zumindest einen Längenbereich der inneren Drallkammer und dabei auch vorzugsweise die erste Ausströmöffnung in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Die Umfangsrichtung der inneren Drallkammer verläuft dabei beispielsweise um die zuvor genannte, erste Strömungsrichtung, die beispielsweise mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung zusammenfällt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die innere Drallkammer in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden, ersten Teils und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoffes, mithin in axialer Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung an der ersten Ausströmöffnung beziehungsweise an deren Ende endet. Die äußere Drallkammer ist von einem zweiten Teil der Luft durchströmbar und dazu ausgebildet, eine drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft zu bewirken. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der zweite Teil der Luft in der äußeren Drallkammer strömt, mithin zumindest einen Teil- oder Längenbereich der äußeren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der zweite Teil der Luft weist in einem in Strömungsrichtung des die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teils der Luft stromab der äußeren Drallkammer angeordneten, zweiten Strömungsbereich, welcher beispielsweise mit dem zuvor genannten, ersten Strömungsbereich zusammenfällt, seine drallförmige Strömung auf, wobei der zweite Strömungsbereich beispielsweise außerhalb der äußeren Drallkammer und beispielsweise innerhalb der Brennkammer angeordnet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass der zuvor genannte, erste Strömungsbereich außerhalb der äußeren Drallkammer angeordnet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft drallförmig aus der äußeren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der zweite Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist.Furthermore, the burner comprises an outer swirl chamber, which surrounds at least a length region of the inner swirl chamber and preferably also the first outflow opening in the circumferential direction of the inner swirl chamber, in particular completely circumferentially. The circumferential direction of the inner swirl chamber runs, for example, around the aforementioned first flow direction, which, for example, coincides with the axial direction of the inner swirl chamber and thus the first outflow opening. It is preferably provided that the inner swirl chamber is in the flow direction of the first part flowing through the first outflow opening and thus in the flow direction of the fuel flowing through the first outflow opening, therefore in the axial direction of the inner swirl chamber and thus the first outflow opening at the first outflow opening or at its end ends. A second part of the air can flow through the outer swirl chamber and is designed to cause a swirl-shaped flow of the second part of the air. This is to be understood in particular as meaning that the second part of the air flows in the outer swirl chamber, and therefore flows in a swirling manner through at least a partial or length region of the outer swirl chamber, and/or the second part of the air points in a flow direction of the air flowing through the outer swirl chamber, second part of the air arranged downstream of the outer swirl chamber, second flow region, which, for example, coincides with the aforementioned first flow region, has its swirl-shaped flow, the second flow region, for example can be arranged outside the outer swirl chamber and, for example, inside the combustion chamber. Furthermore, it is conceivable that the aforementioned first flow region is arranged outside the outer swirl chamber. Expressed again in other words, it is conceivable that the second part of the air flows out of the outer swirl chamber in a swirl shape and/or flows into the combustion chamber in a swirl shape, so that it is preferably provided that the second part of the air has its swirl shape at least in the combustion chamber .
Die äußere Drallkammer weist, insbesondere genau, eine von dem die äußere Drallkammer durchströmenden zweiten Teil der Luft, von dem die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoff und von dem die innere Drallkammer und die erste Ausströmöffnung durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare und beispielsweise in Strömungsrichtung der Teile und des Brennstoffes stromab der ersten Ausströmöffnung angeordnete, zweite Ausströmöffnung auf, über welche der zweite Teil der Luft aus der äußeren Drallkammer abführbar und die Teile der Luft und der Brennstoff in die Brennkammer einleitbar sind. Insbesondere können die Teile der Luft und der Brennstoff entlang einer zweiten Strömungsrichtung durch die zweite Ausströmöffnung hindurchströmen und somit über die zweite Ausströmöffnung in die Brennkammer einströmen, wobei beispielsweise die zweite Strömungsrichtung parallel zur ersten Strömungsrichtung verläuft oder mit der ersten Strömungsrichtung zusammenfällt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Strömungsrichtung in axialer Richtung der äußeren Drallkammer verläuft, mithin mit der axialen Richtung der äußeren Drallkammer zusammenfällt, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die axiale Richtung der inneren Drallkammer der axialen Richtung der äußeren Drallkammer entspricht beziehungsweise umgekehrt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die axiale Richtung der inneren Drallkammer mit der axialen Richtung der äußeren Drallkammer zusammenfällt beziehungsweise umgekehrt. Die jeweilige radiale Richtung der jeweiligen Drallkammer verläuft senkrecht zur jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer. Da beispielsweise die zweite Ausströmöffnung entlang der jeweiligen Strömungsrichtung, das heißt in Strömungsrichtung des jeweiligen Teils der Luft und in Strömungsrichtung des Brennstoffes stromab der ersten Ausströmöffnung angeordnet ist und da vorzugsweise die äußere Drallkammer die erste Ausströmöffnung umgibt, ist beispielsweise die erste Ausströmöffnung in der äußeren Drallkammer angeordnet. Insbesondere ist es denkbar, dass die äußere Drallkammer, insbesondere in Strömungsrichtung des die zweite Ausströmöffnung durchströmenden zweiten Teils der Luft, an der zweiten Ausströmöffnung, insbesondere an deren Ende, endet.The outer swirl chamber has, in particular precisely, a second part of the air flowing through the outer swirl chamber, of the fuel flowing through the first outflow opening and of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber and the first outflow opening and, for example, in the flow direction of the parts and of the fuel, arranged downstream of the first outflow opening, through which the second part of the air can be removed from the outer swirl chamber and the parts of the air and the fuel can be introduced into the combustion chamber. In particular, the parts of the air and the fuel can flow along a second flow direction through the second outflow opening and thus flow into the combustion chamber via the second outflow opening, for example the second flow direction running parallel to the first flow direction or coinciding with the first flow direction. Furthermore, it is preferably provided that the second flow direction runs in the axial direction of the outer swirl chamber, and therefore coincides with the axial direction of the outer swirl chamber, so that it is preferably provided that the axial direction of the inner swirl chamber corresponds to the axial direction of the outer swirl chamber or vice versa . Expressed again in other words, it is preferably provided that the axial direction of the inner swirl chamber coincides with the axial direction of the outer swirl chamber or vice versa. The respective radial direction of the respective swirl chamber runs perpendicular to the respective axial direction of the respective swirl chamber. For example, since the second outflow opening is arranged downstream of the first outflow opening along the respective flow direction, that is in the flow direction of the respective part of the air and in the flow direction of the fuel, and since the outer swirl chamber preferably surrounds the first outflow opening, the first outflow opening is, for example, in the outer swirl chamber arranged. In particular, it is conceivable that the outer swirl chamber, in particular in the flow direction of the second part of the air flowing through the second outflow opening, ends at the second outflow opening, in particular at its end.
Um beispielsweise die jeweilige drallförmige Strömung zu erzeugen, kann die jeweilige Drallkammer wenigstens ein oder mehrere Drallerzeuger aufweisen, mittels welchem die jeweilige drallförmige Strömung erzeugbar ist beziehungsweise erzeugt wird. Insbesondere ist der jeweilige Drallerzeuger in der jeweiligen Drallkammer angeordnet. Insbesondere kann es sich bei dem Drallerzeuger beispielsweise um eine Leitschaufel handeln, mittels welcher beispielsweise der jeweilige Teil, das heißt die jeweilige, den jeweiligen Teil bildende Luft wenigstens oder genau einmal umgelenkt wird, insbesondere um wenigstens oder genau 70 Grad, insbesondere um zirka 90 Grad, das heißt beispielsweise um 70 bis 90 Grad. Insbesondere ist unter der drallförmigen Strömung eine solche Strömung zu verstehen, welche sich drallförmig beziehungsweise zumindest im Wesentlichen schraubenförmig oder schraubenlinienförmig um die jeweilige axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung herum erstreckt. Insbesondere verläuft die jeweilige axiale Richtung der jeweiligen Ausströmöffnung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die jeweilige Ausströmöffnung verläuft. Dabei fällt beispielsweise die jeweilige axiale Richtung der jeweiligen Ausströmöffnung mit der jeweiligen Achseinrichtung der jeweiligen Drallkammer zusammen. Die jeweilige Ausströmöffnung wird beispielsweise auch als jeweilige Düse bezeichnet, deren von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbarer Querschnitt sich jedoch nicht notwendigerweise entlang der jeweiligen Strömungsrichtung verjüngen muss. Somit wird beispielsweise die zweite Ausströmöffnung auch als äußere Düse oder zweite Düse bezeichnet, wobei beispielsweise die erste Ausströmöffnung auch als innere Düse oder erste Düse bezeichnet wird.In order to generate the respective swirl-shaped flow, for example, the respective swirl chamber can have at least one or more swirl generators, by means of which the respective swirl-shaped flow can be generated or is generated. In particular, the respective swirl generator is arranged in the respective swirl chamber. In particular, the swirl generator can be, for example, a guide vane, by means of which, for example, the respective part, that is, the respective air forming the respective part, is deflected at least or exactly once, in particular by at least or exactly 70 degrees, in particular by approximately 90 degrees , that is, for example, by 70 to 90 degrees. In particular, the swirl-shaped flow is to be understood as meaning a flow which extends in a swirl-shaped or at least essentially helical or helical shape around the respective axial direction of the respective swirl chamber or the respective outflow opening. In particular, the respective axial direction of the respective outflow opening runs perpendicular to a plane in which the respective outflow opening runs. For example, the respective axial direction of the respective outflow opening coincides with the respective axis device of the respective swirl chamber. The respective outflow opening is also referred to, for example, as the respective nozzle, whose cross section through which the respective part of the air can flow does not necessarily have to taper along the respective flow direction. Thus, for example, the second outflow opening is also referred to as an outer nozzle or second nozzle, with the first outflow opening, for example, also being referred to as an inner nozzle or first nozzle.
Durch das Bewirken der jeweiligen, drallförmigen Strömung kann die Luft besonders vorteilhaft insbesondere auch über einen nur geringen Mischungsweg mit dem flüssigen Brennstoff vermischt werden, insbesondere in der Brennkammer, sodass eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung realisiert, das heißt das Gemisch besonders vorteilhaft gebildet werden kann. Insbesondere kann zunächst der Brennstoff, insbesondere in der inneren Drallkammer, besonders gut mit dem ersten Teil der Luft vermischt werden, insbesondere aufgrund der drallförmigen Strömung des ersten Teils, insbesondere in der inneren Drallkammer. Außerdem können der Brennstoff und beispielsweise auch der bereits mit dem Brennstoff vermischte erste Teil besonders vorteilhaft mit dem zweiten Teil der Luft vermischt werden, insbesondere in der äußeren Drallkammer und/oder in der Brennkammer, da auch der zweite Teil der Luft eine vorteilhafte, drallförmige Strömung aufweist. Insgesamt können aufgrund der drallförmigen Strömungen die Teile der Luft und der Brennstoff besonders vorteilhaft vermischt werden, sodass eine vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist.By effecting the respective, swirl-shaped flow, the air can be mixed with the liquid fuel particularly advantageously, in particular over only a small mixing path, in particular in the combustion chamber, so that a particularly advantageous mixture preparation is realized, that is to say the mixture can be formed particularly advantageously. In particular, the fuel can initially be mixed particularly well with the first part of the air, in particular in the inner swirl chamber, in particular due to the swirl-shaped flow of the first part, in particular in the inner swirl chamber. In addition, the fuel and, for example, the first part already mixed with the fuel can be particularly advantageously mixed with the second part of the air, in particular in the outer swirl chamber and / or in the combustion chamber, since the second part of the air also has an advantageous, swirl-shaped flow having. Overall, due to the swirl-shaped flows, the parts of the air and the fuel can be mixed particularly advantageously, so that an advantageous mixture preparation can be achieved.
Um nun die beispielsweise als Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise als Abgasnachbehandlungsanlage ausgebildete Komponente besonders schnell und effizient aufheizen und/oder warm halten zu können, ist es vorgesehen, dass das Einbringelement dazu ausgebildet ist, den flüssigen Brennstoff aus dem Einbringelement über die Austrittsöffnung tropfenförmig und somit nach Art einer Pipette bereitzustellen und dadurch tropfenförmig in die innere Drallkammer einzubringen. Mit anderen Worten ist das Einbringelement dazu ausgebildet, den Brennstoff aus dem Einbringelement über die Austrittsöffnung, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer einzupipettieren, das heißt den Kraftstoff wie eine Pipette tropfenförmig, das heißt Tropfen für Tropfen bereitzustellen und hierdurch in die innere Drallkammer, insbesondere tropfenweise, einzutropfen, das heißt Tropfen für Tropfen einzubringen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Einbringelement den die Austrittsöffnung durchströmenden Brennstoff nicht unter Bildung eines Strahls bereitstellt, das heißt nicht unter Bildung eines Strahls ausspritzt und hierdurch in die Drallkammer einspritzt, sondern das Einbringelement pipettiert den Brennstoff, mithin stellt den Brennstoff tropfenförmig und somit Tropfen für Tropfen bereit. Dies bedeutet insbesondere, dass während eines Betriebs des Brenners der Brennstoff Tropfen für Tropfen über die Austrittsöffnung aus dem Einbringelement heraustropft und dadurch in die innere Drallkammer hineintropft und dabei beispielsweise gegen eine innenumfangseitige Mantelfläche, insbesondere eines Bauteils des Brenners, tropft, wobei beispielsweise die innenumfangseitige Mantelfläche des Bauteils die innere Drallkammer in radialer Richtung der inneren Drallkammer direkt begrenzt. Somit kann der Brennstoff, insbesondere direkt, in Tropfenform auf die auch als Wand oder Wandung bezeichnete, innenumfangseitige Mantelfläche aufgebracht oder aufgetragen werden. Die einen verdrallten Luftstrom bildende beziehungsweise durch einen verdrahten Luftstrom gebildete, drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft verteilt die von dem Einbringelement über die Austrittsöffnung bereitgestellten Tropfen des Brennstoffes auf der innenumfangseitigen Mantelfläche, woraufhin die Tropfen stromab an der ersten Ausströmöffnung, die auch als erste Düse bezeichnet wird, zerstäuben. Somit auf ein Einspritzelement beziehungsweise eine Düse mit kleinen Löchern für den Brennstoff verzichtet werden. In Hinblick auf solche kleinen Löcher besteht eine Verkokungsgefahr der Löcher, was nun vermieden werden kann. Gleichwohl kann eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung realisiert werden, sodass die Komponente schnell und effizient aufgeheizt und/oder erwärmt werden kann.In order to be able to heat up and/or keep warm the component designed, for example, as an exhaust gas aftertreatment device or as an exhaust gas aftertreatment system, particularly quickly and efficiently, it is provided that the introduction element is designed to discharge the liquid fuel from the introduction element via the outlet opening in a drop shape and thus in the manner of a To provide a pipette and thereby introduce it into the inner swirl chamber in a drop shape. In other words, the introduction element is designed to pipette the fuel from the introduction element via the outlet opening, in particular directly, into the inner swirl chamber, that is to say to provide the fuel drop by drop like a pipette, that is to say drop by drop and thereby into the inner swirl chamber, in particular drop by drop, that is, to introduce drop by drop. This is to be understood in particular as meaning that the introduction element does not provide the fuel flowing through the outlet opening to form a jet, that is, it does not eject it to form a jet and thereby inject it into the swirl chamber, but rather the introduction element pipettes the fuel, thus making the fuel drop-shaped and thus Ready drop by drop. This means in particular that during operation of the burner, the fuel drips out of the introduction element drop by drop via the outlet opening and thereby drips into the inner swirl chamber and, for example, drips against an inner circumferential lateral surface, in particular a component of the burner, for example the inner circumferential lateral surface of the component directly limits the inner swirl chamber in the radial direction of the inner swirl chamber. The fuel can thus be applied or applied, in particular directly, in drop form to the inner circumferential surface, also referred to as a wall. The swirl-shaped flow of the first part of the air, which forms a twisted air flow or is formed by a wired air flow, distributes the drops of fuel provided by the introduction element via the outlet opening on the inner circumferential surface, whereupon the drops flow downstream at the first outflow opening, which is also the first nozzle is called, atomize. This eliminates the need for an injection element or a nozzle with small holes for the fuel. With regard to such small holes, there is a risk of coking of the holes, which can now be avoided. Nevertheless, a particularly advantageous mixture preparation can be realized so that the component can be heated and/or heated quickly and efficiently.
Beispielsweise weist die Austrittsöffnung eine Durchgangsrichtung auf, entlang welcher der Brennstoff durch die Austrittsöffnung hindurchströmt und insbesondere in die innere Drallkammer einströmen kann. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Durchgangsrichtung schräg oder aber senkrecht zur axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer und/oder zur Längserstreckungsrichtung des Einbringelements verläuft. Dadurch kann der Brennstoff besonders vorteilhaft in Tropfenform und somit Tropfen für Tropfen auf die innenumfangsseitige Mantelfläche aufgetropft und somit aufgebracht werden, sodass eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist.For example, the outlet opening has a passage direction along which the fuel flows through the outlet opening and can in particular flow into the inner swirl chamber. It is preferably provided that the direction of passage runs obliquely or perpendicularly to the axial direction of the respective swirl chamber and/or to the longitudinal direction of the insertion element. As a result, the fuel can be particularly advantageously dripped onto the inner circumferential surface in drop form and thus drop by drop and thus applied, so that a particularly advantageous mixture preparation can be achieved.
Das Einbringelement kann wenigstens eine weitere, von dem flüssigen Brennstoff durchströmbare und in der inneren Drallkammer angeordnete Austrittsöffnung aufweisen und dazu ausgebildet sein, den Brennstoff aus dem Einbringelement über die weitere Austrittsöffnung tropfenförmig und somit Tropfen für Tropfen bereitzustellen und dadurch tropfenförmig in die innere Drallkammer einzubringen. Somit können die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Austrittsöffnung ohne Weiteres auch auf die weitere Austrittsöffnung übertragen werden und umgekehrt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Einbringelement mehrere Austrittsöffnungen aufweist. Dadurch kann der Brennstoff besonders vorteilhaft mit der Luft vermischt werden, sodass eine besonders gute Gemischaufbereitung darstellbar ist.The introduction element can have at least one further outlet opening through which the liquid fuel can flow and arranged in the inner swirl chamber and can be designed to provide the fuel from the introduction element via the further outlet opening in a drop shape and thus drop by drop and thereby introduce it in a drop shape into the inner swirl chamber. The previous and following statements regarding the first outlet opening can therefore easily be transferred to the further outlet opening and vice versa. In other words, it is preferably provided that the insertion element has a plurality of outlet openings. This allows the fuel to be mixed with the air particularly advantageously, so that a particularly good mixture preparation can be achieved.
Die Austrittsöffnungen können in um die Längserstreckungsrichtung des Einbringelements beziehungsweise um die axiale Richtung der Drallkammer verlaufende Umfangsrichtung des Einbringelements voneinander beabstandet und/oder gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dadurch kann der Brennstoff besonders vorteilhaft mit der Luft vermischt werden, wodurch sich eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellen lässt.The outlet openings can be arranged at a distance from one another and/or evenly distributed in the circumferential direction of the insertion element extending around the longitudinal direction of the insertion element or around the axial direction of the swirl chamber. This allows the fuel to be mixed particularly advantageously with the air, which makes it possible to prepare a particularly advantageous mixture.
Um eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung realisieren und somit die Komponente besonders schnell und effizient aufheizen und/oder warmhalten zu können, kann es vorgesehen sein, dass die Anzahl der Austrittsöffnungen in einem Bereich von einschließlich drei bis einschließlich sechs liegt.In order to realize a particularly advantageous mixture preparation and thus to be able to heat up the component particularly quickly and efficiently and/or keep it warm, it can be provided that the number of outlet openings is in a range from three to six inclusive.
Das Einbringelement kann ein spiralförmiges erstes Element aufweisen, durch dessen Spiralwindungen wenigstens ein linienförmiges zweites Element hindurchverläuft. Vorzugsweise ist das erste Element und/oder das zweite Element ein Festkörper. Dadurch, dass das erste Element spiralförmig ist, bildet das erste Element eine insbesondere als Festkörper ausgebildete Spirale, welche die zuvor genannten Spiralwindungen, das heißt Windungen, aufweist. Das linienförmige, zweite Element ist beispielsweise ein Draht oder nach Art eines Drahtes ausgebildet und erstreckt sich durch die Spiralwindungen hindurch und dabei insbesondere in Umfangsrichtung des Einbringelements, insbesondere vollständig umlaufend. Das zweite Element ist mit dem Brennstoff aus der jeweiligen Austrittsöffnung beaufschlagbar. Mit anderen Worten kann der Brennstoff die Austrittsöffnung durchströmen und dadurch zumindest das zweite Element anströmen und/oder umströmen, wodurch der Brennstoff mittels des Einbringelements tropfenförmig und somit Tropfen für Tropfen, das heißt nach Art einer Pipette bereitstellbar und in die innere Drallkammer einbringbar, insbesondere eintropfbar, ist. Durch Verwendung der Elemente kann insbesondere auf der innenumfangseitigen Mantelfläche ein besonders gleichmäßiger, dünner Film aus dem Brennstoff erzeugt werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass bei dieser Ausführungsform der Brennstoff durch die Austrittsöffnung an sich als ein Strahl, mithin als ein Brennstoffstrahl, durchströmt, mit welchem das beispielsweise als Draht ausgebildete Element, insbesondere von innen, angespritzt wird, wodurch der Strahl in viele kleine Tropfen aufgeteilt wird, die schließlich aus dem Einbringelement austreten und auf die innenumfangseitige Mantelfläche auftreffen, mithin aufgetropft werden. Auch hierbei stellt das Einbringelement den Brennstoff in Tropfenform und somit Tropfen für Tropfen bereit. Insbesondere ist es denkbar, dass das linienförmige, zweite Element, ein Drahtgeflecht ist, ein Drahtgeflecht bildet oder Bestandteil eines Drahtgeflechts ist, mittels welchem der Brennstoff beziehungsweise der Brennstoffstrahl besonders vorteilhaft in Tropfen aufgeteilt werden kann, die dann insbesondere Tropfen für Tropfen auf die innenumfangseitige Mantelfläche aufgebracht beziehungsweise aufgetropft werden können, wodurch sich ein besonders gleichmäßiger, dünner Brennstofffilm auf den innenumfangseitigen Mantelfläche realisieren lässt.The insertion element can have a spiral-shaped first element, through whose spiral turns at least one linear second element runs. Preferably the first element and/or the second element is a solid. Due to the fact that the first element is spiral is, the first element forms a spiral, in particular designed as a solid body, which has the aforementioned spiral turns, i.e. turns. The linear, second element is, for example, a wire or designed in the manner of a wire and extends through the spiral turns and in particular in the circumferential direction of the insertion element, in particular completely circumferentially. The second element can be supplied with the fuel from the respective outlet opening. In other words, the fuel can flow through the outlet opening and thereby flow against and/or around at least the second element, whereby the fuel can be made drop-shaped by means of the introduction element and can therefore be made available drop by drop, that is to say in the manner of a pipette and can be introduced into the inner swirl chamber, in particular dripped , is. By using the elements, a particularly uniform, thin film of the fuel can be produced, particularly on the inner circumferential surface, whereby a particularly advantageous mixture preparation can be achieved. In particular, it is conceivable that in this embodiment the fuel flows through the outlet opening itself as a jet, i.e. as a jet of fuel, with which the element designed, for example, as a wire, is sprayed, in particular from the inside, whereby the jet breaks into many small drops is divided, which finally emerge from the insertion element and hit the inner circumferential surface and are therefore dripped on. Here too, the introduction element provides the fuel in drop form and thus drop by drop. In particular, it is conceivable that the linear, second element is a wire mesh, forms a wire mesh or is part of a wire mesh, by means of which the fuel or the fuel jet can be particularly advantageously divided into drops, which then fall onto the inner circumferential surface in particular drop by drop can be applied or dripped on, whereby a particularly uniform, thin fuel film can be achieved on the inner circumferential surface.
Um die Komponente besonders effizient und schnell aufheizen und/oder warmhalten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Einbringelement als eine eine Längserstreckungsrichtung aufweisende Lanze ausgebildet ist, in deren in um die Längserstreckungsrichtung der Lanze umlaufenden Umfangsrichtung der Lanze verlaufender, außenumfangseitiger Mantelfläche die Austrittsöffnung ausgebildet ist, deren Durchgangsrichtung, entlang welcher die Austrittsöffnung von dem Brennstoff durchströmbar ist, schräg oder vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung verläuft. Die Längserstreckungsrichtung der Lanze verläuft beispielsweise parallel zu der axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer oder fällt mit der axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer zusammen. Die Lanze kann den Brennstoff besonders vorteilhaft bereitstellen und hierdurch insbesondere auf beziehungsweise gegen die zuvor genannte, innenumfangsseitige Mantelfläche spritzen, wodurch eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist.In order to be able to heat up the component particularly efficiently and quickly and/or keep it warm, it is provided according to the invention that the insertion element is designed as a lance having a longitudinal direction of extension, in whose outer circumferential lateral surface extending in the circumferential direction of the lance running around the longitudinal direction of the lance the outlet opening is formed, the passage direction, along which the outlet opening can be flowed through by the fuel, runs obliquely or preferably perpendicular to the longitudinal direction. The longitudinal direction of the lance extends, for example, parallel to the axial direction of the respective swirl chamber or coincides with the axial direction of the respective swirl chamber. The lance can provide the fuel particularly advantageously and can thereby spray it in particular onto or against the aforementioned inner circumferential surface, whereby a particularly advantageous mixture preparation can be achieved.
Um die beispielsweise als Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise als Abgasnachbehandlungsanlage ausgebildete Komponente besonders schnell und effizient aufheizen zu können, insbesondere auch dann, wenn das Abgas der Verbrennungskraftmaschine eine nur geringe Temperatur aufweist, ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die erste Ausströmöffnung (erste beziehungsweise innere Düse) in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden ersten Teils der Luft und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoffes an einer gezielt bearbeiteten und dadurch scharfen beziehungsweise messerscharfen Endkante endet, welche durch eine insbesondere als Festkörper ausgebildete Zerstäuberlippe gebildet ist, die sich in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden ersten Teils der Luft und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoffes bis zu der Endkante hin verjüngt und an der Endkante endet. Dies bedeutet, dass die Zerstäuberlippe eine sich in die erste Strömungsrichtung und somit insbesondere zu der Brennkammer hin verjüngende Verjüngung aufweist, die, insbesondere erst, an der Endkante endet. Hierdurch und insbesondere durch das gezielte Bearbeiten der Endkante ist die Verjüngung beziehungsweise die Zerstäuberlippe scharfkantig. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt endet die Zerstäuberlippe scharfkantig, wodurch eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung dargestellt werden kann.In order to be able to heat the component designed, for example, as an exhaust gas aftertreatment device or as an exhaust gas aftertreatment system, particularly quickly and efficiently, in particular even when the exhaust gas from the internal combustion engine has only a low temperature, it is provided in an advantageous embodiment that the first outflow opening (first or inner nozzle ) in the flow direction of the first part of the air flowing through the first outflow opening and thus in the flow direction of the fuel flowing through the first outflow opening, ends at a specifically processed and therefore sharp or razor-sharp end edge, which is formed by an atomizer lip, in particular designed as a solid body, which is in the flow direction of the The first part of the air flowing through the first outflow opening and thus in the flow direction of the fuel flowing through the first outflow opening tapers towards the end edge and ends at the end edge. This means that the atomizer lip has a taper that tapers in the first flow direction and thus in particular towards the combustion chamber, which ends, in particular, only at the end edge. As a result of this and in particular due to the targeted processing of the end edge, the taper or the atomizer lip is sharp-edged. In other words, the atomizer lip ends with a sharp edge, which means that a particularly advantageous mixture preparation can be achieved.
Beispielsweise wird das Gemisch in der Brennkammer unter Ausbildung einer Flamme verbrannt, wobei insbesondere durch die drallförmigen Strömungen der Brennstoff vorteilhaft mit der Luft vermischt werden kann, und wobei insbesondere aufgrund der drallförmigen Strömungen die Flamme der Brennkammer vorteilhaft stabilisiert werden kann. Hierzu kann insbesondere durch die drallförmigen Strömungen ein verbrennungsinduziertes Aufplatzen von Wirbeln erzeugt werden. Hierzu wird beispielsweise die in die Brennkammer einströmende Luft in der jeweiligen Drallkammer zunächst um etwa 70 Grad oder um etwa 90 Grad, insbesondere in einem Bereich von 70 Grad bis 90 Grad, umgelenkt, was beispielsweise durch den jeweiligen Drallerzeuger realisiert werden kann. Die innere Drallkammer und die äußere Drallkammer bilden beispielsweise eine auch als Gesamtdrallkammer bezeichnete Drallkammer, die bei der Erfindung in die innere Drallkammer und die äußere Drallkammer aufgeteilt ist. Vorzugsweise sind die innere Drallkammer und die äußere Drallkammer durch eine insbesondere als Festkörper ausgebildete Trennwand voneinander getrennt, insbesondere in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer. Dabei ist es denkbar, dass die Trennwand zumindest den genannten Längenbereich der inneren Drallkammer in um die axiale Richtung der inneren Drallkammer verlaufender Umfangsrichtung der inneren Drallkammer, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt, sodass beispielsweise zumindest der Längenbereich der inneren Drallkammer in radialer Richtung der inneren Drallkammer nach außen, insbesondere direkt, durch die Trennwand gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Ferner ist es denkbar, dass zumindest ein zweiter Längenbereich der äußeren Drallkammer in radialer Richtung der äußeren Drallkammer nach innen hin, insbesondere direkt, durch die Trennwand gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Längenbereiche der Drallkammern in axialer Richtung der jeweiligen Drallkammer auf gleicher Höhe angeordnet sind. Während eines Betriebs des Brenners wird die äußere Drallkammer nur von Luft, das heißt nur von dem zweiten Teil der Luft durchströmt, während oder wobei die innere Drallkammer von Luft, das heißt von dem ersten Teil, und von dem flüssigen Brennstoff durchströmt wird. Somit kann bereits in der inneren Drallkammer eine vorteilhafte Vermischung des Brennstoffes mit dem ersten Teil der Luft erfolgen. Das Einbringelement kann ein Einspritzelement sein, welches den Kraftstoff ausspritzen und dadurch bereitstellen kann. Insbesondere kann das Einbringelement eine Einspritzdüse sein, deren Austrittsöffnung beispielsweise in oder an einer Stirnseite oder Stirnfläche des Einspritzelements angeordnet ist, dessen Stirnseite beziehungsweise Stirnfläche in einer senkrecht zur axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer verlaufenden Stirnseitenbeziehungsweise Stirnflächenebene verläuft. Ferner ist das Einbringelement, insbesondere Einspritzelement als eine Lanze ausgebildet, welche eine beispielsweise mit der jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung zusammenfallende Längserstreckung aufweist. Dabei weist die Lanze beispielsweise wenigstens oder genau, insbesondere wenigstens oder genau zwei, Austrittsöffnungen auf, welche als Bohrungen, insbesondere Querbohrungen, ausgebildet sein können. Die Austrittsöffnung weist eine Durchgangsrichtung auf, entlang welcher die Austrittsöffnung von dem Brennstoff durchströmbar ist. Insbesondere dann, wenn das Einbringelement als nicht beanspruchte Ausführungsform als eine Einspritzdüse ausgebildet ist, verläuft die Durchgangsrichtung der Austrittsöffnung parallel zur jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise die Durchgangsrichtung fällt mit der jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung zusammen. Ist das Einbringelement als eine Lanze ausgebildet, verläuft die Durchgangsrichtung schräg oder vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung.For example, the mixture is burned in the combustion chamber to form a flame, whereby the fuel can be advantageously mixed with the air, in particular due to the swirl-shaped flows, and whereby the flame of the combustion chamber can be advantageously stabilized, particularly due to the swirl-shaped flows. For this purpose, a combustion-induced bursting of vortices can be generated in particular by the swirl-shaped flows. For this purpose, for example, the air flowing into the combustion chamber is initially deflected in the respective swirl chamber by approximately 70 degrees or by approximately 90 degrees, in particular in a range from 70 degrees to 90 degrees, which can be achieved, for example, by the respective swirl generator. The inner swirl chamber and the outer swirl chamber form For example, a swirl chamber, also known as a total swirl chamber, which in the invention is divided into the inner swirl chamber and the outer swirl chamber. Preferably, the inner swirl chamber and the outer swirl chamber are separated from one another by a partition wall, in particular designed as a solid body, in particular in the radial direction of the respective swirl chamber. It is conceivable that the partition wall surrounds at least the mentioned length range of the inner swirl chamber in the circumferential direction of the inner swirl chamber running around the axial direction of the inner swirl chamber, in particular completely circumferential, so that, for example, at least the length range of the inner swirl chamber follows the inner swirl chamber in the radial direction is formed or limited outside, in particular directly, by the partition. Furthermore, it is conceivable that at least a second length region of the outer swirl chamber is formed or limited in the radial direction of the outer swirl chamber inwards, in particular directly, by the partition. It is particularly conceivable that the length regions of the swirl chambers are arranged at the same height in the axial direction of the respective swirl chamber. During operation of the burner, only air, that is to say only the second part of the air, flows through the outer swirl chamber, while or with the inner swirl chamber being flowed through by air, that is to say the first part, and the liquid fuel. This means that the fuel can be advantageously mixed with the first part of the air in the inner swirl chamber. The introduction element can be an injection element which can eject the fuel and thereby provide it. In particular, the insertion element can be an injection nozzle, the outlet opening of which is arranged, for example, in or on an end face or end face of the injection element, the end face or end face of which runs in an end face or end face plane that runs perpendicular to the axial direction of the respective swirl chamber. Furthermore, the introduction element, in particular the injection element, is designed as a lance, which has a longitudinal extent that coincides, for example, with the respective axial direction of the respective swirl chamber or the respective outflow opening. The lance has, for example, at least or exactly, in particular at least or exactly two, outlet openings, which can be designed as bores, in particular transverse bores. The outlet opening has a passage direction along which the fuel can flow through the outlet opening. In particular, if the insertion element is designed as an injection nozzle as an unclaimed embodiment, the passage direction of the outlet opening runs parallel to the respective axial direction of the respective swirl chamber or the passage direction coincides with the respective axial direction of the respective swirl chamber or the respective outflow opening. If the insertion element is designed as a lance, the passage direction runs obliquely or preferably perpendicular to the axial direction of the respective swirl chamber or the respective outflow opening.
Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest die innere Drallkammer durch ein insbesondere als Festkörper ausgebildetes Bauteil gebildet ist, welches auch die Zerstäuberlippe und somit die Endkante bildet. Insbesondere begrenzt eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Bauteils die innere Drallkammer in radialer Richtung der inneren Drallkammer nach außen. Dabei ist oder fungiert beispielsweise das Bauteil, insbesondere dessen innenumfangsseitige Mantelfläche, als ein Filmleger zwischen den Drallkammern und somit zwischen den auch als Luftströmungen bezeichneten, drallförmigen und somit verdrallten Strömungen. Insbesondere ist es denkbar, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche beziehungsweise der Filmleger durch die zuvor genannte Trennwand gebildet ist beziehungsweise dass das Bauteil die zuvor genannte Trennwand bildet oder aufweist. Dabei wird mittels des Einbringelements, insbesondere Einspritzelements, der die Austrittsöffnung durchströmende und damit aus dem Einspritzelement ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, Brennstoff insbesondere als ein auch als Brennstofffilm bezeichneter Film auf den Filmleger, insbesondere auf die innenumfangsseitige Mantelfläche, aufgebracht beziehungsweise auf den Filmleger zwischen den zwei verdrahten Luftströmungen zerstäubt. Durch aus der drallförmigen Strömung des ersten Teils der Luft resultierende Fliehkräfte legt sich der aus dem Einbringelement, insbesondere Einspritzelement, ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, und dadurch in die innere Drallkammer, insbesondere direkt, eingebrachte, insbesondere eingespritzte, das heißt eingedüste Brennstoff insbesondere als der zuvor genannte Film auf den Filmleger, insbesondere auf die innenumfangsseitige Mantelfläche, und fließt oder strömt stromabwärts zu der auch als Düsenöffnung bezeichneten, ersten Ausströmöffnung und somit zu der Endkante. Hierdurch wird also der Brennstoff auf die Zerstäuberlippe aufgebracht und zu der Endkante gefördert oder transportiert. Erfindungsgemäß endet die erste Ausströmöffnung an der messerscharfen Endkante, welche durch die zuvor beschriebene Verjüngung eine nur geringe Fläche aufweist oder bereitstellt, sodass sich an der Endkante keine übermäßig großen Tröpfchen des Brennstoffes bilden können. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zerstäuberlippe und insbesondere der Endkante reißen an der Endkante nur winzig kleine Tröpfchen des Brennstoffes ab. Mit anderen Worten entstehen aus dem zuvor genannten Brennstofffilm an der Endkante nur besonders geringe, das heißt winzige, Tröpfchen, die an der Endkante, insbesondere von der Zerstäuberlippe beziehungsweise von dem Bauteil, abreißen und eine entsprechend große Oberfläche aufweisen. Dieser Effekt führt zu einer besonders rußarmen Verbrennung des Gemisches in der Brennkammer. Hierdurch lassen sich auch ohne aufwendig erzeugte, hohe Einspritzdrücke des Brennstoffes und ohne kostenintensive Einspritzelemente winzige Tröpfchen des Brennstoffes erzeugen, sodass einerseits die Kosten des Brenners besonders gering gehalten werden können. Andererseits können besonders kleine Tröpfchen des Brennstoffes erzeugt werden, sodass auch sehr kleine Leistungen des Brenners dargestellt werden können. Dabei beruht die Erfindung insbesondere auf den Erkenntnissen, dass herkömmliche Brenner einen übermäßig hohen Druckverlust aufweisen und ungeeignet für kleine Leistungen und daher nachteilig im Hinblick auf einen Brennstoffverbrauch sind. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch die Erfindung vermieden werden, sodass insbesondere der Brennstoffverbrauch besonders gering gehalten werden kann.In particular, it is conceivable that at least the inner swirl chamber is formed by a component, in particular designed as a solid body, which also forms the atomizer lip and thus the end edge. In particular, an inner peripheral surface of the component delimits the inner swirl chamber in the radial direction of the inner swirl chamber to the outside. For example, the component, in particular its inner peripheral surface, is or functions as a film layer between the swirl chambers and thus between the swirl-shaped and thus twisted flows, also referred to as air flows. In particular, it is conceivable that the inner circumferential surface or the film layer is formed by the aforementioned partition or that the component forms or has the aforementioned partition. In this case, by means of the introduction element, in particular the injection element, the fuel flowing through the outlet opening and thus emerging, in particular ejected, from the injection element is applied, in particular as a film also referred to as a fuel film, to the film layer, in particular to the inner circumferential lateral surface, or to the film layer between the two wire air currents atomized. As a result of centrifugal forces resulting from the swirl-shaped flow of the first part of the air, the fuel that has emerged, in particular sprayed out, from the introduction element, in particular injection element, and is thereby introduced, in particular directly, into the inner swirl chamber, in particular injected, that is to say injected fuel, in particular than the fuel previously injected said film onto the film layer, in particular onto the inner circumferential surface, and flows or flows downstream to the first outflow opening, also referred to as a nozzle opening, and thus to the end edge. As a result, the fuel is applied to the atomizer lip and conveyed or transported to the end edge. According to the invention, the first outflow opening ends at the razor-sharp end edge, which has or provides only a small area due to the tapering described above, so that no excessively large droplets of fuel can form at the end edge. Due to the inventive design of the atomizer lip and in particular the end edge, only tiny droplets of fuel tear off at the end edge. In other words arise from the previously mentioned th fuel film at the end edge only contains particularly small, i.e. tiny, droplets, which break off at the end edge, in particular from the atomizer lip or from the component, and have a correspondingly large surface area. This effect leads to particularly low-soot combustion of the mixture in the combustion chamber. In this way, tiny droplets of fuel can be produced without complex, high injection pressures of the fuel and without costly injection elements, so that on the one hand the costs of the burner can be kept particularly low. On the other hand, particularly small droplets of fuel can be generated, so that even very low burner outputs can be achieved. The invention is based in particular on the findings that conventional burners have an excessively high pressure loss and are unsuitable for low outputs and are therefore disadvantageous in terms of fuel consumption. The aforementioned problems and disadvantages can now be avoided by the invention, so that fuel consumption in particular can be kept particularly low.
Wenn im Folgenden die Rede von dem den Abgastrakt durchströmenden Gas ist, so kann darunter das zuvor genannte Abgas der Verbrennungskraftmaschine oder das zuvor genannte Gas verstanden werden, falls nichts anderes angegeben ist. Dabei ist es denkbar, dass die zuvor genannte Einleitstelle, an welcher das Brennerabgas in den Abgastrakt beziehungsweise in das Gas einleitbar ist, in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Gases stromab oder stromauf eines beispielsweise als Dieseloxidationskatalysator ausgebildeten Oxidationskatalysators des Abgastrakts angeordnet ist. Der Oxidationskatalysator ist insbesondere dazu ausgebildet, im Abgas etwaig enthaltene, unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) zu oxidieren und/oder im Abgas etwaig enthaltene Kohlenmonoxide (CO) zu oxidieren, insbesondere zu Kohlendioxid.When we talk below about the gas flowing through the exhaust tract, this can be understood to mean the aforementioned exhaust gas from the internal combustion engine or the aforementioned gas, unless otherwise stated. It is conceivable that the aforementioned introduction point, at which the burner exhaust gas can be introduced into the exhaust tract or into the gas, is arranged in the flow direction of the gas flowing through the exhaust tract downstream or upstream of an oxidation catalyst of the exhaust tract designed, for example, as a diesel oxidation catalyst. The oxidation catalyst is designed in particular to oxidize any unburned hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas and/or to oxidize any carbon monoxides (CO) contained in the exhaust gas, in particular to carbon dioxide.
Um mittels der Endkante besonders kleine Tröpfchen des Brennstoffes zu erzeugen, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Endkante gezielt mechanisch bearbeitet ist. Unter dem Merkmal, dass die Endkante gezielt, insbesondere mechanisch, bearbeitet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Endkante nicht etwa eine zufällig ausgebildete oder willkürlich vorgesehene Bearbeitung aufweist, sondern im Rahmen einer Herstellung des Brenners ist beziehungsweise wird die Endkante gezielt und somit gewünscht, insbesondere mechanisch, bearbeitet.In order to produce particularly small droplets of fuel using the end edge, in one embodiment of the invention it is provided that the end edge is specifically mechanically processed. The feature that the end edge is processed in a targeted manner, in particular mechanically, is to be understood in particular as meaning that the end edge does not have a randomly formed or arbitrarily intended processing, but rather as part of the production of the burner, the end edge is or is targeted and thus desired , especially mechanically, processed.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Endkante gedreht, das heißt drehend bearbeitet, und/oder geschliffen und dadurch gezielt mechanisch bearbeitet ist. Dadurch können mittels der Endkante besonders kleine Tröpfchen des Brennstoffes erzeugt werden.A further embodiment is characterized in that the end edge is turned, that is to say machined in a rotating manner, and/or ground and thereby specifically machined mechanically. This means that particularly small droplets of fuel can be generated using the end edge.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit einem Brenner gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle with a burner according to the first aspect and/or the second aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first and second aspects of the invention are to be viewed as advantages and advantageous embodiments of the third aspect and vice versa.
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 as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem Abgastrakt und einem Brenner; -
2 eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform des Brenners; -
3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Brenners gemäß der ersten Ausführungsform; -
4 eine schematische Längsschnittansicht eines Bauteils des Brenners gemäß der ersten Ausführungsform; -
5 eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Brenners; -
6 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Rückansicht einer dritten Ausführungsform des Brenners; -
7 eine schematische Längsschnittansicht des Brenners gemäß der dritten Ausführungsform; -
8 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Drallerzeugungseinrichtung des Brenners; -
9 eine schematische Perspektivansicht der Drallerzeugungseinrichtung; -
10 eine schematische Vorderansicht einer Verschlusseinrichtung; -
11 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform des Brenners; -
12 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform des Brenners; -
13 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform des Brenners; -
14 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer siebten Ausführungsform des Brenners; -
15 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Einspritzelements des Brenners; -
16 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Betriebs desBrenners 42; -
17 eine schematische Schnittansicht einer Brennstoffpumpe zum Fördern eines Brennstoffes zu dem Brenner; -
18 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines Einbringelements des Brenners; -
19 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des Einbringelements; -
20 20 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des Einbringelements; -
21 eine schematische Querschnittsansicht der dritten Ausführungsform des Einbringelements; und -
22 ausschnittsweise und jeweils teilweise eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform und einer fünften Ausführungsform des Einbringelements.
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1 a schematic representation of a drive device of a motor vehicle, with an internal combustion engine, an exhaust tract and a burner; -
2 a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of the burner; -
3 a detail of a schematic longitudinal sectional view of the burner according to the first embodiment; -
4 a schematic longitudinal sectional view of a component of the burner according to the first embodiment; -
5 a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the burner; -
6 a detail of a schematic and perspective rear view of a third embodiment of the burner; -
7 a schematic longitudinal sectional view of the burner according to the third embodiment; -
8th a detail of a schematic and partially sectioned perspective view of a swirl generating device of the burner; -
9 a schematic perspective view of the swirl generating device; -
10 a schematic front view of a closure device; -
11 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a fourth embodiment of the burner; -
12 a detail of a schematic sectional view of a fifth embodiment of the burner; -
13 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a sixth embodiment of the burner; -
14 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a seventh embodiment of the burner; -
15 a schematic and partially sectioned side view of an injection element of the burner; -
16 a block diagram illustrating an operation of theburner 42; -
17 a schematic sectional view of a fuel pump for delivering fuel to the burner; -
18 a detail of a schematic perspective view of a first embodiment of an insertion element of the burner; -
19 a detail of a schematic perspective view of a second embodiment of the insertion element; -
20 20 shows a detail of a schematic sectional view of a third embodiment of the insertion element; -
21 a schematic cross-sectional view of the third embodiment of the insertion element; and -
22 in detail and in part a schematic side view of a fourth embodiment and a fifth embodiment of the insertion element.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die Antriebseinrichtung 10 umfasst dabei einen von Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt 24, mittels welchem die den Ansaugtrakt 24 durchströmende Frischluft zu den und in die Zylinder 16 geführt wird. Die Frischluft bildet mit dem Kraftstoff ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches die Frischluft und den Kraftstoff umfasst und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in dem jeweiligen Zylinder 16 gezündet und dadurch verbrannt wird. Insbesondere wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Selbstzündung gezündet. Aus dem Zünden und Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12, deren Abgas auch als Maschinenabgas bezeichnet wird.The
Die Antriebseinrichtung 10 weist dabei einen von dem Abgas aus den Zylindern 16 durchströmbaren Abgastrakt 26 auf. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst außerdem einen Abgasturbolader 28, welcher einen in dem Ansaugtrakt 24 angeordneten Verdichter 30 und eine in dem Abgastrakt 26 angeordnete Turbine 32 aufweist. Das Abgas kann aus den Zylindern 16 ausströmen, in den Abgastrakt 26 einströmen und daraufhin den Abgastrakt 26 durchströmen. Dabei ist die Turbine 32 von dem den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgas antreibbar. Der Verdichter 30 ist, insbesondere über eine Welle 34 des Abgasturboladers 28, von der Turbine 32 antreibbar. Durch Antreiben des Verdichters 30 wird mittels des Verdichters 30 die den Ansaugtrakt 24 durchströmende Frischluft verdichtet. In dem Abgastrakt 26 sind mehrere Komponenten 36a-d angeordnet, welche als jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtungen, das heißt Abgasnachbehandlungskomponenten zum Nachbehandeln des Abgases, ausgebildet sind. In Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine 12 sind die Komponenten 36a-d aufeinanderfolgend angeordnet und somit in Reihe oder seriell zueinander geschaltet. Bei der Komponente 36a handelt es sich beispielsweise um einen Oxidationskatalysator, insbesondere um einen Dieseloxidationskatalysator (DOC). Ferner kann es sich bei der Komponente 36 um einen Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK) Handeln. Bei der Komponente 36b kann es sich um einen SCR-Katalysator handeln, welcher auch einfach als SCR bezeichnet wird. Bei der Komponente 36c kann es sich bei um einen Partikelfilter, insbesondere um einen Dieselpartikelfilter (DPF), handeln. Die Komponente 36d kann beispielsweise einen zweiten SCR-Katalysator und/oder einen Ammoniak-Sperrkatalysator (ASC) aufweisen.The
Das Kraftfahrzeug weist einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau auf, welcher einen auch als Fahrgastzelle oder Sicherheitszelle bezeichneten Innenraum des Kraftfahrzeugs bildet oder begrenzt. Während einer jeweiligen Fahrt des Kraftfahrzeugs können sich in dem Innenraum Personen aufhalten. Beispielsweise bildet oder begrenzt der Aufbau einen Motorraum, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise auch der Abgasturbolader 28 in dem Motorraum angeordnet. Der Aufbau weist außerdem einen auch als Hauptboden bezeichneten Boden auf, durch welchen der Innenraum in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist. Dabei sind beispielsweise die Komponenten 36a, b, c in dem Motorraum angeordnet, sodass beispielsweise die Komponenten 36a, b und c ein sogenanntes Hot-End bilden oder Bestandteile eines sogenannten Hot-Ends (heißes Ende) sind. Insbesondere kann das Hot-End direkt an die Turbine 32 angeflanscht sein. Die Komponente 36d ist beispielsweise außerhalb des Motorraums und dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Bodens angeordnet, sodass beispielsweise die Komponente 36d ein sogenanntes Cold-End (kaltes Ende) bildet oder Bestandteil des sogenannten Cold-Ends ist.The motor vehicle has a structure designed, for example, as a self-supporting body, which forms or delimits an interior of the motor vehicle, also referred to as a passenger cell or safety cell. People can be in the interior while the motor vehicle is traveling. For example, the structure forms or delimits an engine compartment in which the
Die Antriebseinrichtung 10 umfasst eine Dosiereinrichtung 38, mittels welcher an einer Einleitstelle E1 ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel in den Abgastrakt 26 und dabei beispielsweise in das den Abgastrakt 26 durchströmende Abgas einbringbar ist. Bei dem Reduktionsmittel handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Harnstofflösung, welche Ammoniak bereitstellen kann, das bei einer selektiven katalytischen Reduktion mit im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagieren kann. Die selektive katalytische Reduktion ist dabei durch den SCR-Katalysator katalytisch bewirkbar und/oder unterstützbar. Aus
Die Antriebseinrichtung 10 und somit das Kraftfahrzeug umfassen außerdem einen Brenner 42, mittels welchem - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - zumindest eine der in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases stromab des Brenners 42 angeordneten Komponenten 36b, c, d schnell und effizient aufgeheizt und/oder warmgehalten werden kann. Der Brenner 42 kann ein Gemisch insbesondere unter Bildung einer Flamme 44 und insbesondere unter Bereitstellung eines Brennerabgases verbrennen, wobei das Brennerabgas beziehungsweise die Flamme 44 an einer Einleitstelle E2 in den Abgastrakt 26 einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird. Dies bedeutet, dass sozusagen der Brenner 42 an der Einleitstelle E2 angeordnet ist. Bei dem in
Dabei ist in dem Kraftstoffversorgungspfad 46 ein erstes Ventilelement 50 angeordnet, mittels welchem eine den Kraftstoffversorgungspfad 46 durchströmende und somit dem Brenner 42 zuzuführende Menge des Brennstoffes eingestellt werden kann. Dabei ist eine auch als Steuergerät bezeichnete, elektronische Recheneinrichtung 52 vorgesehen, mittels welcher das Ventilelement 50 ansteuerbar ist, sodass mittels des Steuergeräts über das Ventilelement 50 die den Kraftstoffversorgungspfad 46 durchströmende und dem Brenner 42 zuzuführende Menge des Brennstoffes einstellbar, insbesondere zu regeln, ist.A
Des Weiteren ist ein Luftversorgungspfad 54 vorgesehen, über welchen beziehungsweise mittels welchem der Brenner mit der Luft zum Bilden des Gemisches versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird. Dies bedeutet, dass der Luftversorgungspfad 54 von der Luft, aus welcher das Gemisch gebildet wird, durchströmbar ist. Dabei ist in dem Luftversorgungspfad 54 eine auch als Luftpumpe bezeichnete Pumpe 56 angeordnet, mittels welcher die Luft durch den Luftversorgungspfad 54 hindurchförderbar und somit zu dem Brenner 42 hin förderbar ist. Beispielsweise wird die auch als Niederdruckkraftstoffpumpe bezeichnete Niederdruckpumpe 20 als Brennstoffpumpe bezeichnet, mittels welcher der Brennstoff durch den Kraftstoffversorgungspfad 46 hindurchgefördert und somit zu dem Brenner 42 hin gefördert wird.Furthermore, an
Es ist erkennbar, dass der Luftversorgungspfad 54 an einer zweiten Verbindungsstelle V2 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 24 verbunden ist. Somit kann beispielsweise an der Verbindungsstelle V2 zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 24 durchströmenden Frischluft aus dem Ansaugtrakt 24 abgezweigt und in den Luftversorgungspfad 54 eingeleitet werden. Die in den Luftversorgungspfad 54 eingeleitete Frischluft kann als die Luft den Luftversorgungspfad 54 durchströmen und wird mittels des Luftversorgungspfads 54 zu dem und insbesondere in den Brenner 42 geleitet. Dabei ist in dem Luftversorgungspfad 54 ein zweites Ventilelement 55 angeordnet, mittels welchem eine die den Luftversorgungspfad 54 durchströmende und somit den Brenner 42 durchströmende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemisches verwendet wird, einstellbar ist. Dabei ist beispielsweise das Steuergerät dazu ausgebildet, das Ventilelement 55 anzusteuern, sodass beispielsweise mittels des Steuergeräts über das Ventilelement 55 die den Luftversorgungspfad 54 durchströmende und somit dem Brenner 42 zuzuführende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemisches verwendet wird, einstellbar, insbesondere zu regeln, ist.It can be seen that the
Der Brenner 42 weist eine innere Drallkammer 62 auf, welche von einem ersten Teil der Luft, die dem Brenner 42 zugeführt wird, durchströmbar ist und eine drallförmige erste Strömung des ersten Teils der Luft bewirkt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Teil der Luft drallförmig durch zumindest einen ersten Teilbereich der Drallkammer 62 hindurchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 62 ausströmt und/oder drallförmig in der Brennkammer 58 strömt. Die innere Drallkammer 62 weist, insbesondere genau, eine erste Ausströmöffnung 64 auf, die entlang einer ersten Durchgangsrichtung der Ausströmöffnung 64 und somit entlang einer mit der ersten Durchgangsrichtung zusammenfallenden, ersten Strömungsrichtung von dem ersten Teil der Luft durchströmbar ist. Über die erste Ausströmöffnung 64 ist der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer 62 abführbar. Dies bedeutet, dass der erste Teil der Luft über die erste Ausströmöffnung 64 aus der inneren Drallkammer 62 herausströmen kann. Des Weiteren umfasst der Brenner 42 ein Einbringelement in Form eines Einspritzelements 66, welches einen von dem flüssigen Brennstoff, der dem Brenner 42 zugeführt wird, durchströmbaren Kanal 68 aufweist.The
Erfindungsgemäß ist das Einspritzelement 66 als eine Lanze ausgebildet, welche auch als Kraftstofflanze bezeichnet wird. Der Kanal 68 und somit das Einspritzelement 66 weist wenigstens eine von dem den Kanal 68 durchströmenden, flüssigen Brennstoff durchströmbare Austrittsöffnung 70 auf. Aus
Die Drallkammer 62 ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch ein vorzugsweise einstückig ausgebildetes Bauteil 74 des Brenners 42 gebildet oder begrenzt, sodass das Bauteil 74 auch die Ausströmöffnung 64 bildet beziehungsweise begrenzt.The
Der Brenner 42 weist des Weiteren eine äußere Drallkammer 76 auf, welche zumindest einen Längenbereich und vorliegend auch die erste Ausströmöffnung 64 in um die axiale Richtung der Drallkammer 62 verlaufender Umfangsrichtung der Drallkammer 62, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Dabei weist das Bauteil 74 eine Trennwand 78 auf, welche in radialer Richtung der Drallkammer 62, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Drallkammer 62 verläuft, zwischen den Drallkammern 62 und 76 angeordnet ist. Dadurch sind die Drallkammern 62 und 76 in radialer Richtung der Drallkammer 65 durch die Trennwand 78 voneinander getrennt. Die axiale Richtung der Drallkammer 62 fällt mit der axialen Richtung der Drallkammer 76 zusammen, sodass die radiale Richtung der Drallkammer 62 mit der radialen Richtung der Drallkammer 76 zusammenfällt. Die äußere Drallkammer 76 ist von einem zweiten Teil der Luft, die dem Brenner 42 zugeführt wird, durchströmbar und dazu ausgebildet, eine drallförmige zweite Strömung des zweiten Teils der Luft zu bewirken. Dies bedeutet, dass der zweite Teil der Luft die Drallkammer 76 drallförmig durchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 76 ausströmt und/oder drallförmig in der Brennkammer 58 strömt. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Teile der Luft ihre drallförmigen Strömungen in der Brennkammer 58 aufweisen, mithin drallförmig in der Brennkammer 58 verlaufen. Die äußere Drallkammer 76 weist, insbesondere genau, eine von dem die äußere Drallkammer 76 durchströmenden, zweiten Teil der Luft insbesondere entlang einer dritten Strömungsrichtung durchströmbare, zweite Ausströmöffnung 80 auf, deren dritte Durchgangsrichtung, entlang welcher die Ausströmöffnung 80 von dem die Drallkammer 76 durchströmenden zweiten Teil der Luft durchströmbar ist, vorliegend mit der axialen Richtung der Drallkammer 76 und somit mit der axialen Richtung der Drallkammer 62 zusammenfällt. Die dritte Durchgangsrichtung fällt mit einer dritten Strömungsrichtung zusammen, entlang welcher der die äußere Drallkammer 76 durchströmende zweite Teil der Luft die Ausströmöffnung 80 durchströmt beziehungsweise durchströmen kann. Dies bedeutet insbesondere, dass die erste Durchgangsrichtung mit der dritten Durchgangsrichtung und die erste Strömungsrichtung mit der dritten Strömungsrichtung zusammenfällt, sodass vorliegend die erste Strömungsrichtung, die dritte Strömungsrichtung, die erste Durchgangsrichtung und die dritte Durchgangsrichtung mit der axialen Richtung der Drallkammer 62 und mit der axialen Richtung der Drallkammer 76 zusammenfallen. in Strömungsrichtung der Teile der Luft ist die zweite Ausströmöffnung 80 stromab der Ausströmöffnung 64 angeordnet und dabei insbesondere in Reihe beziehungsweise in Serie zu der Ausströmöffnung 64 angeordnet, sodass die Ausströmöffnung 80 von dem zweiten Teil der Luft, von dem ersten Teil der Luft und von dem Brennstoff durchströmbar ist. Insbesondere wird der erste Teil der Luft insbesondere aufgrund der drallförmigen ersten Strömung bereits in der Drallkammer 62 mit dem Brennstoff vermischt, insbesondere unter Bildung eines Teilgemisches. Das Teilgemisch kann die Ausströmöffnung 64 durchströmen und somit aus der Drallkammer 62 ausströmen und daraufhin die Ausströmöffnung 80 durchströmen und wird mit dem zweiten Teil der Luft, insbesondere aufgrund der vorteilhaften, drallförmigen zweiten Strömung vermischt, wodurch das Gemisch besonders vorteilhaft aufbereitet wird, mithin das Teilgemisch besonders vorteilhaft mit dem zweiten Teil vermischt wird.The
Es ist erkennbar, dass die Drallkammer 76 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76 nach innen hin durch das Bauteil 74, insbesondere durch die Trennwand 78, begrenzt ist. In radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76 nach außen hin ist die Drallkammer 76 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch ein Bauelement 82 begrenzt, welches vorliegend separat von dem Bauteil 74 ausgebildet ist. Dabei ist das Bauteil 74 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Bauelement 82 angeordnet. Die Ausströmöffnung 80 ist beispielsweise teilweise durch das Bauelement 82 und teilweise durch das Bauteil 74 begrenzt beziehungsweise gebildet, insbesondere im Hinblick auf den geringsten beziehungsweise kleinsten, von dem zweiten Teil der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ausströmöffnung 80.It can be seen that the
Um nun zumindest die Komponente 36b besonders effizient aufheizen und/oder warmhalten zu können, ist es vorgesehen, dass - wie besonders gut aus
Des Weiteren weist der Brenner 42 eine Anti-Rezirkulationsplatte 88 auf, welche bei der ersten Ausführungsform in Strömungsrichtung der die Ausströmöffnung 80 durchströmenden Teile und des die Ausströmöffnung 80 durchströmenden Brennstoffes stromab der Ausströmöffnung 80 und dabei stromab des Bauelements 82 angeordnet ist. Dabei weist die Anti-Rezirkulationsplatte 88 eine Durchströmöffnung 90 auf, welche entsprechend stromab der Ausströmöffnung 80 angeordnet ist und somit von den Teilen der Luft und von dem Brennstoff aus den Drallkammern 62 und 76 durchströmbar ist. Ausgehend von der Durchströmöffnung 90 und insbesondere ausgehend von der Ausströmöffnung 80 und dabei ausgehend von dem Bauelement 82, insbesondere ausgehend von dessen Ende, erstreckt sich die Anti-Rezirkulationsplatte 88 in axialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76 nach außen hin weg, wodurch die Anti-Rezirkulationsplatte 88 zumindest einen Teilbereich T des Bauelements 82 in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76 nach außen hin überragt. Dadurch ist beispielsweise ein erster Teil T1 der Brennkammer 58 von einem zweiten Teil T2 der Brennkammer 58 mittels der Anti-Rezirkulationsplatte 88 zumindest teilweise getrennt. Mittels der Anti-Rezirkulationsplatte 88 kann eine übermäßige Strömung des die Durchströmöffnung 90 durchströmenden und in die Brennkammer 58, insbesondere in den Teil T2, einströmenden Gemisches zurück in Richtung des Bauelements 82 beziehungsweise zurück in den Teil T1 vermieden werden, sodass eine vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist.Furthermore, the
Aus
Wie aus
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Düsen, mithin die Ausströmöffnungen 64 und 80, die folgenden Größen- oder Flächenverhältnisse aufweisen: Die Ausströmöffnung 64 (innere Düse) weist vorzugsweise einen Durchmesser, insbesondere einen Innendurchmesser, auf, welcher 10 Prozent bis 20 Prozent von Di aufweist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die äußere Düse, mithin die Ausströmöffnung 80, einen Durchmesser, insbesondere einen Innendurchmesser, aufweist, welcher beispielsweise 10 Prozent bis 35 Prozent von Da beträgt. Eine Kreisringfläche von innen zu außen sollte flächengleich sein, also beide 50 Prozent der gesamten Kreisringfläche betragen. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Luftkanal LK1 eine erste Kreisringfläche und der Luftkanal LK2 eine zweite Kreisringfläche aufweisen, wobei die Kreisringflächen vorzugsweise gleich groß sind.It is preferably provided that the nozzles, i.e. the
Die Drallerzeugungseinrichtung 107 weist eine, insbesondere zentrale, Durchgangsöffnung 108 auf, welche von dem Einspritzelement 66 durchdrungen ist. Mit anderen Worten ragt das Einspritzelement 66 durch die Durchgangsöffnung 108 hindurch in die innere Drallkammer 62.The
Insbesondere ist es denkbar, dass der Öffnungsquerschnitt 114 ein Öffnungsquerschnitt oder Austrittsquerschnitt ist, insbesondere der Brennkammer 58, wobei über den Austrittsquerschnitt die Flamme 44 beziehungsweise das Brennerabgas aus der Brennkammer 58 abgeführt und in den Abgastrakt 26 eingeleitet werden kann. Eine zu Erhöhung einer Strömungsgeschwindigkeit der Flamme 44 beziehungsweise des Brennerabgases aus der Brennkammer 58 notwendige, erforderliche oder durchgeführte Verjüngung des Öffnungsquerschnitts insbesondere durch entsprechendes, nach Art einer Irisblende erfolgendes Bewegen der Verschlusselemente 112, sollte strömungsgünstig dargestellt werden. Somit könnte statt einer Bohrung in einer ebenen Verschlussplatte ein konischer Auslauf mit einem Winkel von 30 Grad bis 70 Grad zur Horizontalen erfolgen, wie es beispielsweise bei einem Flugzeugtriebwerk durch Segmente und/oder durch einen Konus realisiert ist. Dies kann durch eine Festgeometrie oder auch variabel wie bei einem Flugzeugtriebwerk mit einzelnen Segmenten erfolgen, die klappbar sind, beispielsweise bei einer Schubdüse, oder mit einem verschiebbar angeordneten Austrittskonus, welcher beispielsweise in axialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76 verschiebbar ist.In particular, it is conceivable that the
Dadurch, dass zumindest die Längenbereiche der Kammerteile 120 und 122 ineinander angeordnet und in radialer Richtung der Brennkammer 58 unter Bildung des Zwischenraums 124 voneinander beabstandet sind, wobei der Zwischenraum 124 beispielsweise mit Luft gefüllt und somit als ein Luftspalt ausgebildet ist, ist eine Doppelwandigkeit der Brennkammer 58 beziehungsweise des Kammerelements 116 geschaffen, wodurch die Brennkammer 58 durch den Zwischenraum 124, das heißt durch den Luftspalt isoliert ist. Somit ist die Brennkammer 58 luftspaltisoliert. Im Folgenden wird insbesondere Bezug genommen auf den in
Anstelle der zusammenhängenden Abführöffnung 102 ist es denkbar, die mehreren, voneinander getrennten und voneinander beabstandeten Durchströmöffnungen 98 zu verwenden. Mit anderen Worten ist es denkbar, die an sich zusammenhängende und damit ununterbrochene Abführöffnung 102 in die mehreren, voneinander beabstandeten und voneinander getrennten Durchströmöffnungen 98 aufzuteilen, deren Anzahl vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 3 bis einschließlich 9 liegt. Die jeweilige Durchströmöffnung 98 weist einen auch als Austrittsfläche oder Durchströmfläche bezeichneten Flächeninhalt auf, wobei die Summe der Flächeninhalte aller Durchströmöffnungen 98 vorzugsweise ähnlich der Austrittsfläche der zusammenhängenden Abführöffnungen 102, das heißt ähnlich des Flächeninhalts der Abführöffnung 102, ist. Die Summe der Flächeninhalte der Durchströmöffnungen 98 wird auch Gesamtaustrittsfläche bezeichnet. Die Durchströmöffnungen 98 sind beispielsweise als Bohrungen ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Summe der Flächeninhalte aller Durchströmöffnungen 98, das heißt die Gesamtaustrittsfläche, das 0,8-fache bis 1,8-fache des Flächeninhalts der beziehungsweise einer ununterbrochenen, zusammenhängenden Abführöffnung der Abführöffnung 102 der Brennkammer 58 beträgt. Insbesondere ist es denkbar, dass die Lochscheibe 100 in der Abführöffnung 102 beziehungsweise in dem Längenbereich L1 angeordnet ist. Im Hinblick auf das auch als Motorabgas bezeichnete Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 kann es vorteilhaft sein, ein Ablenkelement, insbesondere ein Ablenkelement und/oder ein Lochelement, insbesondere ein Lochblech zu verwenden, wobei unter dem Lochelement ein insbesondere als Festkörper ausgebildetes Element verstanden werden kann, welches mehrere, voneinander beabstandete und insbesondere durch jeweilige Wandungen voneinander getrennte Löcher aufweist, die von einem Gas, wie beispielsweise dem Brennerabgas oder dem Motorabgas, durchströmbar sind. Damit beispielsweise das Motorabgas die Flamme 44 in der Brennkammer 58 nicht übermäßig negativ beeinflusst und destabilisiert, ist es vorteilhaft, ein Ablenkelement, wie beispielsweise ein Ablenkblech, vor der Brennkammer 58, das heißt stromauf der Brennkammer 58, vorzusehen, damit das Motorabgas nicht oder nur geringfügig in die Brennkammer 58 eintreten kann, insbesondere entgegen der Strömungsrichtung, entlang welcher die Flamme 44 beziehungsweise das Brennerabgas aus der Brennkammer 58 in den Abgastrakt 26 einströmt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Ablenkelement in Strömungsrichtung des Motorabgases stromauf der Brennkammer 58, das heißt stromauf der Einleitstelle E2, in dem Abgastrakt 26 angeordnet ist. Eine Geometrie des Ablenkelements kann davon abhängen, wie die Brennkammer 58 zu dem Abgastrakt 26, das heißt zu einem Abgaskanal des Abgastrakts 26 angeordnet ist. Unter dem Abgaskanal ist zu verstehen, dass das Brennerabgas beziehungsweise die Flamme 44 aus der Brennkammer 58, insbesondere entlang der vierten Strömungsrichtung, in den Abgaskanal einströmt, insbesondere an der Einleitstelle E2. Eine individuelle Anpassung der Geometrie des Ablenkelements ist vorteilhaft.Instead of the
Ferner ist es vorteilhaft, wie zuvor beschrieben, dass an dem Austritt der Brennkammer 58 die Verschlusseinrichtung 110 oder eine anderweitige Verschlusseinrichtung angeordnet ist. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Die Verschlusseinrichtung 110 kann beispielsweise in dem Längenbereich L1 beziehungsweise in der Abführöffnung 102 angeordnet sein, so dass ein von dem Brennerabgas beziehungsweise von der Flamme 44 durchströmbarer Strömungsquerschnitt, über welchen das Brennerabgas beziehungsweise die Flamme 44, insbesondere an der Einleitstelle E2, aus der Brennkammer 58 abführbar und in den Abgastrakt 26, insbesondere in den Abgaskanal, einleitbar ist, durch die Verschlusseinrichtung 110, insbesondere durch die Verschlusselemente 112, begrenzt ist und demzufolge mittels der Verschlusseinrichtung 110 variierbar, das heißt einstellbar ist. Bei diesem einstellbaren Strömungsquerschnitt handelt es sich insbesondere um den Öffnungsquerschnitt 114.Furthermore, it is advantageous, as described above, that the
Die Verschlusseinrichtung 110 kann dabei in dem Kammerteil 122 und dabei in der Abführöffnung 102 angeordnet sein, oder die Verschlusseinrichtung 110 oder eine andere Verschlusseinrichtung ist stromab der Brennkammer 58, das heißt stromab des Kammerteils 122 und dabei unmittelbar an die Brennkammer 58 beziehungsweise an das Kammerteil 122 anschließend angeordnet, mithin stromab der Abführöffnung 102 an sich angeordnet. Eine Verjüngung der Abführöffnung 102, wie dies bei der vierten Ausführungsform durch den Längenbereich L1, das heißt durch den beschriebenen Konus, realisiert ist, führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Brennerabgases, wobei die Verjüngung des Austritts der Brennkammer 58 strömungsgünstig dargestellt werden sollte. Der vorliegend durch den Längenbereich L1 gebildete Konus weist vorzugsweise einen auch als Konuswinkel bezeichneten Winkel, insbesondere zur in
Bei der weiteren Verschlusseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein in
Im Folgenden wird die zuvor erwähnte Luftspaltisolierung der Brennkammer 58 näher erläutert: Da die Brennkammer 58 vor allem in einem Volllastbetrieb an ihrer Außenwand sehr heißt wird und gegebenenfalls glüht, kann die Luftspaltisolierung einen besonders sicheren Betrieb gewährleisten. Außerdem können durch die Luftspaltisolierung Wärmeverluste besonders gering gehalten werden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine insbesondere thermische Isolierung die Brennkammer 58 in um die axiale Richtung der Brennkammer 58 verlaufender Umfangsrichtung insbesondere vollständig umlaufend umgibt. Als diese Isolierung ist vorliegend die Luftspaltisolierung, mithin der Luftspalt vorgesehen. Der vorliegend als Luftspalt ausgebildete Zwischenraum 124 weist vorzugsweise ein in radialer Richtung der Brennkammer 58 verlaufende Breite, insbesondere Spaltbreite, auf, wobei die Breite, insbesondere Spaltbreite, vorzugsweise 6 % bis 25 % von Da beträgt. Insbesondere ist es denkbar, dass die Breite in einem Bereich von einschließlich 1,5 mm bis einschließlich 6 mm liegt. Insbesondere ist erkennbar, dass das Kammerelement 116 ein doppelwandiges und dadurch luftspaltisoliertes Rohr ist. Mit anderen Worten bilden die Kammerteile 120 und 122 ein doppelwandiges und dadurch luftspaltisoliertes Rohr. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein separat von dem Kammerelement 116 (luftspaltisoliertes Rohr) ausgebildetes Isolierelement das luftspaltisolierte Rohr (Kammerelement 116), das heißt zumindest einen in axialer Richtung der Brennkammer 58 verlaufenden Längenbereich des Kammerelements 116 in Umfangsrichtung der Brennkammer 58 insbesondere vollständig umlaufend umgibt. Bei dem Isolierelement handelt es sich vorzugsweise um eine Isoliermatte. Das Isolierelement ist vorzugsweise zumindest aus Mineralwolle und/oder aus Blech gebildet, wodurch die Brennkammer 58 besonders vorteilhaft isoliert werden kann.The previously mentioned air gap insulation of the
Im Folgenden wird eine mögliche Einbauposition der Brennkammer 58 beziehungsweise des Brenners 42 beschrieben. Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Gemisch in der Brennkammer 58 unter Freisetzung von Wärme beziehungsweise Wärmeenergie zu dünn, um zu verbrennen. Mittels der Wärmeenergie kann beispielsweise zumindest die Komponente 36b effektiv und effizient aufgeheizt und/oder warmgehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann die beispielsweise als Partikelfilter ausgebildete Komponente 36c aufgeheizt werden. Durch Aufheizen des Partikelfilters kann beispielsweise eine Regeneration des Partikelfilters bewirkt beziehungsweise durchgeführt werden. Um nun die Wärmeenergie des Brenners 42 vorteilhaft nutzen zu können, sollte er beziehungsweise sollte die Einleitstelle E2 möglichst nahe an der aufzuheizenden beziehungsweise warmzuhaltenden Komponente, wie beispielsweise der Komponente 36b und/oder 36c angeordnet sein. Hierdurch können auch Wärmeverluste gering gehalten werden. Um jedoch eine vorteilhafte Durchmischung des Motorabgases mit dem Brennerabgas zu gewährleisten, sollte eine Mindeststrecke zur Durchmischung des Brennerabgases mit dem Motorabgas vorgesehen werden, wobei sich diese Mindeststrecke insbesondere in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Motorabgases von dem Brenner 42 beziehungsweise von der Einleitstelle E2 insbesondere durchgängig bis hin zu der aufzuheizenden beziehungsweise warmzuhaltenden Komponente, wie beispielsweise der Komponente 36b, insbesondere bis zu deren Eintritt, erstreckt. Insbesondere handelt es sich bei der Mindeststrecke um eine Mindeststrecke der Mischkammer 40. Daher kann die Einleitstelle E2 nicht unmittelbar an den Eintritt der Komponente 36b heranrücken. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein insbesondere in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases verlaufender Abstand zwischen der Einleitstelle E2 und der insbesondere in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 unmittelbar auf die Einleitstelle E2 folgenden Komponente 36b mindestens das 5-fache bis 8-fache von Da und höchstens das 30-fache von Da ist. Unter dem Merkmal, dass sich die Komponente 36b in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases (Motorabgas) unmittelbar beziehungsweise direkt an die Einleitstelle E2 anschließt, ist zu verstehen, dass in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases zwischen der Einleitstelle E2 und der Komponente 36b keine andere, weitere Abgasnachbehandlungskomponente angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich sollte eine Durchmesser, insbesondere ein Innendurchmesser, des Abgaskanals, in welchem die Einleitstelle E2 angeordnet ist, insbesondere nach Austritt aus der Brennkammer 58 sich auf mindestens das 6-fache von Da kegelförmig erweitern, insbesondere, bevor das Abgas in die Komponente 36b eintritt. Insbesondere dann, wenn die Komponente 36b ein Katalysator, insbesondere der zuvor genannte SCR-Katalysator, ist, weist die Komponente 36b ein Substrat auf. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zuvor genannte Abstand ein insbesondere in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 26 durchströmenden Abgases zwischen der Einleitstelle E2 und dem Substrat des Katalysators verlaufender Abstand ist. Somit ist es vorteilhaft, wenn sich der Innendurchmesser des Abgaskanals nach Austritt aus der Brennkammer 58, das heißt beispielsweise von der Einleitstelle E2 ausgehend auf mindestens das 6-fache von Da erweitert, bevor das Abgas (Motorabgas beziehungsweise Brennerabgas) auf das Substrat trifft.A possible installation position of the
Aus
Um das Bewirken beziehungsweise Erzeugen der drallförmigen Strömungen der Teile der Luft in den Drallkammern 62 und 76 zu unterstützen, sollte die Luft nicht streng radial, das heißt in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammern 62 beziehungsweise 76 in die jeweilige Drallkammer 62 beziehungsweise 76 eingeleitet werden, sondern tangential beziehungsweise schräg zur jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer 62 beziehungsweise 76, wie dies in
Um den Brenner 42 mit dem Brennstoff zu versorgen, wird eine Brennstoffpumpe, wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe zum Fördern des Kraftstoffs aus dem Tank 18 genutzt. Bei der Brennstoffpumpe kann es sich somit beispielsweise um die Niederdruckpumpe 20 handeln. Es ist vorteilhaft, den Brenner 42 Lambda-geregelt zu betreiben, so dass beispielsweise das Gemisch ein Verbrennungsluftverhältnis (γ) von zumindest im Wesentlichen 1,0 aufweist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Brenner stöchiometrisch betrieben wird, mithin das Gemisch ein stöchiometrisches Gemisch ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorteilhafterweise vorgesehen, wenn ein erster Anteil der Luft an dem Gemisch und ein zweiter Anteil des Brennstoffes an dem Gemisch möglichst exakt eingestellt beziehungsweise geregelt werden. Daher ist es von Vorteil, wenn eine erste Menge der auch als Verbrennungsluft bezeichneten Luft des Gemisches und eine zweite Menge des Brennstoffes des Gemisches zumindest im Wesentlichen exakt eingestellt und/oder berechnet und in die jeweilige, entsprechende Drallkammer 62 beziehungsweise 76 eingeleitet werden. Daher ist es vorteilhaft, als die Brennstoffpumpe zum Fördern des Brennstoffs zu dem beziehungsweise in den Brenner 42 eine frequenzgesteuerte Kolbenpumpe zu verwenden. Diese sollte an ihrem Austritt mit einem federbelasteten Ventil, wie beispielsweise einem Kugelventil, versehen sein, um ein Rückströmen von Kraftstoff oder Abgas, insbesondere in die Brennstoffpumpe, zu verhindern.In order to supply the
Eine solche Brennstoffpumpe ist in
Die innenumfangsseitige Mantelfläche 86 des Bauteils 74 wird auch als Filmwand bezeichnet, da der Brennstoff, der über die Austrittsöffnungen 70 aus dem Einspritzelement 66 ausgespritzt und gegen die Filmwand gebracht beziehungsweise gespritzt wird, an der Filmwand (innenumfangsseitige Mantelfläche 86) den zuvor genannten Film beziehungsweise Brennstofffilm bildet. Um den Brennstoff besonders vorteilhaft auf beziehungsweise gegen die Filmwand zu bringen, wird erfindungsgemäß anstatt einer Zerstäuberdüse eine beanspruchte, einfache Lanze, wie beispielsweise das in
Bei einem Block 182 erfolgt ein Vergleich, bei welchem ein Ist-Wert der Temperatur T5 mit einem Soll-Wert der Temperatur T5 verglichen wird. Der Ist-Wert der Temperatur T5 ist beispielsweise der zuvor genannte T5-Wert und/oder beispielsweise wird der Ist-Wert der Temperatur T5, insbesondere mittels des zuvor genannten Temperatursensors, gemessen, insbesondere an der Einleitstelle E2 oder an einer stromab der Einleitstelle E2 und insbesondere stromauf der Komponente 36b angeordneten Stelle in dem Abgastrakt 26. Ergibt beispielsweise der Vergleich, dass der Ist-Wert kleiner oder gleich dem Soll-Wert ist, so wird ein insbesondere bei dem Block 174 eingestellter Zustand beibehalten, insbesondere im Hinblick auf den Betrieb der Brennstoffpumpe und der Luftpumpe, wobei die Brennstoffpumpe in
Bei einem Block 192 wird die Menge der Luft des Gemisches ermittelt, insbesondere gemessen, insbesondere durch eine Luftstrommessung. Außerdem ist durch einen Pfeil 194 veranschaulicht, dass die Menge des Brennstoffes ermittelt, insbesondere gemessen wird. Bei einem Block 196 wird das Verbrennungsluftverhältnis (γ) in Abhängigkeit von der ermittelten, insbesondere gemessenen, Menge der Luft und in Abhängigkeit von der ermittelten, insbesondere gemessenen oder aber berechneten, Menge des Brennstoffes ermittelt, insbesondere berechnet. Insbesondere wird bei dem Block 196 ein Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses des Gemisches ermittelt, insbesondere berechnet. Bei einem Block 198 wird der Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses mit einem zweiten Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses verglichen, wobei der zweite Soll-Wert beispielsweise 1,03 beträgt. Entspricht der Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses dem Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses, oder weicht der Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses nur derart von dem Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses ab, dass eine Differenz zwischen dem Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses und dem Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses insbesondere betragsmäßig größer oder gleich einer Grenze ist, so wird ein aktueller Betrieb des Brenners 42, insbesondere der Brennstoffpumpe und der Luftpumpe, beibehalten. Weicht jedoch der Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses übermäßig von dem Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses ab, so wird, wie insbesondere durch einen Pfeil 200 dargestellt ist, beispielsweise die Luftpumpe und/oder die Brennstoffpumpe hinsichtlich ihres jeweiligen Betriebs verändert, insbesondere durch Ansteuern der Brennstoffpumpe beziehungsweise Luftpumpe, insbesondere derart, dass die Differenz zwischen dem Ist-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses und dem Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses zumindest reduziert oder aber aufgehoben wird. Schließlich veranschaulicht ein Block 202, dass der Soll-Wert der Temperatur T5 aus beziehungsweise von dem Steuergerät vorgegeben wird, insbesondere an den Block 182. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät den Soll-Wert des Verbrennungsluftverhältnisses vorgeben beziehungsweise ausgeben, insbesondere an den Block 198.In a
Es ist erkennbar, dass bei den in
Schließlich zeigt
In
Es ist denkbar, dass das Einbringelement 66 beziehungsweise 204 insbesondere dann, wenn es als ein Einspritzelement ausgebildet ist, ein von dem Brennstoff durchströmbares und beispielsweise die Austrittsöffnung 70, insbesondere direkt, bildendes beziehungsweise begrenzendes Elementgehäuse und ein Elementventil aufweist, welches auch als Einspritzventil bezeichnet wird. Das Elementventil ist beispielsweise relativ zu dem Elementgehäuse, insbesondere translatorisch, zwischen wenigstens einer Schließstellung und mindestens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung ist durch das Elementventil die Austrittsöffnung fluidisch versperrt, dass kein Brennstoff die Austrittsöffnung hindurchströmen kann. In der Offenstellung gibt das Elementventil die Austrittsöffnung frei, wodurch Brennstoff durch die Austrittsöffnung hindurchströmen und somit von dem Einbringelement bereitgestellt, insbesondere ausgespritzt, werden kann. In der Schließstellung sitzt beispielsweise das Elementventil, insbesondere eine Dichtfläche des Elementventils auf einem korrespondierenden Ventilsitz, welcher beispielsweise, insbesondere direkt, durch das Elementgehäuse gebildet ist. Dabei ist es denkbar, dass das Elementventil als ein Kegelventil ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Elementventil zumindest einen zumindest im Wesentlichen kegelförmigen oder kegelstromförmigen Teilbereich aufweist, durch welchen die Dichtfläche gebildet ist. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Dichtfläche und vorzugsweise damit auch der korrespondierende Ventilsitz kegelförmig oder kegelstromförmig ausgebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass das Elementventil ein Kugelventil ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Elementventil zumindest in einem Teilbereich kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet ist, durch welchen die Dichtfläche, insbesondere direkt, gebildet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es dabei denkbar, dass die Dichtfläche kugelförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise auch der korrespondierende Ventilsitz kugelförmig beziehungsweise kugelsegmentförmig ausgebildet sein kann.It is conceivable that the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- AntriebseinrichtungDrive device
- 1212
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- MotorblockEngine block
- 1616
- Zylindercylinder
- 1818
- Tanktank
- 2020
- NiederdruckpumpeLow pressure pump
- 2222
- Hochdruckpumpehigh pressure pump
- 2424
- Ansaugtraktintake tract
- 2626
- AbgastraktExhaust tract
- 2828
- AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
- 3030
- Verdichtercompressor
- 3232
- Turbineturbine
- 3434
- WelleWave
- 36a-d36a-d
- Komponentecomponent
- 3838
- DosiereinrichtungDosing device
- 4040
- MischkammerMixing chamber
- 4242
- Brennerburner
- 4444
- Flammeflame
- 4646
- KraftstoffversorgungspfadFuel supply path
- 4848
- KraftstoffleitungFuel line
- 5050
- VentilelementValve element
- 5252
- elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
- 5454
- LuftversorgungspfadAir supply path
- 5555
- VentilelementValve element
- 5656
- Pumpepump
- 5858
- Brennkammercombustion chamber
- 6060
- ZündeinrichtungIgnition device
- 6262
- innere Drallkammerinner swirl chamber
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- erste Ausströmöffnungfirst outflow opening
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- EinspritzelementInjection element
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- Kanalchannel
- 7070
- AustrittsöffnungExit opening
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- BrennstoffstrahlFuel jet
- 7474
- BauteilComponent
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- äußere Drallkammerouter swirl chamber
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- zweite Ausströmöffnungsecond outflow opening
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- BauelementComponent
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- innenumfangsseitige Mantelflächeinner circumferential surface
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- Anti-RezirkulationsplatteAnti-recirculation plate
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- DurchströmöffnungFlow opening
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- VersorgungskammerSupply chamber
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- DrallerzeugerSwirl generator
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- DrallerzeugerSwirl generator
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- DurchströmöffnungFlow opening
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- Abführöffnungdischarge opening
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- PfeilArrow
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- drallförmige Strömungswirling flow
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- DrallerzeugungseinrichtungSwirl generating device
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- DurchgangsöffnungPassage opening
- 110110
- VerschlusseinrichtungClosure device
- 112112
- VerschlusselementClosure element
- 114114
- ÖffnungsquerschnittOpening cross section
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- KammerelementChamber element
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- innenumfangsseitige Mantelflächeinner circumferential surface
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- KammerteilChamber part
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- KammerteilChamber part
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- gestrichelte Liniedashed line
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- Austrittskonusexit cone
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- Gewindethread
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- BrennstoffpumpeFuel pump
- 138138
- Elektrodeelectrode
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- KolbenPistons
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- Röhrchentube
- 154154
- Venturi-DüseVenturi nozzle
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- KopfHead
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- SekundärfilterSecondary filter
- 162162
- PrimärfilterPrimary filter
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- Blockblock
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- Blockblock
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- PfeilArrow
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- Blockblock
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- PfeilArrow
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- GrundkörperBasic body
- 210210
- Versorgungskanalsupply channel
- 212212
- PfeilArrow
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- Kanalchannel
- 216216
- EinrichtungFurnishings
- E1E1
- EinleitstelleInduction point
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- TeilPart
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- Endkanteend edge
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- LuftkanalAir duct
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- Außendurchmesserouter diameter
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