DE102022002121B4 - Burner for a motor vehicle and motor vehicle with at least one such burner - Google Patents
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Abstract
Brenner (12) für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt (10), mit:- einer Brennkammer (16), in welcher ein Luft und einen Brennstoff umfassenden Gemisch zu zünden und dadurch zu verbrennen ist,- einer von einem ersten Teil der Luft durchströmbaren, inneren Drallkammer (20), welche eine erste Drallerzeugungseinrichtung (55), mittels welcher eine drallförmige Strömung (50) des ersten Teils der Luft bewirkbar ist, und eine von dem die innere Drallkammer (20) durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, erste Ausströmöffnung (22) aufweist, über welche der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer (20) abführbar ist,- einem von dem Brennstoff durchströmbaren Einbringelement (24), mittels welchem der Brennstoff in die innere Drallkammer (20) einbringbar ist, deren erste Ausströmöffnung (22) auch von dem aus dem Einbringelement (24) abgeführten Brennstoff durchströmbar ist, und- einer zumindest einen Längenbereich der inneren Drallkammer (20) in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer (20) umgebenden, von einem zweiten Teil der Luft durchströmbaren, äußeren Drallkammer (30), welche eine zweite Drallerzeugungseinrichtung (57), mittels welcher eine drallförmige Strömung (50) des zweiten Teils der Luft bewirkbar ist, und eine von dem die äußere Drallkammer (30) durchströmenden zweiten Teil der Luft, von dem die erste Ausströmöffnung (22) durchströmenden Brennstoff und von dem die innere Drallkammer (30) und die erste Ausströmöffnung (22) durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, zweite Ausströmöffnung (34) aufweist, über welche die Teile der Luft und der Brennstoff in die Brennkammer (16) einleitbar sind, wobei wenigstens eine Oberfläche (26, 38, 64, 65), welche die innere Drallkammer (20) und/oder die äußere Drallkammer (30) zumindest teilweise direkt begrenzt, durch eine Beschichtung (66) gebildet ist, mit welcher ein die Beschichtung (66) tragender Grundkörper (68) des Brenners (12) versehen ist und die Beschichtung (66) katalytisch aktiv ist.Burner (12) for an exhaust tract (10) through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle can flow, with:- a combustion chamber (16) in which a mixture comprising air and a fuel is to be ignited and thereby burned,- an inner swirl chamber (20) through which a first part of the air can flow, which has a first swirl generating device (55) by means of which a swirl-shaped flow (50) of the first part of the air can be brought about, and a first outflow opening (22) through which the first part of the air flowing through the inner swirl chamber (20) can flow, via which the first part of the air can be discharged from the inner swirl chamber (20),- an introduction element (24) through which the fuel can flow, by means of which the fuel can be introduced into the inner swirl chamber (20), the first outflow opening (22) of which can also be flowed through by the fuel discharged from the introduction element (24), and- a region of at least one length of the inner swirl chamber (20) an outer swirl chamber (30) which surrounds the inner swirl chamber (20) in the circumferential direction and through which a second part of the air can flow, which outer swirl chamber has a second swirl generating device (57) by means of which a swirl-shaped flow (50) of the second part of the air can be brought about, and a second outflow opening (34) through which the second part of the air flowing through the outer swirl chamber (30), the fuel flowing through the first outflow opening (22) and the first part of the air flowing through the inner swirl chamber (30) and the first outflow opening (22) can flow, via which the parts of the air and the fuel can be introduced into the combustion chamber (16), wherein at least one surface (26, 38, 64, 65) which at least partially directly delimits the inner swirl chamber (20) and/or the outer swirl chamber (30) is formed by a coating (66) with which a base body (68) of the burner carrying the coating (66) (12) and the coating (66) is catalytically active.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens 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 flows. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one such 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 tatsächliche Temperatur des Abgases nur unzureichend hoch ist.Motor vehicles with internal combustion engines and exhaust systems, also known as exhaust tracts, are known from the general state of the art and in particular from series vehicle construction. The exhaust tract is capable of being flowed through by exhaust gas from the respective internal combustion engine, also known as an internal combustion engine. In some operating states or operating situations of the respective internal combustion engine, a high temperature of the exhaust gas may be desirable, for example in order 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 actual temperature of the exhaust gas is not high enough.
Der
Die
Die
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner für einen Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Brenner zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brenners realisiert werden kann.The object of the present invention is to provide a burner for an exhaust system of a motor vehicle and a motor vehicle with at least one such burner, so that a particularly advantageous operation of the burner can be realized.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a burner having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Brenner für einen von Abgas einer auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt. 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, sodass beispielsweise der SCR-Katalysator für die SCR katalytisch aktiv ist. Bei der selektiven katalytischen Reduktion werden im 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 einen Partikelfilter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter, umfassen, wobei mittels des Partikelfilters im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können.A first aspect of the invention relates to a burner for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle, also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine, can flow. This means that the motor vehicle, which can preferably be designed as a motor vehicle and very preferably as a passenger car, has the internal combustion engine and the exhaust tract in its fully manufactured state and can be driven by means of 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 of 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 aftertreatment element for aftertreating the exhaust gas can be arranged in the exhaust tract. The exhaust gas aftertreatment element is, for example, a catalyst, in particular an SCR catalyst, wherein, for example, a selective catalytic reduction (SCR) can be catalytically supported and/or effected by means of the SCR catalyst, so that, for example, the SCR catalyst is catalytically active for the SCR. During selective catalytic reduction, any nitrogen oxides contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas by the nitrogen oxides reacting with ammonia to form nitrogen and water during selective catalytic reduction. The ammonia is provided, for example, by a reducing agent, in particular a liquid one. Furthermore, the exhaust gas aftertreatment element can be a particle filter, in particular a diesel particle filter, or comprise a particle filter, in particular a diesel particle filter, wherein particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas by means of the particle filter.
Der Brenner weist eine auch als Hauptbrennkammer bezeichnete Brennkammer auf, in welcher ein Gemisch, welches Luft und einen vorzugsweise flüssigen Brennstoff umfasst, gezündet und dadurch verbrannt werden kann. Durch das insbesondere in der Brennkammer stattfindende Verbrennen des Gemisches wird, insbesondere in der Brennkammer, ein Brennerabgas des Brenners erzeugt. Das Brennerabgas kann beispielsweise aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt, das heißt beispielsweise in einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgaskanal des Abgastrakts einströmen, insbesondere an einer Einleitstelle, die beispielweise in Strömungsrichtung des den Abgastrakt beziehungsweise den Abgaskanal durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine stromauf der zuvor genannten Komponente angeordnet ist. Beispielsweise vermischt sich das Brennerabgas mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Die ist insbesondere bei einem Kaltstart oder einem noch nicht vollständig eine Betriebstemperatur aufweisenden Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft, da in der Folge das Brennerabgas, insbesondere das mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine vermischte Brennerabgas, beispielsweise die Komponente durchströmen kann, wodurch die Komponente aufgeheizt, das heißt erwärmt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Brennerabgas aus der Brennerkammer ausströmen und in den Abgastrakt beziehungsweise in den zuvor genannten Abgaskanal einströmen kann und dadurch mit dem den Abgastrakt durchströmenden, auch als Motorabgas bezeichneten 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. Insbesondere kann es sich bei dem Gas beispielsweise um Luft oder Verbrennungsluft handeln, die beispielsweise den Abgastrakt beziehungsweise den Abgaskanal durchströmt, insbesondere während ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt, sodass die Verbrennungskraftmaschine kein Abgas bereitstellt, wobei dann beispielsweise das Gas, insbesondere die Verbrennungsluft, von der Verbrennungskraftmaschine durch den Abgastrakt hindurchgefördert wird. Durch die hohe Abgastemperatur kann die Komponente erwärmt werden, da das Abgas mit dem Brennerabgas beziehungsweise das Gas mit dem Brennerabgas durch die Komponente hindurchströmt. Somit wird beispielsweise das Brennerabgas aus der Brennkammer an der zuvor genannten Einleitstelle in den Abgastrakt beziehungsweise in den Abgaskanal und somit in das den Abgastrakt durchströmende Abgas beziehungsweise Gas eingeleitet. Beispielsweise ist eine, insbesondere elektrisch betreibbare, Zündeinrichtung vorgesehen, wobei der Brenner die Zündeinrichtung umfassen kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die Zündeinrichtung zumindest teilweise in der Brennkammer angeordnet ist. Mittels der Zündeinrichtung kann, insbesondere in der Brennkammer und/oder unter Nutzung von elektrischer Energie, wenigstens ein Zündfunke zum Zünden des Gemisches bereitgestellt, das heißt erzeugt werden, sodass insbesondere mittels des Zündfunkens das Gemisch in der Brennkammer gezündet werden kann. Die Zündeinrichtung ist beispielsweise eine Glühkerze oder aber eine Zündkerze.The burner has a combustion chamber, also referred to as the main combustion chamber, in which a mixture comprising air and a preferably liquid fuel can be ignited and thereby burned. The combustion of the mixture, which takes place in particular in the combustion chamber, produces a burner exhaust gas from the burner, in particular in the combustion chamber. The burner exhaust gas can, for example, flow out of the combustion chamber and into the exhaust tract, i.e., for example, into an exhaust duct of the exhaust tract through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow, in particular at an inlet point which is arranged upstream of the aforementioned component, for example in the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract or the exhaust duct. For example, the burner exhaust gas mixes with the exhaust gas of the internal combustion engine. This is particularly advantageous during a cold start or when the internal combustion engine is not yet fully at operating temperature, since the burner exhaust gas, in particular the burner exhaust gas mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine, can then flow through the component, for example, whereby the component can be heated up, i.e. warmed up. In particular, it is conceivable that the burner exhaust gas can flow out of the burner chamber and into the exhaust tract or into the aforementioned exhaust duct and is thereby mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract, also referred to as engine exhaust gas, and/or with a gas flowing through the exhaust tract, whereby the exhaust gas of the internal combustion engine or the gas is heated. In other words, this can achieve a particularly high temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine or the gas, also referred to as the exhaust gas temperature. In particular, the gas can be air or combustion air, for example, which flows through the exhaust tract or the exhaust duct, for example, in particular while the internal combustion engine is not being operated with fire, so that the internal combustion engine does not provide any exhaust gas, in which case the gas, in particular the combustion air, is then conveyed through the exhaust tract by the internal combustion engine. The high exhaust gas temperature can heat the component, since the exhaust gas flows through the component with the burner exhaust gas or the gas flows through the component with the burner exhaust gas. Thus, for example, the burner exhaust gas from the combustion chamber is introduced into the exhaust tract or into the exhaust duct at the aforementioned inlet point and thus into the exhaust gas or gas flowing through the exhaust tract. For example, an ignition device, in particular an electrically operated one, is provided, whereby the burner can comprise the ignition device. In particular, it is conceivable that the ignition device at least partially eg arranged in the combustion chamber. By means of the ignition device, in particular in the combustion chamber and/or using electrical energy, at least one ignition spark for igniting the mixture can be provided, i.e. generated, so that the mixture in the combustion chamber can be ignited in particular by means of the ignition spark. The ignition device is, for example, a glow plug or a spark plug.
Der Brenner weist eine von einem ersten Teil der das Gemisch in der Brennkammer 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. Wenn im Folgenden die Rede von der Luft ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die das Gemisch in der Brennkammer bildende Luft, das heißt die Luft zu verstehen, aus welcher insbesondere zusammen mit dem Brennstoff das Gemisch gebildet wird. Bei der Luft handelt es sich beispielsweise um Umgebungsluft. 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. Somit ist insbesondere die Brennkammer in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromab der inneren Drallkammer angeordnet. 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 die innere Drallkammer drallförmig durchströmt, mithin zumindest einen ersten Teilbereich der inneren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der erste Teil der Luft weist 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. Ganz insbesondere ist es denkbar, dass der erste Teil der Luft seine drallförmige Strömung bereits in der inneren Drallkammer aufweist, und zwar zumindest in dem zuvor genannten, zumindest einen ersten Teilbereich der inneren Drallkammer.The burner has an inner swirl chamber through which a first part of the air forming the mixture in the combustion chamber can flow and which causes a swirling flow of the first part of the air, which is thus preferably arranged upstream of the combustion chamber in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. When air is mentioned below, this is to be understood, unless otherwise stated, as the air forming the mixture in the combustion chamber, i.e. the air from which the mixture is formed, in particular together with the fuel. The air is, for example, ambient air. The inner swirl chamber has, in particular precisely, 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 discharged from the inner swirl chamber and, for example, introduced into the combustion chamber. Thus, in particular, the combustion chamber is arranged downstream of the inner swirl chamber in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. The feature that the inner swirl chamber causes or can cause a swirl-like 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 through the inner swirl chamber in a swirl-like manner, thus flows through at least a first partial area of the inner swirl chamber in a swirl-like manner, and/or the first part of the air only has its swirl-like flow at least in a first flow area 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-like manner via the first outflow opening and/or flows into the combustion chamber in a swirl-like manner, so that it is very preferably provided that the first part of the air has its swirl-like flow at least in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the first part of the air already has its swirl-like flow in the inner swirl chamber, namely at least in the aforementioned at least one first partial area of the inner swirl chamber.
Der Brenner weist außerdem ein Einbringelement, insbesondere ein Einspritzelement, auf, welches wenigstens oder genau eine von dem vorzugsweise flüssigen Brennstoff durchströmbare Austrittsöffnung aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Einbringelement mehrere, insbesondere mehr als zwei, Austrittsöffnungen aufweist, welche von dem vorzugsweise flüssigen Brennstoff durchströmbar sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das Einbringelement wenigstens oder genau drei Austrittsöffnungen aufweist, die von dem Brennstoff durchströmbar sind. Mittels des Einbringelements ist der Brennstoff in die innere Drallkammer, insbesondere direkt, einbringbar, insbesondere einspritzbar, sodass die erste Ausströmöffnung auch von dem vorzugsweise flüssigen, über die wenigstens eine Austrittsöffnung aus dem Einbringelement ausgetretenen, insbesondere ausgespritzten, und dadurch, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer eingebrachten, insbesondere eingespritzten, 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 introduction element, in particular an injection element, which has at least or exactly one outlet opening through which the preferably liquid fuel can flow. In particular, it is conceivable that the introduction element has several, in particular more than two, outlet openings through which the preferably liquid fuel can flow. In particular, it is conceivable that the introduction element has at least or exactly three outlet openings through which the fuel can flow. By means of the introduction element, the fuel can be introduced, in particular injected, into the inner swirl chamber, in particular directly, so that the preferably liquid fuel that has exited, in particular sprayed out, from the introduction element via the at least one outlet opening and is thereby introduced, in particular injected, into the inner swirl chamber, in particular directly, can also flow through the first outlet opening. This means in particular that the first part of the air and the fuel flow through the first outlet opening along a common, first flow direction and can 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 in die zuvor genannte, erste Strömungsrichtung, die beispielsweise in axialer Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung verläuft, mithin mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer und somit der Ausströmöffnung zusammenfällt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die innerer 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, deren axiale Richtung mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer zusammenfällt, 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 drallförmig strömt, mithin zumindest einen zweiten Teilbereich 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 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, in the aforementioned first flow direction, which runs, for example, in the axial direction of the inner swirl chamber and thus the first outflow opening, and thus coincides with the axial direction of the inner swirl chamber and thus the outflow opening. It is preferably provided that the inner swirl chamber ends 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, thus in the axial direction of the inner swirl chamber and thus the first outflow opening at the first outflow opening or at the end thereof. The outer swirl chamber, the axial direction of which coincides with the axial direction of the inner swirl chamber, can be flowed through by a second part of the air and is designed to cause a swirling 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 a swirl-like manner in the outer swirl chamber, thus flowing through at least a second partial area of the outer swirl chamber in a swirl-like manner, and/or the second part of the air has a downstream direction in the flow direction of the second part of the air flowing through the outer swirl chamber. the second flow region arranged in the outer swirl chamber, which coincides for example with the aforementioned first flow region, has its swirling flow, wherein the second flow region can be arranged for example outside the outer swirl chamber and for example inside the combustion chamber. It is also conceivable that the aforementioned first flow region is arranged outside the outer swirl chamber. In other words, it is conceivable that the second part of the air flows out of the outer swirl chamber in a swirling shape and/or flows into the combustion chamber in a swirling shape, so that it is preferably provided that the second part of the air has its swirling flow 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 der Luft 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.The outer swirl chamber has, in particular precisely, a second outflow opening through which the second part of the air flowing through the outer swirl chamber, the fuel flowing through the first outflow opening and the first part of the air flowing through the inner swirl chamber and the first outflow opening can flow and which is arranged, for example, in the flow direction of the parts of the air and the fuel downstream of the first outflow opening, via which the second part of the air can be discharged from the outer swirl chamber and the parts of the air and the fuel can be introduced into the combustion chamber.
Somit ist zum Beispiel unter dem Merkmal, dass die äußere Drallkammer eine drallförmige Strömung des die äußere Drallkammer durchströmenden zweiten Teils der Luft bewirkt beziehungsweise bewirken kann, insbesondere zu verstehen, dass der zweite Teil der Luft die äußere Drallkammer drallförmig durchströmt, mithin zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der zweite Teil der Luft weist erst zumindest in einem stromab der äußeren Drallkammer und außerhalb der äußeren Drallkammer angeordneten, zweiten Strömungsbereich, welcher beispielsweise in der Brennkammer angeordnet ist, seine drallförmige Strömung auf. Insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft über die zweite Ausströmöffnung drallförmig aus der äußeren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, sodass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass der zweite Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist. Ganz insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft seine drallförmige Strömung bereits in der äußeren Dreikammer aufweist, und zwar zumindest in dem zuvor genannten, zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer,Thus, for example, the feature that the outer swirl chamber causes or can cause a swirl-like flow of the second part of the air flowing through the outer swirl chamber is to be understood in particular as meaning that the second part of the air flows through the outer swirl chamber in a swirl-like manner, thus flows through at least a second partial area of the outer swirl chamber in a swirl-like manner, and/or the second part of the air only has its swirl-like flow at least in a second flow area arranged downstream of the outer swirl chamber and outside the outer swirl chamber, which is arranged, for example, in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the second part of the air flows out of the outer swirl chamber in a swirl-like manner via the second outflow opening and/or flows into the combustion chamber in a swirl-like manner, so that it is very preferably provided that the second part of the air has its swirl-like flow at least in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the second part of the air already has its swirl-like flow in the outer three-chamber, namely at least in the aforementioned at least one second partial area of the outer swirl chamber.
Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass die Brennkammer in Strömungsrichtung des jeweiligen, die jeweilige Drallkammer durchströmenden Teils der Luft stromab der inneren Drallkammer und/oder stromab der äußeren Drallkammer angeordnet ist. 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 ganz 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, axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer verläuft senkrecht zur jeweiligen, radialen Richtung der jeweiligen Drallkammer, wobei die radiale Richtung der inneren Drallkammer mit der radialen Richtung der äußeren Drallkammer vorzugsweise zusammenfällt beziehungsweise umgekehrt. 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.In particular, it can thus be provided that the combustion chamber is arranged downstream of the inner swirl chamber and/or downstream of the outer swirl chamber in the flow direction of the respective part of the air flowing through the respective swirl chamber. In particular, the parts of the air and the fuel can flow through the second outflow opening along a second flow direction and thus flow into the combustion chamber via the second outflow opening, wherein, for example, the second flow direction runs parallel to the first flow direction or coincides 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, thus coinciding with the axial direction of the outer swirl chamber, so that it is very preferably provided that the axial direction of the inner swirl chamber corresponds to the axial direction of the outer swirl chamber or vice versa. 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 axial direction of the respective swirl chamber runs perpendicular to the respective radial direction of the respective swirl chamber, wherein the radial direction of the inner swirl chamber preferably coincides with the radial direction of the outer swirl chamber or vice versa. Since, for example, the second outflow opening is arranged along the respective flow direction, i.e. in the flow direction of the respective part of the air and in the flow direction of the fuel downstream of the first outflow opening, and since the outer swirl chamber preferably surrounds the first outflow opening, the first outflow opening is arranged in the outer swirl chamber, for example. In particular, it is conceivable that the outer swirl chamber ends at the second outflow opening, in particular at the end thereof, in particular in the flow direction of the second part of the air flowing through the second outflow opening.
Um die jeweilige drallförmige Strömung zu erzeugen, kann die jeweilig Drallkammer wenigstens einen oder mehrere Drallerzeuger aufweisen, mittels welchen 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 jeweiligen 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°, insbesondere um zumindest im Wesentlichen 90°, das heißt beispielsweise um 70° bis 90°. Insbesondere ist unter der jeweiligen, drallförmigen Strömung eine solche Strömung zu verstehen, welche sich drallförmig, das heißt zumindest im Wesentlichen schraubenförmig oder schraubenlinienförmig um die jeweilige axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung herumerstreckt. 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 axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer zusammen. Die jeweilige Ausströmöffnung wird beispielsweise auch als jeweilige Düse bezeichnet, deren von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbare Querschnitt sich jedoch nicht notwendigerweise entlang der jeweiligen Strömungsrichtung verjüngen muss, aber verjüngen kann. 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, 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 respective swirl generator can be, for example, a guide vane, by means of which, for example, the respective part, i.e. the respective air forming the respective part, is deflected at least or exactly once, in particular by at least or exactly 70°, in particular by at least substantially 90°, i.e. for example by 70° to 90°. In particular, the respective swirl-shaped flow is to be understood as a flow which is swirl-shaped, i.e. at least in the Essentially extends in a helical or spiral 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. In this case, for example, the respective axial direction of the respective outflow opening coincides with the respective axial direction of the respective swirl chamber. The respective outflow opening is also referred to, for example, as the respective nozzle, the cross-section through which the respective part of the air can flow does not necessarily have to taper along the respective flow direction, but can taper. Thus, for example, the second outflow opening is also referred to as the outer nozzle or second nozzle, whereby the first outflow opening is also referred to as the inner nozzle or first nozzle.
Durch das Bewirken der jeweiligen, drallförmigen Strömung kann die Luft besonders vorteilhaft insbesondere über einen auch nur geringen Mischungsweg mit dem vorzugsweise 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 der Luft, insbesondere in der inneren Drallkammer. Außerdem können der Brennstoff und beispielsweise auch der bereits mit dem Brennstoff vermischte erste Teil der Luft 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. Dabei weist die drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft und die drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft eine gleiche Richtung des jeweiligen Dralls auf, insbesondere fallen die beiden Strömungen zusammen.By causing the respective swirling flow, the air can be mixed particularly advantageously with the preferably liquid fuel, particularly over a small mixing path, particularly in the combustion chamber, so that a particularly advantageous mixture preparation is realized, i.e. the mixture can be formed particularly advantageously. In particular, the fuel can initially be mixed particularly well with the first part of the air, particularly in the inner swirl chamber, particularly due to the swirling flow of the first part of the air, particularly in the inner swirl chamber. In addition, the fuel and, for example, the first part of the air already mixed with the fuel can be mixed particularly advantageously with the second part of the air, particularly in the outer swirl chamber and/or in the combustion chamber, since the second part of the air also has an advantageous swirling flow. Overall, due to the swirling flows, the parts of the air and the fuel can be mixed particularly advantageously, so that an advantageous mixture preparation can be achieved. The swirling flow of the first part of the air and the swirling flow of the second part of the air have the same direction of the respective swirl, in particular the two flows coincide.
Die innere Drallkammer weist eine erste, innere Drallerzeugungseinrichtung auf, mittels welcher die erste, drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkt werden kann. The inner swirl chamber has a first, inner swirl generating device, by means of which the first, swirl-shaped flow of the first part of the air can be brought about.
Somit weist beispielsweise die innere Drallerzeugungseinrichtung den zuvor genannten, wenigstens einen Drallerzeuger der inneren Drallkammer auf. Des Weiteren weist die äußere Drallkammer eine äußere, zweite Drallerzeugungseinrichtung auf, mittels welcher die zweite, drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkt werden kann. Somit weist beispielsweise die äußere Drallerzeugungseinrichtung den zuvor genannten, wenigstens einen Drallerzeuger der äußeren Drallkammer auf. Beispielsweise bilden die Drallerzeugungseinrichtungen eine Drallerzeugungsvorrichtung beziehungsweise die Drallerzeugungseinrichtungen sind Bestandteile einer Drallerzeugungsvorrichtung des Brenners. Insbesondere ist es denkbar, dass die beiden Drallerzeugungseinrichtungen einstückig miteinander ausgebildet, das heißt durch ein einstückiges Bauelement gebildet sind, sodass die beiden Drallerzeugungseinrichtungen beispielsweise aus einem einzigen Stück, das heißt durch ein einziges Stück gebildet sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Drallerzeugungseinrichtungen nicht als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind. Ferner ist es denkbar, dass die Drallerzeugungseinrichtungen separat voneinander ausgebildet und insbesondere miteinander verbundene Bauteile sind. Beispielsweise weist die erste Drallerzeugungseinrichtung wenigstens ein oder mehrere, erste Drallerzeugungselemente wie vorzugsweise erste Leitschaufeln auf, wobei mittels des ersten Drallerzeugungselements beziehungsweise mittels der ersten Drallerzeugungselemente die Luft beziehungsweise der erste Teil der Luft vorteilhafterweise derart geführt beziehungsweise abgelenkt oder umgelenkt werden kann, dass die drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkbar ist, das heißt bewirkt wird. Somit ist beispielsweise das erste Drallerzeugungselement der zuvor genannte Drallerzeuger der inneren Drallkammer. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die zweite Drallerzeugungseinrichtung wenigstens ein oder mehrere, zweite Drallerzeugungselemente wie vorzugsweise zweite Leitschaufeln umfasst, wobei mittels des zweiten Drallerzeugungselements beziehungsweise mittels der zweiten Drallerzeugungselemente die Luft beziehungsweise der zweite Teil der Luft derart geführt beziehungsweise umgelenkt oder abgelenkt werden kann, dass die zweite drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkbar ist, das heißt bewirkt wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das zweite Drallerzeugungselement der zuvor genannte Drallerzeuger der äußeren Drallkammer ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Drallerzeugungselemente der jeweiligen Drallerzeugungseinrichtung in, insbesondere um die jeweilige, axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer verlaufender Umfangsrichtung der jeweiligen Drallkammer aufeinanderfolgend und/oder voneinander beabstandet angeordnet sind. Beispielsweise ist der zumindest eine erste Teilbereich der inneren Drallkammer in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromab der ersten Drallerzeugungseinrichtung angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass der zumindest eine zweite Teilbereich der äußeren Drallkammer in Strömungsrichtung des die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teils der Luft stromab der zweiten Drallerzeugungseinrichtung angeordnet ist.Thus, for example, the inner swirl generating device has the aforementioned at least one swirl generator of the inner swirl chamber. Furthermore, the outer swirl chamber has an outer, second swirl generating device, by means of which the second, swirl-shaped flow of the second part of the air can be brought about. Thus, for example, the outer swirl generating device has the aforementioned at least one swirl generator of the outer swirl chamber. For example, the swirl generating devices form a swirl generating device or the swirl generating devices are components of a swirl generating device of the burner. In particular, it is conceivable that the two swirl generating devices are formed integrally with one another, i.e. are formed by a one-piece component, so that the two swirl generating devices are formed, for example, from a single piece, i.e. by a single piece. This means that the swirl generating devices are not formed as components that are formed separately from one another and connected to one another. Furthermore, it is conceivable that the swirl generating devices are formed separately from one another and in particular are components that are connected to one another. For example, the first swirl generating device has at least one or more first swirl generating elements, such as preferably first guide vanes, wherein the air or the first part of the air can advantageously be guided or deflected or redirected by means of the first swirl generating element or by means of the first swirl generating elements in such a way that the swirl-shaped flow of the first part of the air can be brought about, i.e. is brought about. Thus, for example, the first swirl generating element is the aforementioned swirl generator of the inner swirl chamber. Alternatively or additionally, it is conceivable that the second swirl generating device comprises at least one or more second swirl generating elements, such as preferably second guide vanes, wherein the air or the second part of the air can be guided or deflected or redirected by means of the second swirl generating element or by means of the second swirl generating elements in such a way that the second swirl-shaped flow of the second part of the air can be brought about, i.e. is brought about. In particular, it is conceivable that the second swirl generating element is the aforementioned swirl generator of the outer swirl chamber. Preferably, it is provided that the swirl generating elements of the respective swirl generating device are arranged in succession and/or spaced apart from one another in the circumferential direction of the respective swirl chamber, in particular around the respective axial direction of the respective swirl chamber. For example, the at least one first partial area of the inner swirl chamber is arranged downstream of the first swirl generating device in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. It is also conceivable that the at least a second partial region of the outer swirl chamber is arranged downstream of the second swirl generating device in the flow direction of the second part of the air flowing through the outer swirl chamber.
Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweiligen Drallerzeugungselemente der jeweiligen Drallkammer jeweilige, von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbare Drallkanäle bilden, das heißt, insbesondere direkt, begrenzen, sodass mittels der Drallkanäle die jeweilige drallförmige Strömung bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Drallkanäle in Umfangsrichtung der jeweiligen Drallkammer aufeinanderfolgend und insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind.In particular, it is conceivable that the respective swirl generating elements of the respective swirl chamber form respective swirl channels through which the respective part of the air can flow, i.e., in particular, directly delimit them, so that the respective swirl-shaped flow can be effected or is effected by means of the swirl channels. In particular, it is possible for the swirl channels to be arranged one after the other in the circumferential direction of the respective swirl chamber and in particular at a distance from one another.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners insbesondere auch über eine lange Lebensdauer des Brenners hinweg realisieren zu können, ist eine beispielsweise als innenumfangsseitige, insbesondere konkav oder aber konvex gewölbte, Mantelfläche ausgebildete Oberfläche des Brenners durch eine Beschichtung gebildet, mit welcher ein die Beschichtung tragender und insbesondere separat von der Beschichtung ausgebildeter Grundkörper versehen ist, wobei die Oberfläche und somit die Beschichtung die innere Drallkammer und/oder die äußere Drallkammer zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, direkt begrenzen. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Beschichtung und der Grundkörper aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, insbesondere derart, dass die Beschichtung aus einem ersten Werkstoff und der Grundkörper aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet ist. Unter dem Merkmal, dass die Oberfläche und somit die Beschichtung die innere Drallkammer und/oder die äußere Drallkammer zumindest teilweise direkt begrenzen, ist im Hinblick auf die jeweilige Drallkammer zu verstehen, dass die jeweilige, die jeweilige Drallkammer durchströmende Luft die Oberfläche direkt anströmt, mithin direkt berührt. Dadurch, dass die Oberfläche durch die Beschichtung gebildet ist, mit welcher der Grundkörper versehen ist, kann beispielsweise die Beschichtung insbesondere im Hinblick auf ihren Werkstoff, aus welchem die Beschichtung gebildet ist, derart eingestellt oder gewählt werden, dass übermäßig Ablagerungen an der Oberfläche vermieden und/oder Ablagerungen einer Oberfläche entgegengewirkt werden kann. Da der Grundkörper mit der Beschichtung versehen ist, kann der Grundkörper im Vergleich zur Beschichtung aus einem anderen, kostengünstigeren Werkstoff gebildet werden, sodass auf besonders kostengünstige und/oder gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brenners realisiert werden kann. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde. Bei Laufen der Verbrennungskraftmaschine, das heißt dann, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb befindet, und bei deaktiviertem Brenner, das heißt dann, wenn der Brenner das Brennerabgas nicht bereitstellt, das heißt wenn in der Brennkammer kein Brennerabgas gebildet wird, kann das auch als Motorabgas bezeichnete Abgas der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere aus dem Abgastrakt, in die Brennkammer eindringen und, insbesondere über die Brennkammer, gegebenenfalls bis zu der ersten Drallerzeugungseinrichtung und/oder zu der zweiten Drallerzeugungseinrichtung vordringen. Daraus können, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, übermäßig Ablagerungen an, insbesondere in, der Brennkammer sowie gegebenenfalls in der jeweiligen Drallkammer und/oder an der jeweiligen Drallerzeugungseinrichtung resultieren. Die Ablagerungen werden auch als Belag bezeichnet. Der Belag kann einen ungünstigen Einfluss insbesondere auf eine Strömung des jeweiligen Teils der Luft wie beispielsweise auf die drallförmige Strömung haben, insbesondere derart, dass grundsätzlich von der Luft durchströmbare Strömungsquerschnitte des Brenners, insbesondere der Drallkammern und ganz insbesondere der Drallerzeugungseinrichtung, durch den Belang unerwünschter Weise verengt werden können. Die erfindungsgemäß vorgesehene Beschichtung ist nun eine Gegenmaßnahme, mittels welcher übermäßige Ablagerungen in dem Brenner vermieden werden können, und/oder übermäßigen Ablagerungen entgegengewirkt werden kann. Hierzu sind beispielsweise alle oder zumindest querschnittskritische Bereiche des Brenners direkt durch die Beschichtung und somit die Oberfläche begrenzt. Insbesondere sind alle oder zumindest querschnittskritische Bereiche oder Bauteile, die direkt mit dem Motorabgas in Berührung kommen oder kommen können, durch die Beschichtung gebildet beziehungsweise direkt begrenzt. In der Folge können auch über eine lange Lebensdauer des Brenners hinweg strömungsgünstige Bedingungen in dem Brenner, insbesondere in der jeweiligen Drallkammer, gewährleistet werden, sodass eine vorteilhafte Gemischaufbereitung und in der Folge ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden können.In order to be able to realize particularly advantageous operation of the burner, in particular over a long service life of the burner, a surface of the burner, for example designed as an inner peripheral surface, in particular concave or convex, is formed by a coating with which a base body carrying the coating and in particular designed separately from the coating is provided, wherein the surface and thus the coating directly delimit the inner swirl chamber and/or the outer swirl chamber at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half or completely. In this case, it is particularly provided that the coating and the base body are made of different materials, in particular such that the coating is made of a first material and the base body is made of a second material that is different from the first material. The feature that the surface and thus the coating directly delimit the inner swirl chamber and/or the outer swirl chamber at least partially is to be understood with regard to the respective swirl chamber as meaning that the respective air flowing through the respective swirl chamber flows directly onto the surface, thus directly touching it. Because the surface is formed by the coating with which the base body is provided, the coating can, for example, be adjusted or selected, particularly with regard to the material from which the coating is formed, in such a way that excessive deposits on the surface can be avoided and/or deposits on a surface can be counteracted. Because the base body is provided with the coating, the base body can be formed from a different, less expensive material than the coating, so that a particularly advantageous operation of the burner can be achieved in a particularly cost-effective and/or lightweight manner. The invention is based in particular on the following findings and considerations. When the internal combustion engine is running, i.e. when the internal combustion engine is in fired mode, and when the burner is deactivated, i.e. when the burner does not provide the burner exhaust gas, i.e. when no burner exhaust gas is formed in the combustion chamber, the exhaust gas of the internal combustion engine, also known as engine exhaust gas, in particular from the exhaust tract, can penetrate into the combustion chamber and, in particular via the combustion chamber, possibly as far as the first swirl generating device and/or the second swirl generating device. If no appropriate countermeasures are taken, this can result in excessive deposits on, in particular in, the combustion chamber and possibly in the respective swirl chamber and/or on the respective swirl generating device. The deposits are also known as deposits. The deposit can have an unfavorable influence, in particular on the flow of the respective part of the air, such as the swirl-shaped flow, in particular in such a way that the flow cross sections of the burner, in particular the swirl chambers and especially the swirl generation device, through which the air can flow, can be narrowed in an undesirable manner. The coating provided according to the invention is now a countermeasure by means of which excessive deposits in the burner can be avoided and/or excessive deposits can be counteracted. For this purpose, for example, all or at least cross-section-critical areas of the burner are directly delimited by the coating and thus the surface. In particular, all or at least cross-section-critical areas or components that come or can come into direct contact with the engine exhaust gas are formed or directly delimited by the coating. As a result, flow-favorable conditions in the burner, in particular in the respective swirl chamber, can be ensured even over a long service life of the burner, so that advantageous mixture preparation and, as a result, particularly efficient operation can be achieved.
Um übermäßige Ablagerungen in dem Brenner besonders vorteilhaft zu vermeiden und/oder übermäßigen Ablagerungen besonders vorteilhaft entgegenwirken zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Beschichtung katalytisch aktiv ist.In order to particularly advantageously avoid excessive deposits in the burner and/or to be able to counteract excessive deposits particularly advantageously, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the coating is catalytically active.
Diesbezüglich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Beschichtung für eine Verbrennung von auf der Beschichtung abgelagertem Ruß, mithin Kohlenstoffkatalytisch aktiv ist. Dieser Ausführungsform liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass der zuvor genannte Belag insbesondere durch Ruß aus dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine gebildet und somit als sogenannte Verkokung ausgebildet sein kann. Somit kann durch die Beschichtung insbesondere eine übermäßige Verkokung von strömungsführenden Bereichen oder Bauteilen des Brenners vermieden werden. In der Folge können unerwünschte, übermäßige Querschnittsverjüngungen in dem Brenner vermieden werden, sodass ein übermäßiger Leistungsabfall sowie ein mangelhaftes Startverhalten des Brenners vermieden werden können.In this respect, it has proven to be particularly advantageous if the coating is designed to burn off any deposited Soot, and thus carbon is catalytically active. This embodiment is based in particular on the knowledge that the aforementioned coating can be formed in particular by soot from the exhaust gas of the internal combustion engine and can thus be formed as so-called coking. The coating can therefore prevent excessive coking of flow-conducting areas or components of the burner. As a result, undesirable, excessive cross-sectional tapering in the burner can be avoided, so that an excessive drop in performance and poor starting behavior of the burner can be avoided.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtung zumindest Ceroxid, welches auch einfach als Cer bezeichnet wird, aufweist. Hierdurch kann beispielsweise eine besonders vorteilhafte, katalytische Wirkung der Beschichtung insbesondere für eine Oxidation von an der Beschichtung abgelagerten Ruß realisiert werden, sodass übermäßige Ablagerungen vorteilhaft verhindert beziehungsweise übermäßigen Ablagerungen vorteilhaft entgegengewirkt werden kann.A further embodiment is characterized in that the coating contains at least cerium oxide, which is also referred to simply as cerium. This makes it possible, for example, to realize a particularly advantageous catalytic effect of the coating, in particular for oxidation of soot deposited on the coating, so that excessive deposits can be advantageously prevented or excessive deposits can be advantageously counteracted.
Als besonders vorteilhaft hatte sich gezeigt, wenn die Beschichtung wenigstens eine Beschichtungskomponente aufweist, welche Sauerstoff aktivieren kann. Bei dieser Beschichtungskomponente kann es sich insbesondere um das zuvor genannte Ceroxid handeln, wodurch beispielsweise Ablagerungen auf der Beschichtung vorteilhaft entfernt, insbesondere verbrannt, werden können.It has been shown to be particularly advantageous if the coating has at least one coating component that can activate oxygen. This coating component can in particular be the aforementioned cerium oxide, as a result of which, for example, deposits on the coating can be advantageously removed, in particular burned off.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Beschichtung zumindest ein Edelmetall auf, wodurch beispielsweise die Oxidationstemperatur von Ruß herabgesetzt werden kann. Somit kann beispielsweise Ruß besonders vorteilhaft von der Beschichtung entfernt werden, sodass übermäßige Ablagerungen vermieden beziehungsweise entfernt werden können.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the coating comprises at least one precious metal, which can, for example, reduce the oxidation temperature of soot. Soot, for example, can thus be particularly advantageously removed from the coating, so that excessive deposits can be avoided or removed.
Um einen besonders vorteilhaften und insbesondere effizienten Betrieb des Brenners auch über eine hohe Lebensdauer hinweg gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass durch die Beschichtung wenigstens ein von der Luft, das heißt von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbarer zum Bewirken der drahlförmigen Strömung ausgebildeter Drallkanal der inneren Drallkammer und/oder äußeren Drallkammer zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, direkt begrenzt ist. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere der Drallkanal ein besonders kleiner beziehungsweise enger Strömungsquerschnitt, insbesondere der kleinste beziehungsweise engste Strömungsquerschnitt, der jeweiligen Drallkammer, insbesondere des Brenners, sein kann. Eine unerwünschte, übermäßige Verengung des Strömungsquerschnitts würde zu einem unerwünschten Leistungsabfall und/oder zu einem mangelhaften Startverhalten des Brenners führen, was nun jedoch vorteilhaft vermieden werden kann.In order to be able to guarantee particularly advantageous and particularly efficient operation of the burner even over a long service life, a further embodiment of the invention provides that at least one swirl channel of the inner swirl chamber and/or outer swirl chamber, through which the air, i.e. the respective part of the air, can flow to create the swirling flow, is directly delimited at least partially, in particular at least predominantly or completely, by the coating. This embodiment is based on the knowledge that the swirl channel in particular can have a particularly small or narrow flow cross-section, in particular the smallest or narrowest flow cross-section, of the respective swirl chamber, in particular of the burner. An undesirable, excessive narrowing of the flow cross-section would lead to an undesirable drop in performance and/or to poor starting behavior of the burner, which can now be advantageously avoided.
Um eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung und somit einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Teil der Luft der inneren Drallkammer in radialer Richtung der inneren Drallkammer von außen nach innen zuführbar ist. Mit anderen Worten strömt der erste Teil der Luft nicht etwa axial, sondern radial in die erste Drallkammer ein.In order to be able to achieve a particularly advantageous mixture preparation and thus a particularly advantageous operation of the burner, it is provided in a further embodiment of the invention that the first part of the air can be fed to the inner swirl chamber in the radial direction of the inner swirl chamber from the outside to the inside. In other words, the first part of the air does not flow axially, but radially into the first swirl chamber.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass der zweite Teil der Luft der äußeren Drallkammer in radialer Richtung der äußeren Drallkammer von außen nach innen zuführbar ist. Mit anderen Worten strömt der zweite Teil der Luft nicht in axialer Richtung der äußeren Drallkammer sondern in radialer Richtung der äußeren Drallkammer in die äußere Drallkammer ein, wodurch eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung dargestellt werden kann.Alternatively or additionally, it is provided that the second part of the air can be fed to the outer swirl chamber in the radial direction of the outer swirl chamber from the outside to the inside. In other words, the second part of the air does not flow into the outer swirl chamber in the axial direction of the outer swirl chamber but in the radial direction of the outer swirl chamber, which allows a particularly advantageous mixture preparation to be achieved.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug weist außerdem einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf, welcher wenigstens einen Brenner gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has an internal combustion engine by means of which the motor vehicle can be driven. The motor vehicle also has an exhaust tract through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow, which has at least one burner according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 emerge from the following description of a preferred embodiment 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 alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Abgastrakts einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Brenner; -
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Abgastrakts; -
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Abgastrakts; -
4 eine schematische Längsschnittansicht des Brenners; -
5 eine schematische Perspektivansicht einer Drallerzeugungsvorrichtung des Brenners; -
6 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht der Drallerzeugungsvorrichtung; -
7 eine weitere schematische Längsschnittansicht des Brenners; -
8 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Brenners.
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1 a detail of a schematic sectional view of an exhaust tract of an internal combustion engine of a motor vehicle, with a burner; -
2 a further schematic sectional view of the exhaust tract; -
3 a further schematic sectional view of the exhaust tract; -
4 a schematic longitudinal sectional view of the burner; -
5 a schematic perspective view of a swirl generating device of the burner; -
6 a schematic and perspective longitudinal sectional view of the swirl generating device; -
7 another schematic longitudinal sectional view of the burner; -
8th A schematic sectional view of the burner.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with identical reference symbols.
Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen von Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt, mittels welchem die den Abgastrakt durchströmende Frischluft zu den und in die Zylinder 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 gezündet und dadurch verbrannt wird. Insbesondere wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Selbstzündung gezündet. Aus dem Zünden und Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemischs resultiert das Abgas der Verbrennungskraftmaschine, deren Abgas auch als Maschinenabgas oder Motorabgas bezeichnet wird.The drive device includes, for example, an intake tract through which fresh air can flow, by means of which the fresh air flowing through the exhaust tract is guided to and into the cylinders. The fresh air forms a fuel-air mixture with the fuel, which includes the fresh air and the fuel and is ignited and thus burned in the respective cylinder within the respective working cycle. In particular, the fuel-air mixture is ignited by self-ignition. The ignition and combustion of the fuel-air mixture results in the exhaust gas of the internal combustion engine, whose exhaust gas is also referred to as machine exhaust gas or engine exhaust gas.
Die Antriebseinrichtung weist dabei beispielsweise den von dem Abgas aus dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt 10 auf. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst außerdem beispielsweise einen Abgasturbolader, welcher einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter und eine in dem Abgastrakt angeordnete Turbine aufweist. Das Abgas kann aus den Zylindern zunächst in die Turbine ausströmen, aus der Turbine in den Abgastrakt 10 einströmen und daraufhin den Abgastrakt 10 durchströmen. Dabei ist die Turbine von dem den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgas antreibbar. Der Verdichter ist, insbesondere über eine Welle des Abgasturboladers, von der Turbine antreibbar. Durch Antreiben des Verdichters wird mittels des Verdichters die den Ansaugtrakt durchströmende Frischluft bzw. Umgebungsluft verdichtet. In dem Abgastrakt 10 sind beispielsweise mehrere Komponenten angeordnet, welche als jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtungen oder Abgasnachbehandlungselemente, das heißt als Abgasnachbehandlungskomponenten zum Nachbehandeln des Abgases ausgebildet sind. In Strömungsrichtung des den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine sind die Komponenten aufeinanderfolgend angeordnet und somit in Reihe oder seriell zueinander geschaltet. Bei einer ersten der Komponenten 11 handelt es sich beispielsweise um einen Oxidationskatalysator, insbesondere um einen Dieseloxidationskatalysator (DOC). Ferner kann es sich bei der ersten Komponenten 11 um einen Stickoxidspeicherkatalysator (NSK) oder die erste Komponente 11 kann einen solchen Stickoxidspeicherkatalysator aufweisen. Bei einer zweiten der Komponenten kann es sich um einen SCR-Katalysator handeln, welcher einfach auch als SCR bezeichnet wird. Bei einer dritten der Komponenten kann es sich um einen Partikelfilter, insbesondere um einen Dieselpartikelfilter (DPF), handeln, wobei der Dieselpartikelfilter (DPF) auch als erste Komponente 11 vorgehen werden kann. Bei einer vierten der Komponenten kann es sich beispielsweise um einen zweiten SCR-Katalysator und/oder um einen Ammoniak-Sperrkatalysator (ASC) handeln. Mit anderen Worten kann beispielsweise die vierte Komponente einen zweiten SCR-Katalysator und/oder einen Ammoniak-Sperrkatalysator aufweisen.The drive device has, for example, the exhaust tract 10 through which the exhaust gas from the cylinder of the internal combustion engine can flow. The internal combustion engine also comprises, for example, an exhaust turbocharger, which has a compressor arranged in the intake tract and a turbine arranged in the exhaust tract. The exhaust gas can first flow out of the cylinders into the turbine, flow from the turbine into the exhaust tract 10 and then flow through the exhaust tract 10. The turbine can be driven by the exhaust gas flowing through the exhaust tract 10. The compressor can be driven by the turbine, in particular via a shaft of the exhaust turbocharger. By driving the compressor, the fresh air or ambient air flowing through the intake tract is compressed by means of the compressor. In the exhaust tract 10, for example, several components are arranged which are designed as respective exhaust gas aftertreatment devices or exhaust gas aftertreatment elements, i.e. as exhaust gas aftertreatment components for aftertreating the exhaust gas. In the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract 10, the components are arranged one after the other and are thus connected in series or in series with one another. A first of the components 11 is, for example, an oxidation catalyst, in particular a diesel oxidation catalyst (DOC). Furthermore, the first component 11 can be a nitrogen oxide storage catalyst (NSK) or the first component 11 can be such a nitrogen oxide storage catalyst A second of the components can be an SCR catalyst, which is also simply referred to as SCR. A third of the components can be a particle filter, in particular a diesel particle filter (DPF), wherein the diesel particle filter (DPF) can also act as the first component 11. A fourth of the components can be, for example, a second SCR catalyst and/or an ammonia blocking catalyst (ASC). In other words, the fourth component can, for example, have a second SCR catalyst and/or an ammonia blocking catalyst.
Das Kraftfahrzeug weist einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau auf, welcher einen auch als Fahrgastzelle oder Sicherheitszelle oder Fahrgastraum 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 angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise auch der Abgasturbolader 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 erste Komponente 11, die zweite Komponente und die dritte Komponente in dem Motorraum angeordnet, sodass beispielsweise die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente ein so genanntes Hot-End bilden oder Bestandteil eines so genannten Hot-Ends (heißes Ende) sind. Insbesondere kann das Hot-End direkt an die Turbine angeflanscht sein. Die vierte Komponente ist beispielsweise außerhalb des Motorraums und dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Bodens angeordnet, sodass beispielsweise die vierte Komponente ein so genanntes Cold-End (kaltes Ende) bildet oder Bestandteil eines so genannten 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 or passenger compartment. While the motor vehicle is being driven, people can be in the interior. For example, the structure forms or delimits an engine compartment in which the internal combustion engine is arranged. The exhaust gas turbocharger is also arranged in the engine compartment, for example. The structure also has a floor, also referred to as the main floor, by which the interior is at least partially, in particular at least predominantly or completely, delimited downwards in the vertical direction of the vehicle. For example, the first component 11, the second component and the third component are arranged in the engine compartment, so that, for example, the first component, the second component and the third component form a so-called hot end or are part of a so-called hot end. In particular, the hot end can be flanged directly to the turbine. The fourth component is arranged, for example, outside the engine compartment and below the floor in the vertical direction of the vehicle, so that the fourth component forms a so-called cold end or is part of a so-called cold end.
Der Abgastrakt 10 kann eine wenigstens eine Dosiereinrichtung umfassen, mittels welcher an einer Einbringstelle ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel in den Abgastrakt 10 und dabei beispielsweise in das den Abgastrakt 10 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. In Strömungsrichtung des den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgases ist die Einbringstelle beispielsweise stromauf der zweiten Komponente und stromab der ersten Komponente 11 angeordnet, wobei die zweite Komponente stromab der ersten Komponente angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass die Einbringstelle stromauf der ersten Komponente 11 angeordnet ist. Beispielsweise ist die vierte Komponente stromab der dritten Komponente angeordnet, wobei die dritte Komponente stromab der zweiten Komponente angeordnet ist. Beispielsweise weist der Abgastrakt eine Mischkammer auf, in welcher das an der Einbringstelle in das Abgas eingebrachte Reduktionsmittel vorteilhaft mit dem Abgas vermischt werden kann, wobei beispielsweise die Mischkammer stromauf der zweiten Komponente und beispielsweise stromab der ersten Komponente angeordnet sein kann.The exhaust tract 10 can comprise at least one metering device, by means of which a reducing agent, in particular a liquid one, can be introduced into the exhaust tract 10 at an introduction point and, for example, into the exhaust gas flowing through the exhaust tract 10. The reducing agent is preferably an aqueous urea solution, which can provide ammonia, which can react with any nitrogen oxides contained in the exhaust gas to form water and nitrogen during a selective catalytic reduction. The selective catalytic reduction can be catalytically effected and/or supported by the SCR catalyst. In the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust tract 10, the introduction point is arranged, for example, upstream of the second component and downstream of the first component 11, with the second component being arranged downstream of the first component. It is also conceivable that the introduction point is arranged upstream of the first component 11. For example, the fourth component is arranged downstream of the third component, with the third component being arranged downstream of the second component. For example, the exhaust tract has a mixing chamber in which the reducing agent introduced into the exhaust gas at the introduction point can advantageously be mixed with the exhaust gas, wherein, for example, the mixing chamber can be arranged upstream of the second component and, for example, downstream of the first component.
Der Abgastrakt 10 und somit die Antriebseinrichtung und das Kraftfahrzeug umfassen außerdem einen Brenner 12, mittels welchem, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, zumindest eine der Komponente, beispielsweise die erste Komponente 11 und/oder die zweite Komponente und/oder die dritte Komponente und/oder die vierte Komponente schnell und effizient aufgeheizt und/oder warmgehalten werden kann, wobei die zumindest eine Komponente 11 insbesondere stromab des Brenners 12 angeordnet ist. Der Brenner 12 kann ein Gemisch insbesondere unter Ausbildung einer Flamme verbrennen, woraus Brennerabgas des Brenners 12 resultiert, welcher das Brennerabgas bereitstellt. Beispielsweise kann das Brennerabgas beziehungsweise die Flamme an einer Einleitstelle E in den Abgastrakt 10, das heißt in einen von dem Abgas durchströmbaren Abgaskanal 14 des Abgastrakts 10 eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass sozusagen der Brenner 12 an der Einleitstelle E angeordnet ist. Wie insbesondere in
Beispielsweise ist ein Kraftstoffversorgungspfad vorgesehen, welcher einerseits fluidisch mit dem Brenner 12 und andererseits fluidisch mit einer Kraftstoffleitung verbunden oder verbindbar ist. Die Kraftstoffleitung ist von dem Tank zu den Injektoren beziehungsweise zu dem Kraftstoffverteilungselement von dem Kraftstoff durchströmbar. Insbesondere ist der Kraftstoffversorgungspfad an einer ersten Verbindungsstelle fluidisch mit der Kraftstoffleitung verbunden, wobei die erste Verbindungsstelle in Strömungsrichtung des von dem Tank zu dem Kraftstoffverteilungselement beziehungsweise zu dem jeweiligen Injektor strömenden Kraftstoff stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe angeordnet ist. An der ersten Verbindungsstelle kann zumindest ein Teil des die Kraftstoffleitung durchströmenden, insbesondere flüssigen Kraftstoffs aus der Kraftstoffleitung abgezweigt und in den Kraftstoffversorgungspfad eingeleitet werden. Der in dem Kraftstoffversorgungspfad eingeleitete Kraftstoff kann den Kraftstoffversorgungspfad durchströmen und wird als Wertbrennstoff mittels des Kraftstoffversorgungspfads zu dem und insbesondere in den Brenner 12 geleitet. Dabei ist beispielsweise in dem Kraftstoffversorgungspfad ein erstes Ventilelement angeordnet, mittels welchem eine den Kraftstoffversorgungspfad durchströmende und somit den Brenner 12 zuzuführende Menge des Brennstoffs eingestellt werden kann. Dabei ist beispielsweise eine auch als Steuergerät bezeichnete, elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, mittels welcher das erste Ventilelement ansteuerbar ist, sodass mittels des Steuergeräts über das erste Ventilelement die den Kraftstoffversorgungspfad durchströmende und dem Brenner 12 zuzuführende Menge des Brennstoffs einstellbar, insbesondere zu regeln, ist. Vorzugsweise weist der Kraftstoffversorgungspfad eine gesteuerte Pumpe bzw. eine geregelte Pumpe zum Fördern des Brennstoffs aus dem Tank zum Brenner 12 auf.For example, a fuel supply path is provided which is or can be connected fluidically to the burner 12 on the one hand and fluidically to a fuel line on the other hand. The fuel can flow through the fuel line from the tank to the injectors or to the fuel distribution element. In particular, the fuel supply path is fluidically connected to the fuel line at a first connection point, the first connection point being arranged downstream of the low-pressure pump and upstream of the high-pressure pump in the flow direction of the fuel flowing from the tank to the fuel distribution element or to the respective injector. At the first connection point, at least part of the fuel flowing through the fuel line, in particular liquid fuel, can be branched off from the fuel line and introduced into the fuel supply path. The fuel introduced into the fuel supply path can flow through the fuel supply path and is guided as valuable fuel to and in particular into the burner 12 by means of the fuel supply path. For example, a first valve element is arranged in the fuel supply path, by means of which an amount of fuel flowing through the fuel supply path and thus to be supplied to the burner 12 can be set. For example, an electronic computing device, also referred to as a control unit, is provided, by means of which the first valve element can be controlled, so that the amount of fuel flowing through the fuel supply path and to be supplied to the burner 12 can be adjusted, in particular regulated, by means of the control unit via the first valve element. The fuel supply path preferably has a controlled pump or a regulated pump for conveying the fuel from the tank to the burner 12.
Des Weiteren ist beispielsweise ein Luftversorgungspfad 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 von der Luft, aus welcher das Gemisch gebildet wird, durchströmbar ist. Dabei ist in dem Luftversorgungspfad beispielsweise eine auch als Luftpumpe bezeichnete Pumpe angeordnet, mittels welcher die Luft durch den Luftversorgungspfad hindurchförderbar und somit zu dem Brenner 12 hin förderbar ist. Beispielsweise wird die auch als Niederdruckkraftstoffpumpe bezeichnete Niederdruckpumpe als Brennstoffpumpe bezeichnet, mittels welcher der Brennstoff durch den Kraftstoffversorgungspfad hindurchgefördert wird und somit zu dem Brenner 12 hin gefördert wird. Der Luftversorgungspfad ist beispielsweise an einer zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden. Somit kann beispielsweise eine zweite Verbindungsstelle zumindest einen Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Frischluft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und in den Luftversorgungspfad eingeleitet werden. Die in den Luftversorgungspfad eingeleitete Frischluft kann als die Luft zum Bilden des Gemisches den Luftversorgungspfad durchströmen und wird mittels des Luftversorgungspfad zu dem und insbesondere in den Brenner 12 geleitet. Dabei ist beispielsweise in dem Luftversorgungspfad ein zweites Ventilelement angeordnet, mittels welchem eine die den Luftversorgungspfad durchströmende und somit den Brenner 12 durchströmende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemische verwendet wird, einstellbar ist. Dabei ist beispielsweise das Steuergerät dazu ausgebildet, das zweite Ventilelement anzusteuern, dass beispielsweise mittels des Steuergeräts über das zweite Ventilelement die den Luftversorgungspfad durchströmende und somit dem Brenner 12 zuzuführende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemisches verwendet wird, einstellbar, insbesondere zu regeln, ist. Vorzugsweise weist der Luftversorgungspfad einen gesteuerte bzw. geregelte Pumpe zum Fördern von Luft, ins besondere von Frischluft oder Umgebungsluft, auf. Die Luft wird bevorzugt über einen Luftfilter des Luftversorgungspfads von der Pumpe angesaugt und zum Brenner 12 gefördert.Furthermore, for example, an air supply path is provided, via which or by means of which the burner can be supplied with the air for forming the mixture. This means that the air from which the mixture is formed can flow through the air supply path. In this case, a pump, also referred to as an air pump, is arranged in the air supply path, for example, by means of which the air can be conveyed through the air supply path and thus to the burner 12. For example, the low-pressure pump, also referred to as a low-pressure fuel pump, is referred to as a fuel pump, by means of which the fuel is conveyed through the fuel supply path and thus to the burner 12. The air supply path is fluidically connected to the intake tract, for example at a second connection point. Thus, for example, a second connection point can branch off at least part of the fresh air flowing through the intake tract from the intake tract and introduce it into the air supply path. The fresh air introduced into the air supply path can flow through the air supply path as the air for forming the mixture and is guided to and in particular into the burner 12 by means of the air supply path. In this case, for example, a second valve element is arranged in the air supply path, by means of which the amount of air flowing through the air supply path and thus flowing through the burner 12, which is used to form the mixture, can be adjusted. In this case, for example, the control device is designed to control the second valve element so that, for example, by means of the control device via the second valve element, the amount of air flowing through the air supply path and thus being supplied to the burner 12, which is used to form the mixture, can be adjusted, in particular regulated. The air supply path preferably has a controlled or regulated pump for conveying air, in particular fresh air or ambient air. The air is preferably sucked in by the pump via an air filter of the air supply path and conveyed to the burner 12.
Wie aus insbesondere den
Der Brenner 12 weist eine erste, innere Drallkammer 20 auf, welche von einem ersten Teil der auch als Brennerluft bezeichneten Luft, die dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird und eine erste drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkt, mithin zum Bewirken einer ersten drallförmigen Strömung des ersten Teils der Luft ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Teil der Luft drallförmig durch zumindest einen ersten Teilbereich der Drallkammer 20 hindurchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 20 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt. Die innere Drallkammer 20 weist, insbesondere genau, eine erste Ausströmöffnung 22 auf, die entlang eine ersten Durchgangsrichtung der Ausströmöffnung 22 und somit entlang einer mit der ersten Durchgangsrichtung zusammenfallenden, ersten Strömungsrichtung von dem ersten Teil der Luft durchströmbar ist. Über die erste Ausströmöffnung 22 ist der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer 20 in die Brennkammer 16 abführbar. Das bedeutet, dass der erste Teil der Luft über die erste Ausströmöffnung 22 aus der inneren Drallkammer 20 herausströmen kann. Des Weiteren umfasst der Brenner 12 ein Einbringelement 24 vorliegend in Form eines elektrisch betätigten Einspritzelements, welches von dem vorliegend flüssigen Brennstoff, der dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar ist. Das Einbringelement 24 weist vorzugsweise, insbesondere genau, drei auch als Einspritzöffnungen bezeichnete Austrittsöffnungen auf, die von dem dem Einbringelement 24 zugeführten Brennstoff durchströmbar sind, wobei der die jeweiligen Austrittsöffnungen durchströmende Brennstoff aus dem Einbringelement 24, insbesondere insgesamt, ausströmt. Beispielsweise sind die jeweiligen Austrittsöffnungen als eine insbesondere runde Bohrung ausgebildet. Die jeweilige Austrittsöffnung ist beispielsweise entlang einer jeweiligen, zweiten Durchgangsrichtung von dem Brennstoff durchströmbar, sodass über die jeweilige Austrittsöffnung der das Einbringelement 24 durchströmende Brennstoff aus dem Einbringelement 24 ausspritzbar ist beziehungsweise austreten kann und, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer 20 einspritzbar und dadurch einbringbar ist. Vorzugsweise ist die zweite Durchgangsrichtung leicht geneigt zur axialen Richtung der Drallkammer 20, deren axiale Richtung beispielsweise mit der zuvor genannten, ersten Durchgangsrichtung zusammenfällt. Des Weiteren fällt beispielsweise die axiale Richtung der Drallkammer 20 mit einer Brennerlängsachse des Brenners 12 zusammen, welche sich beispielsweise entlang seiner Brennerlängsachse länglich erstreckt und insbesondere kann beispielsweise bezüglich der Brennerlängsachse die Drallkammer 20 und/oder die Brennkammer 16 rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Das Einbringelement 24 ist insbesondere dazu ausgebildet, den Brennstoff aus den nicht näher bezeichneten Austrittsöffnungen getaktet auszuspritzen und somit getaktet in die Drallkammer 20 einzuspritzen, insbesondere auf eine die Drallkammer 20 insbesondere in radialer Richtung der Drallkammer 20 nach außen direkt begrenzende, als innenumfangseitige Mantelfläche ausgebildete Oberfläche 26 aufzuspritzen. Mit anderen Worten ist die Drallkammer 20 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch die Oberfläche 26 direkt begrenzt, welche vorliegend eine innenumfangseitige Mantelfläche ist.The burner 12 has a first, inner swirl chamber 20 through which a first part of the air, also referred to as burner air, which is supplied to the burner 12, can flow or flows through and causes a first swirl-shaped flow of the first part of the air, and is therefore designed to cause a first swirl-shaped flow of the first part of the air. This is to be understood in particular that the first part of the air flows in a swirl shape through at least a first partial area of the swirl chamber 20 and/or flows out of the swirl chamber 20 in a swirl shape and/or flows into and thus in the combustion chamber 16 in a swirl shape. The inner swirl chamber 20 has, in particular precisely, a first outflow opening 22 through which the first part of the air can flow along a first passage direction of the outflow opening 22 and thus along a first flow direction coinciding with the first passage direction. The first part of the air from the inner swirl chamber 20 can be discharged into the combustion chamber 16 via the first outflow opening 22. This means that the first part of the air can flow out of the inner swirl chamber 20 via the first outflow opening 22. The burner 12 also comprises an introduction element 24, in the present case in the form of an electrically operated injection element, through which the liquid fuel that is fed to the burner 12 can flow. The introduction element 24 preferably has, in particular exactly, three outlet openings, also referred to as injection openings, through which the fuel fed to the introduction element 24 can flow, wherein the fuel flowing through the respective outlet openings flows out of the introduction element 24, in particular as a whole. For example, the respective outlet openings are designed as a particularly round bore. The respective outlet opening can be flowed through by the fuel, for example, along a respective second passage direction, so that the fuel flowing through the introduction element 24 can be sprayed out of the introduction element 24 via the respective outlet opening and can be injected, in particular directly, into the inner swirl chamber 20 and thus introduced. The second passage direction is preferably slightly inclined to the axial direction of the swirl chamber 20, the axial direction of which coincides, for example, with the aforementioned first passage direction. Furthermore, for example, the axial direction of the swirl chamber 20 coincides with a burner longitudinal axis of the burner 12, which extends, for example, elongated along its burner longitudinal axis, and in particular, the swirl chamber 20 and/or the combustion chamber 16 can be designed to be rotationally symmetrical with respect to the burner longitudinal axis. The introduction element 24 is designed in particular to spray the fuel out of the outlet openings (not specified in more detail) in a timed manner and thus to inject it into the swirl chamber 20 in a timed manner, in particular to spray it onto a surface 26 which directly delimits the swirl chamber 20 to the outside, in particular in the radial direction of the swirl chamber 20 and is designed as an inner peripheral surface. In other words, the swirl chamber 20 is directly delimited at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half or completely, by the surface 26, which in the present case is an inner peripheral surface.
Die jeweilige, zweite Durchgangsrichtung der jeweiligen Austrittsöffnung fällt mit einer jeweiligen, zweiten Strömungsrichtung zusammen, entlang welcher der Brennstoff durch die jeweilige Austrittsöffnung hindurchströmen und somit aus dem Einbringelement 24 (Einspritzelement) ausströmen kann. Der Brennstoff kann über die jeweilige Austrittsöffnung insbesondere unter Ausbildung eines jeweiligen Brennstoffstrahls aus dem Einbringelement 24 ausgespritzt und dadurch, insbesondere direkt, in die Drallkammer 20 eingespritzt werden. Beispielsweise ist der jeweilige Brennstoffstrahl, dessen Längsmittelachse beispielsweise mit der jeweiligen zweiten Durchgangsrichtung beziehungsweise mit der jeweiligen zweiten Strömungsrichtung zusammenfällt, zumindest im Wesentlichen keulen- oder kegelförmig ausgebildet. Außerdem weist beispielsweise das Einbringelement 24 eine Längsrichtung oder Längserstreckung oder Längserstreckungsrichtung auf, welche parallel zur ersten Durchgangsrichtung und somit parallel zur ersten Strömungsrichtung und parallel zur axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 verläuft, insbesondere mit der ersten Durchgangsrichtung und somit mit der ersten Strömungsrichtung und somit insbesondere mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 zusammenfällt. Beispielsweise verläuft die jeweilige, zweite Durchgangsrichtung senkrecht oder aber vorliegend schräg zur ersten Durchgangsrichtung und somit zur ersten Strömungsrichtung und zur axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 und der ersten Ausströmöffnung 22.The respective second passage direction of the respective outlet opening coincides with a respective second flow direction along which the fuel can flow through the respective outlet opening and thus flow out of the introduction element 24 (injection element). The fuel can be sprayed out of the introduction element 24 via the respective outlet opening, in particular with the formation of a respective fuel jet, and can thereby be injected, in particular directly, into the swirl chamber 20. For example, the respective fuel jet, the longitudinal center axis of which coincides, for example, with the respective second passage direction or with the respective second flow direction, is at least substantially club-shaped or conical. In addition, for example, the introduction element 24 has a longitudinal direction or longitudinal extension or longitudinal extension direction which runs parallel to the first passage direction and thus parallel to the first flow direction and parallel to the axial direction of the inner swirl chamber 20, in particular coincides with the first passage direction and thus with the first flow direction and thus in particular with the axial direction of the inner swirl chamber 20. For example, the respective second passage direction runs perpendicularly or, in this case, obliquely to the first passage direction and thus to the first flow direction and to the axial direction of the inner swirl chamber 20 and the first outflow opening 22.
Die innere Drallkammer 20 ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch ein Bauteil 28 des Brenners 12 gebildet oder begrenzt, sodass Bauteil 28 auch die erste Ausströmöffnung 22, insbesondere direkt, bildet beziehungsweise begrenzt. Somit bildet das Bauteil 28 beispielweise die Oberfläche 26. Das Bauteil 28 wird auch als Prefilmer oder Filmleger bezeichnet.The inner swirl chamber 20 is at least partially, in particular at least predominantly and thus more than half or completely formed or limited by a component 28 of the burner 12, so that component 28 also forms or limits the first outflow opening 22, in particular directly. Thus, component 28 forms, for example, surface 26. Component 28 is also referred to as prefilmer or film layer.
Der Brenner 12 weist des Weiteren eine äußere Drallkammer 30 auf, welche zumindest einen Längenbereich und vorliegend auch die erste Ausströmöffnung 22 in um die axiale Richtung der inneren Drallkammer 20 verlaufender Umfangsrichtung der inneren Drallkammer 20, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Dabei weist beispielsweise das Bauteil 28 eine Trennwand 32 auf, welche in radialer Richtung der inneren Drallkammer 20 und somit in radialer Richtung der äußeren Drallkammer 30, deren radiale Richtung mit der radialen Richtung der Drallkammer 20 zusammenfällt, zwischen den Drallkammern 20 und 30 angeordnet ist. Dadurch sind die Drallkammern 20 und 30, deren axiale Richtungen zusammenfallen, in radialer Richtung der Drallkammern 20 und 30 durch die Trennwand 32 voneinander getrennt. Die axiale Richtung der Drallkammer 20 fällt mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 zusammen, wobei die radiale Richtung der Drallkammer 20 mit der radialen Richtung der Drallkammer 30 zusammenfällt. Die äußere Drallkammer 30 ist von einem zweiten Teil der Luft, die in dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar und dazu ausgebildet, eine zweite drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft zu bewirken. Die bedeutet, dass der zweite Teil der Luft die Drallkammer 30 drallförmig durchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 30 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Teil der Luft drallförmig durch zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer 30 hindurchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 30 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt.The burner 12 furthermore has an outer swirl chamber 30 which surrounds at least a length region and in this case also the first outflow opening 22 in the circumferential direction of the inner swirl chamber 20, in particular completely encircling it, in the axial direction of the inner swirl chamber 20. In this case, the component 28, for example, has a partition wall 32 which is arranged between the swirl chambers 20 and 30 in the radial direction of the inner swirl chamber 20 and thus in the radial direction of the outer swirl chamber 30, the radial direction of which coincides with the radial direction of the swirl chamber 20. As a result, the swirl chambers 20 and 30, the axial directions of which coincide, are separated from one another in the radial direction of the swirl chambers 20 and 30 by the partition wall 32. The axial direction of the swirl chamber 20 coincides with the axial direction of the swirl chamber 30, wherein the radial direction of the swirl chamber 20 coincides with the radial direction of the swirl chamber 30. A second part of the air which is supplied to the burner 12 can flow through the outer swirl chamber 30 and is designed to cause a second swirling flow of the second part of the air. This means that the second part of the air flows through the swirl chamber 30 in a swirl shape and/or flows out of the swirl chamber 30 in a swirl shape and/or flows into and thus in the combustion chamber 16 in a swirl shape. In particular, it is preferably provided that the second part of the air flows in a swirl shape through at least a second partial region of the outer swirl chamber 30 and/or flows out of the swirl chamber 30 in a swirl shape and/or flows into and thus in the combustion chamber 16 in a swirl shape.
Die äußere Drallkammer 30 weist, insbesondere genau, eine von dem die äußere Drallkammer 30 durchströmenden, zweiten Teil der Luft insbesondere entlang einer dritten Strömungsrichtung durchströmbare, zweite Ausströmöffnung 34 auf, deren dritte, mit der dritten Strömungsrichtung zusammenfallende Durchgangsrichtung, entlang welcher die Ausströmöffnung 34 von dem die Drallkammer 30 durchströmenden, zweiten Teil der Luft durchströmbar ist, vorliegend mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 und somit der axialen Richtung der Drallkammer 20 zusammenfällt. Die dritte Durchgangsrichtung fällt mit der dritten Strömungsrichtung zusammen, entlang welcher der die äußere Drallkammer 30 durchströmende zweite Teil der Luft die Ausströmöffnung 34 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 dritte Durchgangsrichtung mit der axialen Richtung der Drallkammer 20 und mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 zusammenfallen. In Strömungsrichtung der die Drallkammern 20 und 30, insbesondere die Ausströmöffnung 22 und 34, durchströmenden Luft ist die zweite Ausströmöffnung 34 stromab der ersten Ausströmöffnung 22 angeordnet und dabei insbesondere in Reihe beziehungsweise in Serie zu der Ausströmöffnung 22 angeordnet oder geschaltet, sodass die zweite Ausströmöffnung 34 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 20 mit dem Brennstoff vermischt, insbesondere unter Bildung eines Teilgemisches. Das Teilgemisch kann die Ausströmöffnung 22 durchströmen und somit aus der Drallkammer 20 ausströmen und daraufhin die zweite Ausströmöffnung 34 durchströmen und wird mit dem zweiten Teil der Luft, insbesondere aufgrund der vorteilhaften, zweiten drallförmigen Strömung vermischt, wodurch das Gemisch besonders vorteilhaft aufbereitet wird, mithin das Teilgemisch besonders vorteilhaft mit dem zweiten Teil der Luft vermischt wird.The outer swirl chamber 30 has, in particular precisely, a second outflow opening 34 through which the second part of the air flowing through the outer swirl chamber 30 can flow, in particular along a third flow direction, the third passage direction of which coincides with the third flow direction and along which the outflow opening 34 can be flowed through by the second part of the air flowing through the swirl chamber 30, in this case coincides with the axial direction of the swirl chamber 30 and thus the axial direction of the swirl chamber 20. The third passage direction coincides with the third flow direction along which the second part of the air flowing through the outer swirl chamber 30 flows or can flow through the outflow opening 34. This means in particular that the first passage direction coincides with the third passage direction and the first flow direction coincides with the third flow direction, so that in the present case the first flow direction, the third flow direction, the first passage direction and third passage direction coincide with the axial direction of the swirl chamber 20 and with the axial direction of the swirl chamber 30. In the flow direction of the air flowing through the swirl chambers 20 and 30, in particular the outflow openings 22 and 34, the second outflow opening 34 is arranged downstream of the first outflow opening 22 and is arranged or connected in series with the outflow opening 22 in particular, so that the second part of the air, the first part of the air and the fuel can flow through the second outflow opening 34. In particular, the first part of the air is already mixed with the fuel in the swirl chamber 20, in particular due to the swirling first flow, in particular to form a partial mixture. The partial mixture can flow through the outflow opening 22 and thus flow out of the swirl chamber 20 and then flow through the second outflow opening 34 and is mixed with the second part of the air, in particular due to the advantageous, second swirl-shaped flow, whereby the mixture is prepared particularly advantageously, thus the partial mixture is mixed particularly advantageously with the second part of the air.
Es ist erkennbar, dass die Drallkammer 30 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach innen hin durch das Bauteil 28, insbesondere durch die Trennwand 32, begrenzt ist. Dabei ist insbesondere die Drallkammer 20 in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Bauteil 28, insbesondere durch die Trennwand 32, begrenzt. In radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin ist die äußere Drallkammer 30 zumindest teilweise insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch ein Bauelement 36 des Brenners 12 begrenzt. Insbesondere ist die Drallkammer 20 in radialer Richtung der Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise durch die Oberfläche 26, insbesondere direkt, begrenzt. Die Drallkammer 30 ist in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise durch eine vorliegend als innenumfangseitige Mantelfläche ausgebildete, zweite Oberfläche 38, insbesondere direkt, begrenzt, wobei die zweite Oberfläche 38 insbesondere durch das Bauelement 36 gebildet ist.It can be seen that the swirl chamber 30 is at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half or completely, delimited in the radial direction of the respective swirl chamber 20, 30 towards the inside by the component 28, in particular by the partition wall 32. In particular, the swirl chamber 20 is delimited outwards in the radial direction of the respective swirl chamber 20, 30 at least partially, in particular at least predominantly or completely, by the component 28, in particular by the partition wall 32. In the radial direction of the respective swirl chamber 20, 30 towards the outside, the outer swirl chamber 30 is delimited at least partially, in particular at least predominantly or completely, by a component 36 of the burner 12. In particular, the swirl chamber 20 is delimited outwards in the radial direction of the swirl chamber 20, 30 at least partially by the surface 26, in particular directly. The swirl chamber 30 is delimited in the radial direction of the respective swirl chamber 20, 30 to the outside at least partially by a second surface 38, which in the present case is designed as an inner peripheral surface, in particular directly, wherein the second surface 38 is formed in particular by the component 36.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Bauelement 36 und das Bauteil 28 separat voneinander ausgebildete und insbesondere miteinander verbundene Bauteile sind. Dabei ist das Bauteil 28 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Bauelement 36 angeordnet. Die zweite Ausströmöffnung 34 ist beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch das Bauelement 36 begrenzt beziehungsweise gebildet oder die zweite Ausströmöffnung 22 ist beispielsweise teilweise durch das Bauelement 36 und teilweise durch das Bauteil 28, insbesondere jeweils direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet, insbesondere im Hinblick auf den geringsten beziehungsweise kleinsten, von dem zweiten Teil der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ausströmöffnung 34.In the embodiment shown in the figures, it is provided that the component 36 and the component 28 are components that are formed separately from one another and in particular are connected to one another. The component 28 is arranged at least partially, in particular at least predominantly, in the component 36. The second outflow opening 34 is, for example, at least partially, in particular at least predominantly and thus at least more than half or completely, delimited or formed by the component 36 or the second outflow opening 22 is, for example, partially delimited or formed by the component 36 and partially by the component 28, in particular directly in each case, in particular with regard to the smallest or smallest flow cross section of the outflow opening 34 through which the second part of the air can flow.
Besonders gut aus
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen weist, wie insbesondere aus
Das Brennerabgas aus der Brennkammer 16 kann die Durchgangsöffnungen 48 durchströmen und somit über die Durchgangsöffnungen 48 aus der Brennkammer 16 ausströmen und insbesondere an der Einleitstelle E in den Abgastrakt 10, das heißt in den Abgaskanal 14 einströmen.The burner exhaust gas from the combustion chamber 16 can flow through the through openings 48 and thus flow out of the combustion chamber 16 via the through openings 48 and in particular flow into the exhaust tract 10, that is to say into the exhaust duct 14, at the inlet point E.
In
Besonders gut aus
Insbesondere bilden die Drallerzeuger 56 eine erste Drallerzeugungseinrichtung 55 der inneren Drallkammer 20, wobei mittels der Drallerzeugungseinrichtung 55 die erste drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. Ferner bilden die zweiten Drallerzeuger 58 eine zweite Drallerzeugungseinrichtung 57 der äußeren Drallkammer 30, wobei mittels der zweiten Drallerzeugungseinrichtung 57 die zweite drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkt werden kann beziehungsweise bewirkt wird. Ferner ist erkennbar, dass die Drallerzeugungseinrichtung 55 und 57 Bestandteile der Drallerzeugungsvorrichtung 54 sind. Dabei ist die Drallerzeugungseinrichtung 55 durch das Bauteil 28 gebildet, und die Drallerzeugungseinrichtung 57 ist durch das Bauelement 36 gebildet.In particular, the swirl generators 56 form a first swirl generating device 55 of the inner swirl chamber 20, wherein the first swirl-shaped flow of the first part of the air can be effected or is effected by means of the swirl generating device 55. Furthermore, the second swirl generators 58 form a second swirl generating device 57 of the outer swirl chamber 30, wherein the second swirl-shaped flow of the second part of the air can be effected or is effected by means of the second swirl generating device 57. It can also be seen that the swirl generating devices 55 and 57 are components of the swirl generating device 54. The swirl generating device 55 is formed by the component 28, and the swirl generating device 57 is formed by the component 36.
Die erste Ausströmöffnung 22 endet beispielsweise in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmenden ersten Teils der Luft an einer vorzugsweise gezielt bearbeiteten, scharfkantigen Endkante K (
Vorliegend ist die insbesondere messerscharfe Endkante K durch die Zerstäuberlippe 67 gebildet, die vorliegend durch das Bauteil 28 gebildet ist. Insbesondere verjüngt sich die Zerstäuberlippe 67 in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmenden ersten Teils der Luft und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmenden Brennstoffes bis zur Endkante K hin und endet an der Endkante K.In the present case, the particularly razor-sharp end edge K is formed by the atomizer lip 67, which in the present case is formed by the component 28. In particular, the atomizer lip 67 tapers in the flow direction of the first part of the air flowing through the first outflow opening 22 and thus in the flow direction of the fuel flowing through the first outflow opening 22 up to the end edge K and ends at the end edge K.
Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Bauteil 28, insbesondere dessen die innere Drallkammer 20 in radialer Richtung der Drallkammer 20 nach außen hin und zumindest teilweise und direkt begrenzende, innenumfangsseitige Mantelfläche (Oberfläche 26), ein Filmleger ist oder als ein Filmleger zwischen den Drallkammern 20 und 30 und somit zwischen den auch als Luftströmung bezeichneten, drallförmigen und somit verdrallten Strömungen fungiert. Insbesondere ist denkbar, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche beziehungsweise der Filmleger durch die zuvor genannte Trennwand 32 gebildet ist. Dabei wird mittels des Einbringelements 24 der die Austrittsöffnung durchströmende und damit aus dem Einbringelement 24 ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, Brennstoff insbesondere als ein auch als Brennstofffilm bezeichneter Film auf den Filmleger, insbesondere auf die Oberfläche 26, aufgebracht beziehungsweise auf den Filmleger zerstäubt. Durch aus der drallförmigen, ersten Strömung des ersten Teils der Luft resultierende Fliehkräfte legt sich der aus dem Einbringelement 24 ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, und dadurch in die innere Drallkammer 20, insbesondere direkt, eingebrachte, insbesondere eingespritzte, das heißt eingedüste Brennstoff insbesondere als der zuvor genannte Film auf den Filmleger, insbesondere auf die Oberfläche 26, und fließt oder strömt stromab zu der ersten Ausströmöffnung 22 und somit zu der Endkante K. Hierdurch wird also der Brennstoff auf die Zerstäuberlippe 67 aufgebracht und zu der Endkante K gefördert oder transportiert. Vorzugsweise endet die erste Ausströmöffnung 22 an der vorzugsweise messerscharfen Endkante K, welche hier durch die zuvor beschriebene Verjüngung eine nur geringe Fläche aufweist oder bereitstellt, sodass sich an der Endkante K keine übermäßig großen Tröpfchen des Brennstoffes bilden können. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Zerstäuberlippe 67 und insbesondere der Endkante K reißen an der Endkante K nur winzig kleine Tröpfchen des Brennstoffes ab. Mit anderen Worten entstehen aus dem zuvor genannten Brennstofffilm an der Endkante K nur besonders geringe, das heißt winzige Tröpfchen, die an der Endkante K, insbesondere von der Zerstäuberlippe 67 beziehungsweise von dem Bauteil 28, abreißen und eine entsprechend große Oberfläche aufweisen. Dieser Effekt führt zu einer besonders rußarmen Verbrennung des Gemisches in der Brennkammer 16. In this case, it is particularly conceivable that the component 28, in particular its inner peripheral surface which at least partially and directly delimits the inner swirl chamber 20 in the radial direction of the swirl chamber 20 outwards, (Surface 26), is a film layer or functions as a film layer between the swirl chambers 20 and 30 and thus between the swirl-shaped and thus twisted flows, also referred to as air flow. In particular, it is conceivable that the inner peripheral surface or the film layer is formed by the aforementioned partition wall 32. In this case, by means of the introduction element 24, the fuel flowing through the outlet opening and thus emerging from the introduction element 24, in particular sprayed out, is applied to the film layer, in particular to the surface 26, or atomized onto the film layer, in particular as a film, also referred to as a fuel film. Due to centrifugal forces resulting from the swirling, first flow of the first part of the air, the fuel that has exited the introduction element 24, in particular has been sprayed out, and is thereby introduced, in particular injected, i.e. sprayed into the inner swirl chamber 20, in particular directly, is deposited, in particular as the aforementioned film, on the film layer, in particular on the surface 26, and flows or streams downstream to the first outflow opening 22 and thus to the end edge K. As a result, the fuel is applied to the atomizer lip 67 and conveyed or transported to the end edge K. Preferably, the first outflow opening 22 ends at the preferably razor-sharp end edge K, which here has or provides only a small area due to the previously described tapering, so that no excessively large droplets of the fuel can form on the end edge K. Due to the appropriate design of the atomizer lip 67 and in particular of the end edge K, only tiny droplets of the fuel break off at the end edge K. In other words, only very small, i.e. tiny, droplets are formed from the aforementioned fuel film at the end edge K, which break off at the end edge K, in particular from the atomizer lip 67 or from the component 28, and have a correspondingly large surface area. This effect leads to a particularly low-soot combustion of the mixture in the combustion chamber 16.
Hierdurch lassen sich auch ohne aufwändig erzeugte, hohe Einspritzdrücke des Brennstoffes und ohne kostenintensive Einspritzelemente winzige Tröpfchen des Brennstoffes erzeugen, sodass einerseits die Kosten des Brenners 12 besonders geringgehalten werden können. Andererseits können besonders kleine Tröpfchen des Brennstoffes erzeugt werden, sodass auch sehr kleine Leistungen des Brenners 12 dargestellt werden können.This allows tiny droplets of fuel to be produced without the need for high, laboriously generated fuel injection pressures and without expensive injection elements, so that on the one hand the costs of the burner 12 can be kept particularly low. On the other hand, particularly small droplets of fuel can be produced, so that very small outputs of the burner 12 can also be achieved.
Wie besonders gut aus
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist es insbesondere vorgesehen, dass der jeweilige Drallkanal 60 in eine vierte Strömungsrichtung von einem jeweiligen Teil des ersten Teils der Luft und dabei in radialer Richtung der Drallkammer 20 von außen nach innen durchströmbar ist, um dadurch den ersten Teil der Luft der Drallkammer 20 zuzuführen, mithin in die Drallkammer 20 einzuleiten, wobei die vierte Strömungsrichtung in einer ersten Strömungsebene verläuft, die senkrecht zur axialen Richtung der Drallkammer 20 verläuft. Demzufolge ist der jeweilige Drallkanal 62 in eine fünfte Strömungsrichtung und dabei in radialer Richtung der Drallkammer 30 von außen nach innen von einem jeweiligen Teil des zweiten Teils der Luft durchströmbar, um dadurch den zweiten Teil der Luft der Drallkammer 30 zuzuführen, mithin in die Drallkammer 30 einzuleiten, wobei die fünfte Strömungsrichtung in einer zweiten Strömungsebene verläuft, welche senkrecht zur axialen Richtung der Drallkammer 30 verläuft. Dabei ist es denkbar, dass die erste Strömungsebene und die zweite Strömungsebene insbesondere in axialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 voneinander beabstandet sind, oder die Strömungsebenen fallen zusammen.In the embodiment shown in the figures, it is particularly provided that the respective swirl channel 60 can be flowed through in a fourth flow direction by a respective part of the first part of the air and in the radial direction of the swirl chamber 20 from the outside to the inside, in order to thereby supply the first part of the air to the swirl chamber 20, thus introducing it into the swirl chamber 20, wherein the fourth flow direction runs in a first flow plane which is perpendicular to the axial direction of the swirl chamber 20. Accordingly, the respective swirl channel 62 can be flowed through in a fifth flow direction and in the radial direction of the swirl chamber 30 from the outside to the inside by a respective part of the second part of the air, in order to thereby supply the second part of the air to the swirl chamber 30, thus introducing it into the swirl chamber 30, wherein the fifth flow direction runs in a second flow plane which is perpendicular to the axial direction of the swirl chamber 30. It is conceivable that the first flow plane and the second flow plane are spaced apart from one another, in particular in the axial direction of the respective swirl chamber 20, 30, or the flow planes coincide.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners 12 auch über eine lange Lebensdauer des Brenners 12 hinweg realisieren zu können, ist die Oberfläche 26 und/oder die Oberfläche 38 und/oder die Oberfläche 42 und/oder die Oberfläche 46 durch eine Beschichtung gebildet, mit welcher ein die Beschichtung tragender Grundkörper versehen ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Oberfläche 26 die Ausströmöffnung 22, insbesondere direkt, begrenzt. Alternativ oder zusätzlich begrenzt beispielsweise die Oberfläche 38 die Ausströmöffnung 34, insbesondere direkt. Außerdem begrenzen die Oberflächen 42 und 46 die Brennkammer 16 jeweils zumindest teilweise und dabei insbesondere direkt. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass die Oberfläche 64 und/oder 65, die den jeweiligen Drallkanal 60 beziehungsweise 62 zumindest teilweise direkt begrenzt, durch eine Beschichtung gebildet ist, mit welcher ein die Beschichtung tragender Grundkörper versehen ist. Das Merkmal, dass zumindest eine der Oberflächen 26, 38, 42, 46, 64 und 65 durch eine Beschichtung gebildet ist, mit welcher ein die Beschichtung tragender Grundkörper versehen ist, ist in
In
Im Motorabgas etwaig enthaltene Bestandteile wie beispielsweise Ruß können sich beispielsweise auf der Oberfläche 64 ablagern, was zu einer unerwünschten Querschnittsverengung oder Querschnittsverjüngung der Drallkanäle 60 führen kann. Dies wird auch als Verkokung der Drallkanäle 60 beziehungsweise der Drallerzeugungseinrichtung 55 bezeichnet. Um nun übermäßige Ablagerungen auf den Oberflächen 64 zu vermeiden beziehungsweise um eine übermäßige, unerwünschte Querschnittsverjüngung zu vermeiden und/oder übermäßigen Ablagerungen auf der jeweiligen Oberfläche 64 entgegenwirken zu können, ist die jeweilige Oberfläche 64 durch die jeweilige Beschichtung 66 gebildet. Vorzugsweise ist die jeweilige Beschichtung 66 derart ausgebildet, dass etwaige Rußablagerungen auf der Oberfläche 64 einfach entfernt, insbesondere verbrannt und dadurch entfernt, werden können. Hierzu ist beispielsweise die Beschichtung 66 beziehungsweise der zweite Werkstoff, aus welchem die Beschichtung 66 gebildet ist, katalytisch aktiv für eine Oxidation von auf der Oberfläche 64 und somit auf der Beschichtung 66 abgelagertem Ruß. Hierfür umfasst beispielsweise die Beschichtung 66 zumindest Ceroxid und/oder zumindest ein Edelmetall wie beispielsweise Gold und/oder Platin.Any components contained in the engine exhaust gas, such as soot, can, for example, be deposited on the surface 64, which can lead to an undesirable narrowing or tapering of the cross-section of the swirl channels 60. This is also referred to as coking of the swirl channels 60 or of the swirl generation device 55. In order to avoid excessive deposits on the surfaces 64 or to avoid excessive, undesirable cross-section tapering and/or to be able to counteract excessive deposits on the respective surface 64, the respective surface 64 is formed by the respective coating 66. The respective coating 66 is preferably designed in such a way that any soot deposits on the surface 64 can be easily removed, in particular burned and thereby removed. For this purpose, for example, the coating 66 or the second material from which the coating 66 is formed is catalytically active for oxidation of soot deposited on the surface 64 and thus on the coating 66. For this purpose, the coating 66 comprises, for example, at least cerium oxide and/or at least one precious metal such as gold and/or platinum.
Um eine Ablagerung von Ruß weiter zu vermindern kann ein Metallocen, insbesondere Ferrocen, dem Kraftstoff bzw. dem Brennstoff beigefügt werden. Insbesondere kann das Ferrocen einem Inhalt im Tank als Additiv beigefügt werden.In order to further reduce the deposit of soot, a metallocene, in particular ferrocene, can be added to the fuel. In particular, the ferrocene can be added to the contents of the tank as an additive.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AbgastraktExhaust system
- 1111
- Komponentecomponent
- 1212
- Brennerburner
- 1414
- AbgaskanalExhaust duct
- 1515
- ZuströmleitungInflow line
- 1616
- BrennkammerCombustion chamber
- 1818
- ZündeinrichtungIgnition device
- 2020
- innere Drallkammerinner swirl chamber
- 2222
- erste Ausströmöffnungfirst outlet opening
- 2424
- EinspritzelementInjection element
- 2626
- Oberflächesurface
- 2828
- BauteilComponent
- 3030
- äußere Drallkammerouter swirl chamber
- 3232
- Trennwandpartition wall
- 3434
- zweite Ausströmöffnungsecond outlet opening
- 3636
- BauelementComponent
- 3838
- Oberflächesurface
- 4040
- KammerelementChamber element
- 4242
- Oberflächesurface
- 4444
- WandungWall
- 4646
- Oberflächesurface
- 4848
- DurchgangsöffnungPassage opening
- 5050
- StrömungenCurrents
- 5252
- PfeilArrow
- 5454
- DrallerzeugungsvorrichtungSwirl generating device
- 5555
- erste Drallerzeugungseinrichtungfirst swirl generation device
- 5656
- erster Drallerzeugerfirst swirl generator
- 5757
- zweite Drallerzeugungseinrichtungsecond swirl generating device
- 5858
- zweiter Drallerzeugersecond swirl generator
- 6060
- erster Drallkanalfirst swirl channel
- 6262
- zweiter Drallkanalsecond swirl channel
- 6464
- Oberflächesurface
- 6565
- Oberflächesurface
- 6666
- BeschichtungCoating
- 6767
- ZerstäuberlippeAtomizer lip
- 6868
- GrundkörperBase body
- 7070
- Strömungflow
- EE
- EinleitstelleDischarge point
- KK
- EndkanteEnd edge
Claims (8)
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