Brennkraftmaschine mit einem Einlasssystem und einem Auslasssystem

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem zwischen einem Ein- und einem Auslasssystem angeordneten Abgasrückführsystem mit zumindest einer stromaufwärts einer Abgasturbine eines Abgasturboladers vom Auslasssystem abzweigenden EGR-Leitung, wobei in der EGR-Leitung zumindest ein EGR-Kühler angeordnet ist, wobei zumindest ein erster EGR-Kühler als Abgas/Abgas-Wärmetauscher mit zumindest einem EGR-Strömungsweg und zumindest einem ersten Kühlmittelströmungsweg ausgebildet ist, welcher erste Kühlmittelströmungsweg stromabwärts der Abgasturbine an das Auslasssystem angeschlossen ist. Weiters betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem Einlasssystem und einem Auslasssystem, wobei das Auslasssystem über zumindest eine in eine Einlassleitung einmündende Abgasrückführleitung mit dem Einlasssystem verbunden ist, und wobei die Einlassleitung eine Mischeinrichtung zur Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der zugeführten Frischluft aufweist.

Die US 7,210,468 Bl offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Auslasssystem zwischen einem Einlassstrang und einem Auslassstrang, wobei in der EGR- Leitung ein Abgas/Abgas-Wärmetauscher angeordnet ist, bei dem als Kühlmedium das kühle Abgas stromabwärts einer Abgasturbine verwendet wird. (EGR = Exhaust Gas Recirculation)

Die JP 2007-255358 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem EGR-System und einem in Auslassstrang stromabwärts einer Abgasturbine angeordneten Katalysator. Der Katalysator weist einen Kühlmantel auf, welcher vom rückgeführten Abgas durchströmt wird. Dadurch soll das Regenerationsverhalten des Katalysators verbessert werden.

Bei der Abgasrückführung lässt das gekühlte Abgas im homogenen Gemisch mit Frischluft die Verbrennungstemperatur sinken. Dadurch verringert sich der Stickoxid-Anteil im Abgas. Eine optimale Stickoxid-Reduzierung lässt sich bei mehr- zylindrigen Brennkraftmaschinen aber nur realisieren, wenn die rückgeführten Abgasmengen auf alle Zylinder gleichmäßig aufgeteilt werden. Um dies zu erreichen, ist eine gute Vermischung der Frischluft mit dem rückgeführten Abgas notwendig.

Die DE 100 07 243 Cl beschreibt eine Abgasrückführvorrichtung mit einer Zu- mischeinrichtung. Die Abgasrückführleitung mündet über eine Auslassöffnung oder Zumischöffnung in einer Frischluftleitung ein, wobei im Bereich der Zu-

mischöffnung der Zumischeinrichtung ein Drallerzeugungselement und/oder ein Turbuleπzerzeugungselement vorgesehen ist. Der erzielte Mischerfolg ist allerdings nicht immer ausreichend. Nachteilig ist weiters, dass durch die Zumischeinrichtung die Teileanzahl erhöht und der Strömungswiderstand in der Frischluftleitung nachteilig beeinflusst wird.

Aus der JP 2000-161148 A, sowie aus der JP 2004-232617 A ist ein Abgasrück- führsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Abgasrückführlei- tung über zwei Mündungsöffnungen tangential in eine Einlassleitung mündet. Dadurch entsteht eine drallförmige Einströmung des rückgeführten Abgases. Nachteilig ist, dass der Durchmischungserfolg stark von der Strömungsgeschwindigkeit des rückgeführten Abgases abhängt, wobei bei kleinen Einströmungsgeschwindigkeiten des Abgases der Turbulenzanteil zu gering ist, um eine gute Durchmischung mit der Kernzone der Frischluft zu erreichen, da das Abgas sich vorwiegend and den Oberflächen der Frischluftleitung anlegt.

Untersuchungen zeigen, dass aufgrund der höheren Abgastemperatur und der niedrigeren Dichte das rückgeführte Abgas durch Fliehkrafteinfluss in einer glatten Einlassleitung im Bereich des Innenradius eines Einlasskrümmers ansammelt. Dadurch kommt es zu keiner guten Vermischung der Ladeluft mit dem Abgas. Aufgrund dieser schlechten Vermischung erfolgt auch keine gleichmäßige Aufteilung des Abgases bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen auf die einzelnen Zylinder.

Ferner ist aus der JP 2001-200770 A ein Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern bekannt, wobei die Einlassleitung mit einem Resonatorvolumen in Verbindung steht. Die Verbindungsöffnung der Einlassleitung mit dem Resonatorvolumen ist stromaufwärts einer Mündung einer Abgasrückführleitung angeordnet, wobei für jede Zylinderbank ein Austritt aus einem Abgasrückführsammler vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung soll vor allem das Motorgeräusch verringert werden.

Aufgabe der Erfindung ist, ausgehend von einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art, die Kühlung des rückgeführten Abgases zu verbessern, ohne zusätzliche Wärme in das Kühlmittelsystem des Fahrzeuges zu bringen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache bauliche Weise eine Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft bei geringsten Druckverlusten zu erreichen. Querschnittsverringernde Einbauten jeglicher Art sollen dabei vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zur Kühlung des rückgeführten Abgases zumindest ein an eine Kühlluftleitung angeschlossener zweiter Kühlmit-

telströmungsweg vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der zweite Kühlmittelströ- mungsweg zumindest teilweise in den ersten EGR-Kühler integriert ist.

Die ersten und zweiten Kühlmittelströmungswege können nacheinander oder parallel auf den EGR-Strömungsweg einwirken.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Kühlmittelströmungsweg durch eine Vielzahl von parallelen ersten Kühlkanälen gebildet ist, welche vom zu kühlenden rückgeführten Abgas umströmt sind.

Eine optimale Kühlung des rückgeführten Abgases kann erreicht werden, wenn der vorzugsweise mehrflutige EGR-Strömungsweg in Bezug auf die ersten Kühlkanäle nach dem Kreuzstromprinzip, vorzugsweise nach dem Kreuzgleichstromprinzip geführt sind.

Zusätzliche Kühleffekte lassen sich erreichen, wenn der zweite Kühlmittelströmungsweg durch einen Strömungsmantel gebildet ist, welcher den EGR-Strömungsweg und die ersten Kühlkanäle umgibt, wobei vorzugsweise der zweite Kühlmittelströmungsweg in Bezug auf die ersten Kühlkanäle und/oder die Hauptrichtung des EGR-Strömungsweges nach dem Gleichstromprinzip geführt ist.

Eine sehr kompakte Bauweise lässt sich realisieren, wenn die Eintritte des EGR- Strömungsweges des ersten und des zweiten Kühlmittelströmungsweges im Bereich eines ersten Endes des Abgas/Abgas-Wärmetauschers und die Austritte des EGR-Strömungsweges, des ersten Kühlmittelströmungsweges und des zweiten Kühlmittelströmungsweges im Bereich eines zweiten Endes des Abgas/Abgas- Wärmetauschers angeordnet sind.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Förderung der Kühlluft durch den zweiten Kühlmittelströmungsweg ein Gebläse vorgesehen ist. Das rückgeführte Abgas kann somit zusätzlich durch Motorraumluft abgekühlt werden, ohne dass zusätzliche Wärme in das Kühl mitte I System des Fahrzeuges gelangt.

Die Führung der erwärmten Kühlluft des zweiten Kühlluftströmungsweges kann stromauf- und/oder stromabwärts des ersten EGR-Kühlers in einem doppelwan- digen Rohr des Auslasssystems erfolgen. Dadurch kann Bauraum eingespart werden und die erwärmte Kühlluft zur Erwärmung und zum Spülen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung verwendet werden.

Weiters kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest ein vorzugsweise vom Motorkühlmedium durchflossener zweiter EGR-Kühler in der EGR- Leitung in Serie zum ersten EGR-Kühler angeordnet ist, wobei vorzugsweise der

erste EGR-Kühler einen EGR-Vorkühler bildet. Weiters kann eine Verbesserung der Kühlung des rückgeführtes Abgases erreicht werden, wenn zumindest ein dritter EGR-Kühler in der EGR-Leitung angeordnet ist, wobei vorzugsweise der dritte EGR-Kühler dem zweiten EGR-Kühler nachgeschaltet ist.

Eine einfache Durchmischung des rückgeführten Abgases mit Frischluft lässt sich dadurch erreichen, dass die Mischvorrichtung durch zumindest ein von der Einlassleitung abzweigendes Resonatorvolumen gebildet ist, wobei die Verbindung des Resonatorvolumens stromabwärts der Mündung der Abgasrückführleitung in die Einlassleitung angeordnet ist.

Eine gute Durchmischung wird erreicht, wenn das Resonatorvolumen direkt anschließend an die Mündung der Abgasrückführleitung angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen dem Resonatorvolumen und der Mündung dem halben hydraulischen Durchmesser der Abgasrückführleitung entsprechen kann.

Weitere Verbesserungen in der Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft lassen sich erreichen, wenn der Abstand zwischen dem Resonatorvolumen und der Mündung größer ist als der halbe hydraulische Durchmesser der Abgasrückführleitung, aber kleiner als der doppelte hydraulische Durchmesser der Abgasrückführleitung ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Resonatorvolumen als Ausstülpung der Einlassleitung ausgebildet ist.

Besonders wenn die Abgasrückführleitung quer, vorzugsweise in einem rechten Winkel in die Einlassleitung einmündet, können optimale Mischergebnisse erzielt werden. Durch die quer in die Einlassleitung einmündende Abgasrückführleitung entsteht eine Ablöseblase, welche durch das Resonatorvolumen verstärkt wird und eine verbesserte Durchmischung mit der Kernzone der Frischluft bewirkt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der übergang zwischen der Einlassleitung und der Verbindung zum Resonatorvolumen möglichst scharfkantig ausgebildet ist. Das Ablöseverfahren lässt sich gezielt durch einen definierten Radius zwischen der Einlassleitung und der Verbindung zum Resonatorvolumen beeinflussen. Ein definierter Radius kommt andererseits auch den gusstechnischen Anforderungen entgegen. Fertigungs- bzw. festigkeitsbedingte Radien erfordern tendenziell größere Resonatorvolumen und geringere Abstände zwischen Resonatorvolumen und der Mündung der Abgasrückführleitung.

Die verstärkte Ablöseblase führt zu einer erhöhten Turbulenz im Bereich des Resonatorvolumens, wodurch eine besonders hohe Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft entsteht. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zum Resonatorvolumen in einer geraden Mischstrecke der Einlassleitung angeordnet ist. Im Falle einer räumlich gekrümmten Einlassleitung kann

eine quer zur Achse der Einlassleitung geneigte Abgasrückführleitung der Entmischungstendenz zufolge Dichteunterschied (Frischluft/ Abgas) unter Fliehkraftwirkung speziell im Bereich der Mündung der Abgasrückführleitung entgegenwirken. Ein weiteres Verbesserungspotential in gekrümmten Einlassleitungen ermöglicht ein seitlicher Versatz des Resonatorvolumens und/oder der Mündung der Abgasrückführleitung zueinander bzw. aus der Mittelebene heraus und entsprechende Kombinationen. Die Abgasrückführleitung kann einen in Bezug auf eine ihrer die Achse der Abgasrückführleitung beinhaltende Mittelebene asymmetrischen Querschnitt aufweisen.

Untersuchungen haben ergeben, dass die besten Ergebnisse erzielt werden können, wenn die Erstreckung des Resonatorvolumens in Richtung der Achse der Einlassleitung mindestens dem hydraulischen Durchmesser der Abgasrückführleitung entspricht. Positive Durchmischungseffekte haben sich auch noch bei Querschnitten bis zum vierfachen des hydraulischen Durchmessers der Abgasrückführleitung gezeigt.

In einer besonders einfachen Ausführungsvariante kann das Resonatorvolumen im Wesentlichen zylindrisch geformt sein. Besonders günstig ist es, wenn das Resonatorvolumen im Wesentlichen einen ovalen Querschnitt aufweist, dessen das Achsenverhältnis vorzugsweise Verhältnis 2: 1 mit der längeren Achse quer zur Richtung der Achse der Einlassleitung beträgt. Dabei kann das Resonatorvolumen auch einen in Bezug auf ihre Mittelebene asymmetrischen Querschnitt aufweisen. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Tiefe des Resonatorvolumens ebenfalls mindestens dem hydraulischen Durchmesser der Abgasrückführleitung entspricht.

Die ideale relative Größe des Resonatorvolumens sinkt mit dem Massenstrom- verhältnis des rückgeführten Abgases zur Frischluft. Ein motorindividuelles Optimum muss für jede Brennkraftmaschine entsprechend den Bedürfnissen der Verbrennung über mehrere Betriebspunkte durch zahlreiche Simulationsläufe gefunden werden.

Um hohe Abgasrückführmengen optimal mit der Frischluft zu durchmischen ist es vorteilhaft, wenn die Einlassleitung mehrere Mündungen von Abgasrückführlei- tungen aufweist, wobei die Mündungen in Umfangsrichtung versetzt oder in Strömungsrichtung voneinander beabstandet sein können. Dabei kann zum Erreichen einer optimalen Durchmischung pro Mündung ein Resonatorvolumen vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung;

Fig. 2 einen Abgas/Abgas-Wärmetauscher aus Fig. 1 in einer Schrägansicht;

Fig. 3 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einer weiteren Schrägansicht;

Fig. 4 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einer abgaseintrittsseitigen Ansicht;

Fig. 5 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einer abgasaustrittsseitigen Ansicht;

Fig. 6 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einer Draufsicht;

Fig. 7 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 4;

Fig. 8 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 4;

Fig. 9 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 6;

Fig. 10 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie X-X in Fig. 6;

Fig. 11 den Abgas/Abgas-Wärmetauscher in einem weiteren Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 6;

Fig. 12 eine weitere erfindungsgemäße Brennkraftmaschine;

Fig. 13 eine Einlassleitung dieser Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt;

Fig. 14 die Einlassleitung in einem Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig. 13 in einer ersten Ausführungsvariante;

Fig. 15 die Einlassleitung in einem Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig. 13 in einer zweiten Ausführungsvariante;

Fig. 16 die Einlassleitung in einem Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig. 13 in einer dritten Ausführungsvariante;

Fig. 17 die Einlassleitung in einem Schnitt gemäß der Linie XVII - XVII in Fig. 13 in einer Ausführungsvariante; und

Hg. 18 die Einlassleitung in einem Schnitt gemäß der Linie XVII - XVII in Fig. 13 in einer anderen Ausführungsvariante.

Die Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern Cl, C2, C3, C4, C5, C6 weist ein Einlasssystem 2 mit einem Einlasssammler 3 und ein Auslasssystem 4, sowie ein Abgasrückführsystem (EGR-System) 5 auf. Im Auslassstrang 6 des Auslasssystems sind die Abgasturbinen 7, 8 eines ersten Abgasturboladers 9, bzw. eines zweiten Turboladers 10 angeordnet. Das EGR-System 5 weist eine EGR-Leitung 11 auf, welche vom Abgassammler 12 stromaufwärts der Abgasturbinen 7, 8 abzweigt, und welche in den Einlassstrang 13 des Einlasssystems 2 stromabwärts der Verdichter 14, 15 des erste, bzw. zweiten Abgasturboladers 9, 10 einmündet. Im Bereich der Abzweigung ist in der EGR-Leitung 11 ein zum Beispiel druckluftbetätigtes Ventil zum Regeln und Absperren des EGR-Stroms vorgesehen. In der EGR-Leitung 11 ist ein als Vorkühler ausgebildeter erster EGR-Kühler 16, ein einen Hochtemperaturkühler bildender zweiter EGR-Kühler 17, sowie ein dritter EGR-Kühler 18 angeordnet, welcher einen Niedertemperaturkühler bildet. Mit Bezugszeichen 19 und 20 sind im Einlassstrang 13 angeordnete Ladeluftkühler bezeichnet. Mit 21 ist ein Kühlmittelkühler bezeichnet.

Der erste EGR-Kühler 16 ist als Abgas/Abgas-Wärmetauscher für ein erstes und ein zweites Kühlmedium konzipiert, wobei das erste Kühlmedium durch den Abgasstrom stromabwärts der zweiten Abgasturbine 8 und das zweite Kühlmedium durch Kühlluft, beispielsweise aus dem Motorraum, gebildet wird.

Der erste EGR-Kühler 16 weist einen EGR-Strömungsweg 26 mit Eintritten 22 und Austritten 23 auf, wobei im Ausführungsbeispiel der EGR-Strömungsweg 26 zweiflutig durch den ersten EGR-Kühler 16 geführt ist. Die beiden Fluten des EGR-Strömungsweges 26 sind mit 26a und 26b bezeichnet. Je nach thermody- namischer Auslegung kann der erste EGR-Kühler 16 auch einflutig ausgeführt sein. Weiters weist der erste EGR-Kühler 16 einen durch erste Kühlkanäle 24 gebildeten ersten Kühlmittelströmungsweg 25 auf, wobei die ersten Kühlkanäle 24 parallel zueinander in Richtung der Längsachse 16a des ersten EGR-Kühlers 16 angeordnet sind. Der EGR-Strömungsweg 26 und der erste Kühlmittelströmungsweg 25 sind dabei nach dem Kreuzstromprinzip insbesondere nach dem Kreuzgleichstromprinzip zueinander angeordnet. Der EGR-Strömungsweg 26 umströmt dabei die im Ausführungsbeispiel durch quadratische Rohre gebildeten ersten Kühlkanäle 24, wobei die EGR-Strömung durch Leitwände 27 mäanderartig durch den ersten EGR-Kühler 16 - quer zum ersten Kühlmittelströmungsweges 25 - geführt ist.

Weiters weist der erste EGR-Kühler 16 einen einen zweiten Kühlmittelströmungsweg 28 bildenden Kühlmantel 29 auf, welcher den den ersten Kühlmittelström-

ungsweg 25 und den EGR-Strömungsweg 26 aufweisenden Raum 40 umgibt. Im Kühlmantel 29 sind dabei Leitelemente 30 angeordnet, wie deutlich aus Fig. 3 hervorgeht, bei der der EGR-Kühler 16 ohne äußeres Gehäuse dargestellt ist. Dadurch kann die Verweildauer der Kühlluft im Kühlmantel 29 erhöht werden. Die das zweite Kühlmittel bildende Kühlluft strömt von einer Kühlluftleitung über einen seitlichen Eintritt 31 in den Kühlmantel 29 und verlässt den Kühlraum 29 wieder über axiale Austritte 32 in den hohlzylindrischen Kanal 41 eines doppel- wandigen Rohres 42 des Auslasssystems 4.

Wie aus den Fig. 9 bis Fig. 11 hervorgeht, sind die beiden Fluten 26a, 26b des EGR-Strömungsweges 26 durch eine Wand 33 voneinander getrennt.

Die Eintritte 22 für das rückgeführte Abgas, der Eintritt 31 für die Kühlluft, sowie der radiale Eintritt 34 für das durch kühles Abgas gebildete erste Kühlmedium sind im Bereich eines ersten Endes 35 des ersten EGR-Kühlers 16 angeordnet. Die Austritte 23 für das rückgeführte Abgas, die Austritte 32 für die Kühlluft, sowie der radiale Austritt 36 für das erste Kühlmedium sind im Bereich eines zweiten Endes 37 des ersten EGR-Kühlers 16 angeordnet.

Der EGR-Strom wird somit durch das kühle Abgas stromabwärts der zweiten Ab- gasturbine 8 und durch die Kühlluft optimal gekühlt. Zur Erhöhung der Kühlleistung kann darüber hinaus noch vorgesehen sein, dass die Kühlluft über ein Gebläse 38 dem zweiten Kühlmittelströmungsweg 28 zugeführt wird.

Die Kühlung des rückgeführten Abgases durch kühles Abgas aus dem Auslasssystem 4, sowie durch Kühlluft aus dem Motorraum hat den Vorteil, dass ein zusätzlicher Wärmeeintrag in das Kühlmittelsystem des Fahrzeuges vermieden wird. Darüber hinaus wird das "kalte" Abgas des Auslasssystems 4 vor Eintritt in eine Abgasnachbehandlungsanlage 39 angewärmt, was das Ansprechverhalten der Abgasnachbehandlungsanlage 39 verbessert.

Das dem Abgaskrümmer 12 entnommene rückzuführende Abgas, welches etwa 700 ⁰ C aufweist, wird, bevor es dem zweiten und dritten EGR-Kühler 17, 18 zugeführt wird, mit "kaltem'αbgas vorgekühlt. Das Abgas verliert in den Abgas- turbinen 7, 8 an Energie, was sich auch in einer Temperaturreduktion niederschlägt. Bei modernen Nutzfahrzeug-Brennkraftmaschinen mit zum Beispiel zweistufiger Aufladung, weist das Abgas am Austritt der zweiten Abgasturbine 8 eine Temperatur von etwa 350 ⁰ C auf. Dieses Temperaturgefälle ist ausreichend, um das rückzuführende Abgas zu kühlen.

Durch die den Kühlmantel 29 durchströmende Kühlluft wird der Kühleffekt wesentlich verbessert. Das Gebläse 38 zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft kann elektrisch, mechanisch oder auch hydraulisch angetrieben sein.

Eine gezielte Abfuhr der warmen Abluft aus dem Motorraum, etwa über eine Rohrleitung oder - wie dargestellt - im hohlzylindrischen Kanal 41 eines doppel- wandigen Rohres 42 des Auslasssystems 4, ist vorteilhaft, um einen Hitzestau zu vermeiden. Die heiße Abluft kann in einer Abgasreinigungsanlage verwendet werden (z.B. zur Harnstoffaufbereitung oder dergleichen).

Bei modernen Nutzfahrzeug-Brennkraftmaschinen ist das Abgas nach der letzten Turbinenstufe, speziell im Teillastbetrieb, bereits so kühl, dass die Temperatur für die Abgasreinigungsanlage nicht ausreichend ist. Durch den beschriebenen ersten EGR-Kühler 16 kann das Abgas, eventuell durch Wegschaltung der Motorraumluftkühlung mittels des rückgeführten Abgases auf ausreichend hohe Temperaturen gebraucht werden.

Die zweiflutige Abgasrückführung ist in bestimmten Zylinderkonfigurationen, beispielsweise bei einem Reihenmotor mit sechs Zylindern von Vorteil, um Gaspulse nutzen zu können.

Die Fig. 2 bis Fig. 8 zeigen eine Ausführung, bei der die in den ersten EGR-Kühler 16 integrierten ersten und zweiten Kühlmittelströmungswege 25, 28 parallel auf den EGR-Strömungsweg 26 einwirken. Aus Platzgründen oder aus thermodyna- mischen Gründen kann es aber auch günstig sein, den ersten und den zweiten Kühlmittelströmungsweg 25, 28 hintereinander in Bezug auf den EGR-Strömungsweg 26 anzuordnen.

Die Fig. 12 zeigt eine Brennkraftmaschine 101 mit einem Einlasssystem 102 und einem nicht weiter dargestellten Auslasssystem, welches über zumindest eine Abgasrückführleitung 103 mit einer Einlassleitung 104 verbunden ist. Mit Zl, Z2, Z3, Z4, Z5 sind die Zylinder der Brennkraftmaschine 101 bezeichnet. Jeder Zylinder Zl bis Z5 weist im Ausführungsbeispiel zwei mit dem Einlasssystem 102 kommunizierende Einlassöffnungen 105 und zwei mit dem Auslasssystem verbundene Auslassöffnungen 106 auf.

Die geschwungen ausgeführte Einlassleitung 104 weist zwischen einem Bogen 112 und einem Einlasskrümmer 113 eine Mischstrecke 109 auf, welche im Ausführungsbeispiel annähernd gerade ausgeführt ist.

Stromabwärts der Mündung 103a der Abgasrückführleitung in die Einlassleitung 104 ist eine durch ein Resonatorvolumen 107 gebildete Mittel 108 zur Durchmischung des rückgeführten Abgases 111 mit zugeführter Frischluft 110 vorgesehen. Mit 107a ist eine Verbindung zwischen dem Resonatorvolumen 107 und der Einlassleitung 104 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel weist das zylindrische Resonatorvolumen 107, sowie die Verbindung 107a eine in Richtung der Achse 104' der Einlassleitung 104 gemessene axiale Erstreckung d auf, welche etwa dem

hydraulischen Durchmesser dh _EG R = 4A _EGR /U _EG R der Abgasrückführleitung 103 entspricht, wobei mit A _EGR der Strömungsquerschnitt und mit U _EGR der benetzte Umfang der Abgasrückführleitung 103 im Bereich der Mündung 103a bezeichnet ist. Auch die etwa quer zur Achse 104' gemessene Tiefe t des Resonatorvolumens 107 entspricht etwa dem hydraulischen Durchmesser d _hEGR der Abgasrückführleitung 103a. Der Abstand a zwischen der Mündung 103a und der Verbindungsöffnung 107a des Resonatorvolumens 107 ist in etwa der halbe hydraulische Durchmesser d _hEGR der Abgasrückführleitung 103.

Die Abgasrückführleitung 103 mündet etwa quer zur Achse 104' der Einlassleitung 104 in diese ein. Dadurch bildet sich eine Ablöseblase, welche durch das stromabwärts der Mündung 103a angeordnete Resonatorvolumen 107 verstärkt wird. In Folge der Ablöseblase bildet sich im Bereich des Resonatorvolumens 107 in der Einlassleitung 104 ein Bereich 114 mit erhöhter Turbulenz wie durch die Pfeile 109a angedeutet ist. Diese Turbulenz verstärkt die Durchmischung des rückgeführten Abgases 111 mit der Frischluft 110 nachhaltig, wodurch in der geraden Mischstrecke 109 eine optimale Durchmischung zwischen der Frischluft 110 und dem rückgeführten Abgas 111 noch vor dem Eintritt in einen der geraden Mischstrecke 109 folgenden Einlasskrümmer 112 erfolgt. Das idealer Weise homogene Abgas/Frischluft-Gemisch 115 wird gleichmäßig auf die einzelnen Zylinder Zl, Z2, Z3, Z4, Z5 aufgeteilt. Dabei treten nur minimale Druckverluste aufgrund der zusätzlichen Verwirbelung auf, die wesentlich geringer sind, verglichen mit den Druckverlusten die - zur Erzielung ähnlicher Durchmischungsqualität - unter Anwendung von die Frischluftströmung versperrenden Einbauten auftreten würden.

Da sich die Bestandteile Frischluft und Abgas unter Fliehkrafteinwirkung entsprechend ihrer Dichten schichten, kann gezielt eine Durchmischung dadurch gefördert werden, indem eine inverse Verteilung vorinitialisiert wird. Deshalb wird in einer Ausführungsvariante im Bereich des Bogens 112 die Abgasrückführleitung 103 unter einem Winkel α von bis zu 70° - in Bezug auf eine Mittelebene ε der Einlassleitung 104 - in diese einmünden (Fig. 16). Die Mitte der Mündung 103a kann dabei um einen Abstand b zur durch die Achse 112 ' des Bogens 112 aufgespannten Mittelebene ε versetzt angeordnet sein (Fig. 15). Der Abstand b beträgt etwa bis zu 30% des hydraulischen Durchmessers d _h = 4A/U, wobei mit A der Strömungsquerschnitt und mit U der benetzte Umfang der Einlassleitung 104 im Bereich der Mündung 103a bezeichnet ist. Weiters kann auch das stromabwärts der Mündung 103a angeordnete Resonatorvolumen 107 in gleicher Weise wie die Mündung 103a versetzt in Bezug zur Mittelebene ε der Einlassleitung 104 angeordnet sein, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Die Mündung 103a der Abgasrückführlei-

tung 103 und das Resonatorvolumen 107 sind somit - in Strömungsrichtung S betrachtet - fluchtend hintereinander angeordnet.

Um eine besonders gute Durchmischung zu erreichen, kann weiters zumindest eine weitere Mündung 103a ¹ einer Abgasrückführleitung 103' vorgesehen sein, wie in Fig. 14 durch strichlierte Linien angedeutet ist. Die Mündungen 103a, 103a' können dabei in einer Normalebene auf die Längsachse 104' in Umfangrichtung versetzt am Einlasskanal 104 angeordnet sein.

Zur Erreichung guter Durchmischungserfolge ist es dabei von Vorteil, wenn stromabwärts jeder Mündung 103a, 103a ¹ der Abgasrückführleitung 103, 103' jeweils ein Resonatorvolumen 107, 107' angeordnet ist, wobei die Resonatorvolumen 103, 103' in gleicher Weise wie die Mündungen 103a, 103a' dabei in einer Normalebene auf die Längsachse 104' in Umfangrichtung versetzt am Einlasskanal 104 angeordnet sein können, wie aus Fig. 17 hervorgeht.