Turbolader

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer Turbolader ist aus der DE 42 13 047 bekannt .

Derartige Turbolader werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, die zur Erfüllung der gesetzlich vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte über einen weiten Betriebsbereich große Abgasmengen in die Ansaugstrecke des Motors zurückführen. Dies wird beim aktuellen Stand der Technik über eine sog. Hochdruck-Abgasrückführung durchgeführt. Die niederdruckseitige Abgasrückführung weist demgegenüber ein größeres Potential auf. Dabei wird das Abgas hinter der Turbine nach Austritt aus dem Dieselpartikelfilter entnommen und über ein Regelventil und gegebenenfalls über einen Kühler in die Frischluftstrecke vor den Verdichter des Abgasturboladers zurückgeführt. Dabei ist im Hinblick auf eine möglichst homogene Zuströmung zum Verdichter

eine möglichst vollständige Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft von Vorteil, was aber bei einer Eindüsung ohne weitere Maßnahmen zu sehr langen Mischungsstre- cken im Saugkanal führen würde. Dies erhöht den für die Einlassstrecke nötigen Bauraum, der häufig in Motorräumen moderner Fahrzeuge jedoch fehlt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der die oben genannten Nachteile überwindet .

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

So ist es bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Turboladers vorgesehen, eine bestimmte Mischeinrichtung in die Ansaugleitung einzubauen, um eine möglichst vollständige Vermischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluft zu erreichen. Diese Mischeinrichtung wird in der Ansaugleitung, in Frisch- luftströmungsrichtung gesehen, nach der Abgaseinmischöffnung und vor dem Verdichtereintritt angeordnet.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung .

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Schnittdarstel ^¬ lung eines erfindungsgemäßen Turboladers;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Mischeinrichtung in Form eines Blütenmischers;

Fig. 3 eine gemäß Fig. 2 entsprechende Darstellung des Blütenmischers, bei der die numerische Simulation der Durchmischung zweier unterschiedlicher Stoffströme dargestellt ist.

Der in der Fig. 1 dargestellte Turbolader 1 weist eine Turbine 4 mit einem in einem Turbinengehäuse 13 angeordneten Turbinenrad 14 auf. Dieses Turbinenrad 14 ist über eine Rotorwelle 15 mit einem in einem Verdichtergehäuse 7 angeordneten Verdichterrad 6 eines Verdichters 5 verbunden.

Eine Abgasrückführungsleitung 3 von einem Motor 2 führt über ein Regelventil 19 und einen Kühler 20 durch eine Abgaseinmischöffnung 12 in eine Ansaugleitung 10 des Motors 2. In der Ansaugleitung 10 ist eine Mischeinrichtung 18, insbesondere ein Blütenmischer, vor dem Verdichtereintritt 11 mittels einer Mischerhaltung 23 angeordnet. Der radiale Anteil der Strömungsrichtung S der durch das Verdichterrad 6 verdichteten Luft im Diffusor 8 ist hier durch einen Pfeil S gekennzeichnet .

Ferner sind noch eine Zuführleitung 16 vom Verdichteraustritt 9 zum Motor 2 sowie eine Abgasleitung 17 vom Motor 2 zum Turbinengehäuse 13 dargestellt.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Abgasrückführungsleitung 3 wird das Abgas A _G durch die Abgaseinmischöffnung 12 in die Ansaugleitung 10 geleitet. Hier trifft das Abgas A _G auf die Frischluft F _L , die dann zusammen in Strömungsrichtung der Frischluft F _L durch die Mischeinrichtung 18, insbesondere den Blütenmischer, vermischt werden. Nach der fast vollständigen

Durchmischung der beiden Stoffströme strömt das Gemisch durch den Verdichtereintritt 11 in den Diffusor 8.

In Fig. 2 ist die Mischeinrichtung 18, insbesondere der Blütenmischer, dargestellt. Der Blütenmischer weist in der Mitte einen strömungsgünstig ausgebildeten Kernkörper 25 sowie einen diesen Kernkörper 25 umgebenden ringförmigen Mischerkörper 21 auf, an dem Strömungsleitbleche /Mischerbleche 22 angeordnet sind.

Die Geometrie und Anordnung dieser Mischerbleche 22 sind maßgeblich an einer möglichst vollständigen Durchmischung beteiligt. Dazu ist es erforderlich, dass die in der Leitungsmitte befindliche Kernströmung radial nach außen und die am Außenrand befindliche Nebenströmung radial nach innen geleitet werden. Durch eine mäanderförmige Gestaltung der Mischerbleche wird abwechselnd eine radiale Strömungskomponente nach innen und außen erzeugt, wodurch eine Vergrößerung der Grenzfläche beider Strömungen und damit eine bessere Durchmischung zustande kommt.

Fig. 3 stellt die numerische Simulation der Durchmischung zweier unterschiedlicher Stoffströme eines in der Ansaugleitung 10 angeordneten Blütenmischers 18 dar. Man erkennt, dass vor dem Blütenmischer zwei deutlich getrennte Gasströme mit unterschiedlichen Temperaturen vorhanden sind. Im Inneren der Leitung befindet sich der wärmere zurückgeführte Abgasstrom mit etwa 473 K und am Außenrand ist der kältere Ansaugluftstrom mit ca. 297 K zu finden. Unmittelbar nach dem Mischer findet ein rascher Temperaturausgleich beider Strömungen statt, sodass mittlere Temperaturen im Bereich von ca. 350 K bis 390 K entstehen.

Zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in der Figur verwiesen.

Bezugs zeichenliste

1 Turbolader/Abgasturbolader

2 Motor

3 Abgasrückführungsleitung

4 Turbine

5 Verdichter

6 Verdichterrad

7 Verdichtergehäuse

8 Diffusor

9 Verdichteraustritt

10 Ansaugleitung

11 Verdichtereintritt

12 Abgaseinmischöffnung

13 Turbinengehäuse

14 Turbinenrad

15 Rotorwelle

16 Zuführleitung

17 Abgasleitung

18 Mischeinrichtung, insbesondere Blütenmischer

19 Regelventil

20 Kühler

21 Ringförmiger Mischerkörper

22 Strömungsleitbleche/Mischerbleche

23 Mischerhalterung

24 Dieselpartikelfilter

25 Zentraler Strömungskörper

26 Fixierstege

27 äußerer Bereich der Leitbleche

AG Abgas

FL Frischluft

S Strömungsrichtung der verdichteten Luft