AT524259A1

AT524259A1 - Einlasssammler für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT524259A1
Application number: ATA50489/2021A
Authority: AT
Inventors: Keppl Ing Gert; Gröger Michael
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einlasssammler (1) für eine Brennkraftmaschine (10) mit zumindest einem Zylinder (11), mit einem einen Verteilerraum (3) definierenden Gehäuse (2), welches zumindest eine durch einen Eintrittsstutzen (41) gebildet Eintrittsöffnung (4) und zumindest zwei Austrittsöffnungen (5) für Einlassluft oder ein Luft-/Gasgemisch aufweist, wobei im Verteilerraum (3) zumindest eine Mischeinrichtung zur Vermischung der Einlassluft mit rückgeführtem Abgas, Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen angeordnet ist. Um mit geringem Aufwand und unter Beanspruchung von möglichst wenig Bauraum eine effiziente Vermischung der in den Einlassströmungsweg (12) eingebrachten Gase – nämlich rückgeführte Abgase, Blow-By-Gase und/oder Kraftstoffdämpfe – mit Luft zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Mischeinrichtung durch eine vom Verteilerraum (3) abgegrenzte Mischstrecke (6) zur Zumischung von Abgas, Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen zur Einlassluft gebildet ist, wobei die Mischstrecke (6) durch zumindest ein in den Einlasssammler (1) integriertes hohles Mischelement (60) gebildet ist, und wobei das Abgas, die Kraftstoffdämpfe und/oder die Blow-By-Gase gemeinsam mit der Luft dem Verteilerraum (3) zuführbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einlasssammler für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder, wobei der Einlasssammler ein einen Verteilerraum definierendes Gehäuse mit zumindest einer durch einen Eintrittsstutzen gebildeten Eintrittsöffnung und zumindest zwei Austrittsöffnungen für Einlassluft und/oder ein Luft-/Gasgemisch aufweist, wobei im Verteilerraum zumindest eine Mischeinrichtung zur Vermischung der Luft mit rückgeführtem Abgas und/oder Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen angeordnet ist. Weiters betrifft die

Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Einlasssammler.

Die Rückführung von Abgasen vom Auslassströmungsweg in den Einlassströmungsweg ist bei Brennkraftmaschinen eine übliche und wirkungsvolle

Maßnahme zur Senkung des Kraftstoffverbrauches sowie der Stickoxidemissionen.

Unter Blow-By-Gasen versteht man das bei der Kompression und der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine an den Kolbenringen vom Arbeitsraum in den Kurbelgehäuseraum vorbeistreifende Gas. Um Undichtigkeiten am Kurbelgehäuse durch den entstehenden Überdruck zu verhindern, wird dieses entlüftet. Die Kurbelgehäuseentlüftung führt in der Regel in den Einlassströmungsweg. Das entwichene Gas wird daher beim nächsten Ansaugtakt wieder angesaugt und mitgeführte Öltröpfchen, Verbrennungsprodukte- bzw. Gase, sowie unverbrannter

Kraftstoff werden nachverbrannt.

Abhängig von der Temperatur und dem Befüllungszustand treten innerhalb des Kraftstoffbehälters Kraftstoffdämpfe auf. Zum Schutz der Umwelt werden diese Kraftstoffdämpfe über Kraftstoffdampfleitungen aus dem Kraftstoffbehälter abgeleitet und dem Einlassströmungsweg zugeführt. Die dem Einlassströmungsweg zugeführten Kraftstoffdämpfe werden - wie die Blow-By-Gase - beim nächsten Ansaugtakt wieder angesaugt und der Verbrennung in den Zylindern der

Brennkraftmaschine zugeführt.

Durch die Einleitung von 6öl-, kraftstoff- und rußbehaftetem Gas in den Einlassströmungsweg können - insbesondere bei unzureichender Vermischung mit Frischgas wie zum Beispiel Frischluft - Luftführung, Drosselklappe, Turbolader, Ladeluftkühler, Ventile etc. verschmutzen, sowie durch Zylinderungleichverteilung

die Verbrennungsstabilität vermindert werden, was zu Leistungseinbußen und

Störungen führt. Diese Effekte können vermindert werden, indem die rückgeführten Gase mit der Einlassluft ausreichend vermischt und auf die Zylinder gleichmäßig aufgeteilt werden.

Aus der AT 523 182 A ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Abgasrückführleitung, eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung und eine Kraftstoffdampfleitung in einen Vormischraum einmünden, wobei der Vormischraumüber eine den Einlassströmungsweg umgebende

Gasrückführeinrichtung mit dem Einlassströmungsweg verbunden ist.

Die JP 2016-191363 A offenbart einen Einlasskrümmer, in welchen eine

Abgasrückführleitung und eine Blow-By-Leitung einmünden.

Die DE 190 2012 205 027 A1 zeigt eine Abgasrückführeinrichtung für Abgase in einen Frischluftkanalabschnitt, wobei ein Rückführkanalabschnitt den Frischluftkanalabschnitt in der Umfangsrichtung umschlingt und dabei radiale Einlassöffnungen des Frischluftkanalabschnittes abdeckt. Die US 9,482,187 B2 zeigt eine ähnliche Abgasrückführeinrichtung, wobei das Abgas über einen die Frischluftleitung umgebenden Ringkanal und über eine Anzahl an radialen

Bohrungen in die Frischluftleitung eingeleitet wird.

Die US 2015/0020781 A1 offenbart einen Einlasssammler für eine Brennkraftmaschine mit einem Eintrittsstutzen zum Anschluss an eine Einlassleitung und Austrittstutzen zum Anschluss an zu den Zylindern führenden Einlasskanälen. In den Verteilerraum mündet eine Abgasrückführleitung. Zur Vermischung der Luft mit dem rückgeführten Abgas sind im Verteilerraum Leitschaufeln angeordnet, welche die Luft und Gase zu den Austrittsstutzen leiten. Die Mischstrecke ist allerdings relativ kurz, so dass ein eine homogene Durchmischung nicht gewährleistet ist.

Bekannte Vorrichtungen haben den Nachteil, dass eine homogene Durchmischung mehrerer Gase mit der Frischluft des Einlassströmungsweges nicht immer gewährleistet wird, sodass die Bildung von Ablagerungen im Einlassströmungsweg, sowie Probleme durch Zylinderungleichverteilung nicht ausgeschlossen werden kann. Außerdem sind bekannte Vorrichtungen mitunter relativ platzaufwändig und

erfordern viele einzelne Teile.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand und unter Beanspruchung von möglichst wenig Bauraum eine effiziente Vermischung der in den Einlassströmungsweg eingebrachten Gase - nämlich rückgeführte Abgase und/oder Blow-By-Gase und/oder Kraftstoffdämpfe —- mit Luft und eine gleichmäßige Versorgung der Zylinder damit zu ermöglichen.

Ausgehend von einem Einlasssammler der eingangs genannte Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Mischeinrichtung durch eine vom Verteilerraum räumlich abgegrenzte Mischstrecke zur Zumischung von Abgas, und/oder Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen zur Einlassluft gebildet ist, wobei die Mischstrecke durch zumindest ein in den Einlasssammler integriertes Mischelement gebildet ist, welches über zumindest eine Übertrittsöffnung in den Einlasssammler mündet, und wobei das Abgas und/oder die Kraftstoffdämpfe und/oder die Blow-By-Gase gemeinsam mit der Luft dem Verteilerraum -

vorzugsweise über denselben Eintrittsstutzen - zuführbar sind.

Dadurch, dass sich die Mischstrecke bis in den Verteilerraum des Einlasssammlers erstreckt, kann Bauraum eingespart werden und gleichzeitig eine gute Vermischung des Gases mit der Luft erzielt werden, weil eine Verlängerung der Mischdistanz

erzielt wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Eintrittsstutzen einen Rückführanschluss zum Anschließen zumindest einer Rückführleitung für Abgas, Kraftstoffdämpfe und/oder Blow-By-Gase aufweist.

Die rückgeführten Gase können dadurch zusammen mit der Frischluft durch den Einlassstutzen in den Einlasssammler geleitet und dem im Einlasssammler angeordneten Mischelement zugeführt werden. Die Vermischung der Gase mit Luft beginnt bereits unmittelbar vor dem Eintritt in den Einlasssammler und wird durch das Mischelement im Verteilerraum des Einlasssammlers fortgesetzt und vollendet, wobei durch die lange Mischstrecke eine vollständige Vermischung erzielbar ist.

Dadurch, dass die Mischstrecke in den Einlasssammler integriert wird, kann

Bauraum eingespart werden.

Eine gute Durchmischung bei gleichzeitig geringem Herstellungsaufwand ist

möglich, wenn das Mischelement durch ein innerhalb des Einlasssammlers

angeordnetes Rohr gebildet ist. Insbesondere nimmt das Rohr an der Eintrittsöffnung des Gehäuses des Einlasssammlers seinen Ausgang und mündet über eine Übertrittsöffnung in den Verteilerraum des Einlasssammlers. Mit anderen Worten ist das Rohr über die Eintrittsöffnung mit dem Eintrittsstutzen des Einlasssammlers verbunden und über eine Übertrittsöffnung mit einem Verteilerraum des Einlasssammlers. Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht dabei vor, dass das Rohr im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist das Mischelement eine Hauptströmungsrichtung auf, die im Wesentlichen in einer Strömungsebene verläuft, welche parallel zu einer Eintrittsströmungsrichtung und/oder parallel zu einer Austrittsflanschfläche zumindest eines Austrittsstutzens des Einlasssammlers und/oder normal zu einer Austrittsströmungsrichtung zumindest eines Austrittsstutzens des Einlasssammlers

ausgebildet ist.

Versuche haben ergeben, dass eine besonders gute Durchmischung erzielt werden kann, wenn die Länge des Mischelementes zumindest 50% einer Längserstreckung des Einlasssammlers beträgt.

Vorzugsweise erstreckt sich das Mischelement innerhalb des Einlasssammlers über zumindest eine Austrittsöffnung, vorzugsweise zumindest über die Hälfte aller in Reihe angeordneten Austrittsöffnungen. Mit anderen Worten ragt das Mischelement so weit in das Innere des Einlasssammlers, insbesondere in den Verteilerraum, dass es sich hinsichtlich einer Längserstreckung des Einlasssammlers über zumindest eine Austrittsöffnung, vorzugsweise über die Hälfte aller in Reihe angeordneten Austrittsöffnungen, erstreckt.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mischelement über die Länge eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufweist, wobei vorzugsweise das Mischelement entlang der Länge eines sich ändernde geometrische Querschnittsform aufweist.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mischelement durch eine Düse-Diffusoranordnung gebildet ist, welche einen ersten Abschnitt mit sich in Strömungsrichtung verjüngendem Strömungsquerschnitt und stromabwärts davon einen zweiten Abschnitt mit sich in Strömungsrichtung

erweiterndem Strömungsquerschnitt aufweist, wobei vorzugsweise zwischen dem

ersten und dem zweiten Abschnitt ein Übergangsabschnitt mit konstantem

Strömungsquerschnitt angeordnet ist.

Eine rasche Durchmischung des rückgeführten Gases mit der Luft lässt sich dabei erzielen, wenn eine Austrittsquerschnittfläche aus dem zweiten Abschnitt mindestens so groß wie eine Eintrittsquerschnittfläche in den ersten Abschnitt des Mischelements und vorzugsweise größer als eine Übergangsquerschnittfläche des Übergangsabschnittes ausgebildet ist.

In einer Variante der Erfindung weist das Mischelement über die Länge eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche auf, wobei vorzugsweise das Mischelement entlang der Länge eine sich ändernde geometrische Querschnittsform aufweist. Mit anderen Worten, es wird über die Länge des Mischelements die Querschnittsfläche konstant gehalten, während die Form des Querschnitts variiert

werden kann.

Durch die Kombination aus verjüngendem und erweiternden Strömungsquerschnitt ermöglicht eine besonders gute Vermischung der Luft mit den rückgeführten Gasen, insbesondere wenn der erste Abschnitt im Wesentlichen gerade und der zweite Abschnitt gebogen ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der zweite Abschnitt als 90°-Bogen so ausführt ist, dass die Hauptströmungsrichtung aus der Übertrittsöffnung i etwa quer zur Strömungsrichtung der Einlasssammleraustritte verläuft. Insbesondere ist die Hauptströmungsrichtung gegen eine Innenwandfläche des Einlasssammlers gelenkt. Durch diese erzwungene Richtungsänderung der Strömung der Mischstrecke wird verhindert, dass die Einlasssammleraustritte, die direkt in der Nähe der Übertrittsöffnung aus dem zweiten Abschnitt sind, begünstigt

werden.

Eine Ausführung der Erfindung sieht dabei vor, dass das Mischelement eine durchgehende geschlossene Wand aufweist, wobei der zweite Abschnitt über eine

einzige Überströmöffnung in den Innenraum des Einlasssammlers mündet.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mischelement durch ein Rohrelement gebildet ist, welches eine Mantelfläche und eine der Eintrittsöffnung abgewandte Stirnfläche aufweist, wobei die Mantelfläche und/oder Stirnfläche zumindest eine Übertrittsöffnung, vorzugsweise zumindest eine Gruppe von Überströmöffnungen aufweist. Mit anderen Worten ist das

Mischelement in einer Variante der Erfindung als Rohrelement ausgebildet, welches eine Mantelfläche und eine der Eintrittsöffnung gegenüberliegende Stirnfläche aufweist, wobei zumindest eine das Innere des Rohrelements mit dem Inneren des Einlasssammlers, insbesondere dessen Verteilerraum, verbindende Überströmöffnung, vorzugsweise eine Vielzahl von Überströmöffnungen, vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft zum Erreichen einer homogenen Vermischung ist es, wenn die Überströmöffnungen gleichmäßig um den Umfang des Rohrelementes und/oder gleichmäßig entlang des Rohrelementes verteilt angeordnet sind. Die Größe der Querschnitte der Überströmöffnungen ist dabei

insbesondere für alle Überströmöffnungen gleich ausgebildet.

Mit anderen Worten ist eine Vielzahl von Überströmöffnungen vorgesehen, die gleichmäßig über die Mantelfläche, insbesondere gleichmäßig über deren Umfang und/oder entlang des Rohrelements, und/oder die Stirnfläche verteilt angeordnet sind.

Alternativ zu einer gleichmäßigen Verteilung und gleichen Größe der Überströmöffnung sieht eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante vor, dass die Querschnitte der Überströmöffnungen unterschiedlich groß ausgebildet sind und/oder dass die Überströmöffnungen über den Umfang des Rohrelementes und/oder entlang dem Rohrelement ungleichmäßig verteilt angeordnet sind. Beispielsweise können die Flächen der Querschnitte der Überströmöffnungen entlang der Strömungsrichtung abnehmend oder zunehmend ausgebildet sein. Weiters ist es möglich, dass kleine und große Überströmöffnungen abwechseln um den Umfang des Rohrelementes und/oder entlang dem Rohrelement angeordnet

sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine eingangs erwähnte Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren Zylindern und zumindest einem Einlassströmungsweg gelöst, wobei erfindungsgemäß zumindest ein Einlasssammler

der oben beschriebenen Art vorgesehen ist.

Durch das in den Einlasssammler integrierte Mischelement kann unter Beanspruchung von wenig Bauraum eine effiziente Vermischung der in den

Einlassströmungsweg eingebrachten Gase erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil des integrierten Mischelements ist, dass das gesamte Einlasssammlergehäuse unabhängig von der Mischstrecke gefertigt werden kann. Insbesondere kann ein Teilungsflansch und/oder die Werkzeugentformungsrichtung bei der Herstellung des gesamten Einlasssammlers zumindest teilweise unabhängig von der Geometrie der Mischstrecke vorgesehen werden. Ohne integriertem Mischelement müsste diese Geometrie mit den Entformungsrichtungen des gesamten Einlasssammlergehäuses zusammenpassen oder wäre im Extremfall gar

nicht herstellbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines nicht einschränkenden

Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin

zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Einlasssammler in einer axonometrischen Darstellung,

Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante,

Fig. 3 einen Einlasssammler dieser Brennkraftmaschine in einer axonometrischen Darstellung,

Fig. 4 diesen Einlasssammler in einer flanschseitigen Ansicht

Fig. 5 den Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 den Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 den Einlasssammler in einer stirnseitigen Ansicht,

Fig. 8 den Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIITI in Fig. 7,

Fig. 9 ein Mischelement dieses Einlasssammler in einer axonometrischen

Darstellung,

Fig. 10 schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer

zweiten Ausführungsvariante,

Fig. 11 einen Einlasssammler dieser Brennkraftmaschine in einer

geschnittenen axonometrischen Darstellung,

Fig. 12 diesen Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in Fig. 14, Fig. 13 ein Mischelement dieses Einlasssammler in einer axonometrischen

Darstellung,

Fig. 14 diesen Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig. 12 und

Fig. 15 diesen Einlasssammler in einem Schnitt gemäß der Linie XV-XV in Fig. 12.

In den Ausführungsvarianten sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen

versehen.

Fig. 1 zeigt einen Einlasssammler 1 für eine in Fig. 2 dargestellte Brennkraftmaschine 10 mit mehreren - nämlich vier -Zylindern 11. Das Gehäuse 2 des Einlasssammler 1 definiert im Inneren einen Verteilerraum 3 zur Verteilung der über eine Eintrittsöffnung 4 zugeführten Einlassluft über Austrittsöffnungen 5 an die einzelnen Zylinder 11. Aus Gründen der Übersicht ist in den Figuren nur eine Austrittsöffnung 5 mit einem Bezugszeichen versehen, für den Fachmann klar ersichtlich weist aber die dargestellte Vierzylinderausführung vier Austrittsöffnungen 5 auf. Die an einer beispielsweise ebenen Stirnseitenfläche 21 des Gehäuses 2 angeordnete Eintrittsöffnung 4 kommuniziert mit einem eine Eintrittsflanschfläche 40 aufweisenden Eintrittsstutzen 41, welcher an eine Einlassleitung 120 eines Einlassströmungswegs 12 angeschlossen werden kann. Die

Eintrittsflanschfläche 40 ist in einer Eintrittsflanschebene g40 angeordnet.

Der Eintrittsstutzen 41 weist weiters zumindest einen außerhalb des Verteilerraumes 3 des Gehäuses 2 angeordneten Rückführanschluss 7 für

zumindest eine Rückführleitung 14 zur Rückführung von Abgasen aus einem

Auslassströmungsweg 13, und/oder beispielsweise zur Rückführung von Blow-ByGasen aus einem nicht weiter dargestellten Kurbelgehäuse, und/oder zur Rückführung von Kraftstoffdämpfen aus einem nicht weiter dargestellten

Kraftstofftank in den Einlassströmungsweg 12 auf.

Auf einer mit Bezugszeichen A angedeuteten Austrittsseite des Einlasssammlers 1 ist pro Zylinder 11 zumindest eine Austrittsöffnung 5 im Bereich einer beispielsweise ebenen Längsseitenfläche 22 des Gehäuses 2 angeordnet, wobei die Austrittsöffnungen 5 in einer Reihe angeordnet sind. Wie in Fig. 8 dargestellt ist liegen die durch die jeweiligen Flächenschwerpunkte definierten Mittelpunkte M der Austrittsöffnungen 5 auf einer Geraden g. Jede Austrittsöffnung 5 kommuniziert mit einem Austrittsstutzen 51, welcher über eine Austrittsflanschfläche 50 mit jeweils einem zu einem Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 führenden Einlasskanal 121 strömungsverbindbar ist (siehe Fig. 8 und 12). Die Austrittsflanschflächen 50 aller Austrittsöffnungen 5 sind in den Ausführungsbeispielen in einer gemeinsamen Austrittsflanschebene £5o9 angeordnet, welche beispielsweise normal zur Eintrittsflanschebene 49 ausgebildet ist. Die Gerade g ist beispielsweise parallel zur

Austrittsflanschebene g5o ausgebildet.

Die Austrittsflanschflächen 50 der Austrittsstutzen 51 dienen jeweils zum Anschluss

zumindest eines zu einem Zylinder 11 führenden Einlasskanals 121.

Innerhalb des Einlasssammlers 1 ist eine Mischeinrichtung 60 zur Vermischung der Einlassluft mit rückgeführtem Abgas und/oder Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-ByGasen angeordnet, welche durch eine zum Verteilerraum 3 hin abgegrenzte Mischstrecke 6 stromabwärts des Rückführanschlusses 7 gebildet ist. Die Mischstrecke 6 beginnt also beim Rückführanschluss 7 und endet - in Richtung der Strömungsrichtung bei der Übertrittsöffnung 62 bzw. - im Falle von mehreren

Überströmöffnungen 62 - bei der letzten Übertrittsöffnung 62.

Die Mischstrecke 6 ist zum überwiegenden Teil durch ein in den Einlasssammler 1 integriertes hohles Mischelement 60 gebildet. Das Mischelement 60 ist beispielsweise als länglicher Hohlkörper ausgebildet, dessen Wände einen Hohlraum definieren, welcher - teilweise oder zur Gänze - die Mischstrecke 6 bildet und mit dem Verteilerraum 3 über zumindest eine Übertrittsöffnung 62 strömungsverbunden ist. Die Mischstrecke 6 dient zur Vermischung der

rückgeführten Gase mit der Einlassluft. Das Mischelement 60 ist dabei

beispielsweise durch ein innerhalb des Einlasssammlers 1 angeordnetes und an die Einlassleitung 120 stromabwärts des Rückführanschlusses 120 angeschlossenes Rohr gebildet, welches über zumindest eine Übertrittsöffnung 62 in den Einlasssammler 1 mündet. Das Mischelement 60 ist durch eine Wand 63 vom Verteilerraum 3 des Einlasssammlers 1 abgegrenzt. Die Mischstrecke 6 endet mit dem Übertreten des im Wesentlichen homogenen Gas-Luftgemisches durch die zumindest eine Übertrittsöffnung 62 in den Verteilerraum 3 des Einlasssammlers 1.

Wie insbesondere aus den Fign. 5, 6, 9 und 13 hervorgeht, weist das Mischelement 60 Halteelemente 64 zur lösbaren oder unlösbaren Befestigung

innerhalb des Einlasssammlers 1 auf.

Die Fig. 2 und 9 einerseits und die Fig. 10 bis 15 andererseits zeigen zwei Ausführungsvarianten mit unterschiedlich ausgebildeten Mischelementen 60.

Die Fig. 2 und 10 zeigen schematisch jeweils eine Brennkraftmaschine 10 mit mehreren - im gezeigten Beispiel vier - Zylindern 11 mit zumindest einem Einlassströmungsweg 12, zumindest einem Auslassströmungsweg 13, sowie mit zumindest einer Rückführleitung 14 zur Rückführung von Abgasen aus dem Auslassströmungsweg 13 und/oder zur Rückführung von Blow-By-Gasen und/oder zur Rückführung von Kraftstoffdämpfen in den Einlassströmungsweg 12.

Im Einlassströmungsweg 12 ist der Einlasssammler 1 angeordnet, in welchen über die Eintrittsöffnung 4 eine Einlassleitung 120 einmündet. Von den Austrittsöffnungen 5 des Einlasssammler 1 gehen zu den Zylindern 11 führende Einlasskanäle 121 aus. Pro Zylinder 11 können dabei ein oder mehrere Einlasskanäle 121 vorgesehen sein.

An jede Austrittsöffnung 5 des Einlasssammlers 1 ist zumindest ein zu einem

Zylinder 11 führender Einlasskanal 121 angeschlossen.

Eine beispielsweise vom Auslassströmungsweg 13 ausgehende Rückführleitung 14 ist an den zumindest einen Rückführanschluss 7 angeschlossen. In nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann an den zumindest einen Rückführanschluss 7 alternativ oder zusätzlich auch eine Rückführleitung zur Rückführung von Blow-By-Gasen oder eine Rückführleitung zur Rückführung von

Kraftstoffdämpfen angeschlossen sein.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das

Mischelement 60 durch eine Düse-Diffusoranordnung 601 gebildet ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel weist das durch eine Düse-Diffusoranordnung 601 gebildete Mischelement 60 einen geraden ersten Abschnitt 601a mit sich in Strömungsrichtung verjüngendem Strömungsquerschnitt und einen gekrümmten zweiten Abschnitt 601b mit sich in Strömungsrichtung erweiterndem Strömungsquerschnitt auf, wobei zwischen dem ersten Abschnitt 601a und dem zweiten Abschnitt 601b ein gerader Übergangsabschnitt 601c mit konstantem Strömungsquerschnitt ausgebildet ist. Der Übergangsabschnitt 601c ist dabei kürzer als der erste Abschnitt 601a ausgebildet. Der zweite Abschnitt 601b ist dabei

im Wesentlichen als 90° Bogen geformt.

Eine Austrittsquerschnittfläche F3 aus dem zweiten Abschnitt 601b ist dabei mindestens so groß wie eine Eintrittsquerschnittfläche F1 in den ersten Abschnitt 601a des Mischelements 60 und größer als eine Übergangsquerschnittfläche F2 des

Übergangsabschnittes 601c ausgebildet.

Die Austrittquerschnittfläche F3 aus dem Mischelement 60 ist dabei in einer Übertrittsebene £62 angeordnet, welche normal zur Stirnseitenfläche 21 des Gehäuses 2 und/oder normal zur Eintrittsflanschfläche 40 ausgebildet ist. Weiters ist die Übertrittsebene normal zur Längsebene des Gehäuses 2 und/oder normal zur

Austrittsflanschfläche 50 bzw. der Austrittsflanschebene £so ausgebildet.

Luft und rückgeführtes Gas - also rückgeführtes Abgas und/oder Blow-By-Gase und/oder Kraftstoffdämpfe - werden in einer Eintrittsströmungsrichtung S1 dem Einlasssammler 1 zugeführt und strömen in der in der Strömungsebene Z verlaufenden Hauptströmungsrichtung S2 in das Mischelementes 60 und werden durch den zweiten Abschnitt der Düse-Diffusoranordnung 601 in der Strömungsebene C um 90° auf die Austrittseite A des Einlasssammlers 1 umgelenkt und strömen durch die Übertrittsöffnung 62 in Richtung der Austrittsöffnungen 5 in den Verteilerraum 3. Das homogene Luft-Gasgemisch strömt weiter durch die Austrittsöffnungen 5 in der Austrittströmungsrichtung S3 des Austrittstutzens 51 in die Einlasskanäle 121. Die Strömungsebene C ist parallel zur Eintrittsströmungsrichtung S1 und/oder parallel zur Austrittsflanschfläche 50 zumindest eines Austrittsstutzens 51 und/oder normal zur

Austrittsströmungsrichtung S3 zumindest eines Austrittsstutzens 51 ausgebildet.

Die Fig. 10 bis 15 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Mischelement 60 durch ein perforiertes Rohrelement 602 gebildet ist, welches beispielsweise im Wesentlichen gerade, insbesondere zylindrisch geformt ist. Das Rohrelement 602 kann aber auch eine gekrümmte Form aufweisen, ähnlich wie in

den Fig. 2 bis 9 gezeigt.

Die Längsachse 602a des Rohrelementes 602 ist dabei im Wesentlichen normal zur Stirnebene der ersten Stirnseite des Gehäuses 2 und/oder normal zur Eintrittsflanschfläche 40 angeordnet. Weiters ist die Längsachse 602a des Rohrelementes 602 parallel zur Längsebene des Gehäuses 2 und/oder parallel zur

Austrittsflanschfläche 50 ausgebildet.

Das Rohrelement 602 weist eine Mantelfläche 602b und eine Stirnfläche 602c mit einer Vielzahl an beispielsweise durch Bohrungen gebildeten Überströmöffnungen 62 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur einige der Überströmöffnungen 62 mit Bezugszeichen versehen. Die Überströmöffnungen 62 sind im gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel gleichmäßig auf der Mantelfläche 602b und/oder der Stirnfläche 602c verteilt, beispielsweise in Reihen, angeordnet. Die Summe der Austrittsquerschnittsflächen F3 —- auch hier sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einzelne Bezugszeichen vergeben - der Überströmöffnungen 62 entspricht mindestens der Eintrittsquerschnittsfläche F1 in das Mischelement 60. Alternativ zu einer gleichmäßigen Verteilung können die Flächen der Querschnitte der Überströmöffnungen 62 auch unterschiedlich groß und/oder ungleichmäßig über

den Umfang und/oder die Länge des Rohrelementes 602 verteilt ausgeführt sein.

Luft und rückgeführtes Gas - also rückgeführtes Abgas und/oder Blow-By-Gase und/oder Kraftstoffdämpfe - werden in einer Eintrittsströmungsrichtung S1 dem Einlasssammler 1 zugeführt und strömen in der in der Strömungsebene Z verlaufenden Hauptströmungsrichtung S2 in das Mischelementes 60 und über die Vielzahl an Überströmöffnungen 62 in den Verteilerraum 3, wobei eine weitere Homogenisierung des Luft-/Gasgemisches stattfindet. Das homogene Luft/Gasgemisch strömt weiter durch die Austrittsöffnungen 5 in der Austrittströmungsrichtung S3 des Austrittstutzens 51 in die Einlasskanäle 121. Durch das Mischelement wird eine homogene Vermischung und gleichmäßige Aufteilung des Luft-/Gasgemisches auf die Zylinder 11 erzielt, wobei nur minimaler

Bauraum in Anspruch genommen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Einlasssammler (1) für eine Brennkraftmaschine (10) mit zumindest einem Zylinder (11), wobei der Einlasssammler (1) ein einen Verteilerraum (3) definierendes Gehäuse (2), zumindest einer durch einen Eintrittsstutzen (41) gebildeten Eintrittsöffnung (4) und zumindest zwei Austrittsöffnungen (5) für Einlassluft oder ein Luft-/Gasgemisch aufweist, wobei im Verteilerraum (3) zumindest eine Mischeinrichtung zur Vermischung der Einlassluft mit rückgeführtem Abgas und/oder Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung durch eine vom Verteilerraum (3) abgegrenzte Mischstrecke (6) zur Zumischung von Abgas und/oder Kraftstoffdämpfen und/oder Blow-By-Gasen zur Einlassluft gebildet ist, wobei die Mischstrecke (6) durch zumindest ein in den Einlasssammler (1) integriertes hohles Mischelement (60) gebildet ist, welches über zumindest eine Übertrittsöffnung (62) in den Einlasssammler (1) mündet, und wobei das Abgas und/oder die Kraftstoffdämpfe und/oder die Blow-ByGase gemeinsam mit der Luft dem Verteilerraum (3) - vorzugsweise über

denselben Eintrittsstutzen (41) - zuführbar sind.

Einlasssammler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsstutzen (41) einen Rückführanschluss (7) zum Anschließen zumindest einer Rückführleitung (14) für Abgas und/oder Kraftstoffdämpfe und/oder Blow-By-Gase aufweist.

Einlasssammler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (60) durch ein innerhalb des Einlasssammlers (1)

angeordnetes Rohr gebildet ist.

Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (60) eine Hauptströmungsrichtung (S2) aufweist, welche im Wesentlichen in einer Strömungsebene (C) verläuft, welche parallel zu einer Eintrittsströmungsrichtung (S1) und/oder parallel zu einer Austrittsflanschfläche (50) zumindest eines Austrittsstutzens (51) des Einlasssammlers (1) und/oder normal zu einer Austrittsströmungsrichtung (S3) zumindest eines Austrittsstutzens (51) des Einlasssammlers (1)

ausgebildet ist.

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Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Mischelementes (60) zumindest 50% einer Längserstreckung des Einlasssammlers (1) beträgt.

Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mischelement (60) innerhalb des Einlasssammlers (1) über zumindest eine Austrittsöffnung (5), vorzugsweise zumindest über die Hälfte aller in Reihe angeordneten Austrittsöffnungen (5),

erstreckt.

Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (60) durch eine DüseDiffusoranordnung (601) gebildet ist, welche einen ersten Abschnitt (601a) mit sich verjüngendem Strömungsquerschnitt und stromabwärts davon einen zweiten Abschnitt (601b) mit sich erweiterndem Strömungsquerschnitt aufweist, wobei vorzugsweise zwischen dem ersten (601a) und dem zweiten Abschnitt (601b) ein Übergangsabschnitt (601c) mit konstantem Strömungsquerschnitt angeordnet ist.

Einlasssammler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (601a) im Wesentlichen gerade und der zweite Abschnitt (601b) gebogen ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der zweite Abschnitt (601b) als 90°-Bogen so ausführt ist, dass die Hauptströmungsrichtung (S2) des Mischelementes (60) aus der Überströmöffnung (62) etwa quer zur

Strömungsrichtung der Einlasssammleraustritte verläuft.

Einlasssammler (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsquerschnittfläche (F3) aus dem zweiten Abschnitt (601b) mindestens so groß wie eine Eintrittsquerschnittfläche (F1) in den ersten Abschnitt (601a) des Mischelements (60) und vorzugsweise größer als eine Übergangsquerschnittfläche (F2) des Übergangsabschnittes (601c) ausgebildet

ist.

Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der das Mischelement (60) eine durchgehende

geschlossene Wand (63) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (601b) über

eine einzige Überströmöffnung (62) in den Verteilerraum (3) des

Einlasssammlers (1) mündet.

11. Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (60) über die Länge eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufweist, wobei vorzugsweise das Mischelement (60) entlang der Länge eine sich ändernde geometrische Querschnittsform aufweist.

12. Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (60) durch ein Rohrelement (602) gebildet ist, welches eine Mantelfläche (602b) und eine der Eintrittsöffnung (4) abgewandte Stirnfläche (602c) aufweist, wobei die Mantelfläche (602b) und/oder Stirnfläche (602c) zumindest eine Übertrittsöffnung (62),

vorzugsweise zumindest eine Gruppe von Überströmöffnungen (62) aufweist.

13. Einlasssammler (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (62) gleichmäßig um den Umfang des Rohrelementes (602) und/oder gleichmäßig entlang dem Rohrelement (602) verteilt

angeordnet sind.

14. Brennkraftmaschine (10) mit einem oder mehreren Zylindern (11), mit zumindest einem Einlassströmungsweg (13), welcher zumindest einen

Einlasssammler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.

17.06.2021 FÜ