AT2541U1 - Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2), mit zumindest einem Abgasturbolader (6), dessen Turbine (5) mit zumindest einem Abgasstrang (3, 4) und dessen Verdichter (7) mit zumindest einer zu einem Luftsammlerraum (12, 13) führenden Ladeluftleitung (8, 10, 11) verbunden ist, wobei zwischen Abgasstrang (3, 4) und Ladeluftleitung (10, 11) mindestens eine Abgasrückführleitung (16, 17) vorgesehen ist, welche über eine Düse-Diffusoreinheit (14, 15) stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (9) in die Ladeluftleitung (10, 11) einmündet, und wobei die Düse-Diffusoreinheit (14, 15) durch einen ein erstes Steuerorgan (20, 21) aufweisenden Hauptluftstrang (18, 19) umgehbar ist. Um die Vorteile einer Abgasrückführung und eines getunten Einlaßsystems miteinander zu vereinen, ohne daß eine nachteilige gegenseitige Beeinflussung der beiden Systeme auftritt, ist vorgesehen, daß die Zylinder (2) einlaßseitig und vorzugsweise auch auslaßseitig zu Gruppen (A, B) zusammengefaßt sind, wobei jeder Gruppe (A, B) ein Luftsammlerraum (12, 13) zugeordnet ist, in welchen jeweils eine Ladeluftleitung (10, 11) einmündet und in jeder Ladeluftleitung (10, 11) eine Düse-Diffusoreinheit (14, 15) angeordnet ist.

Description

AT 002 541 Ul
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit zumindest einem Abgasturbolader, dessen Turbine mit zumindest einem Abgasstrang und dessen Verdichter mit zumindest einer zu einem Luftsammlerraum führenden Ladeluftleitung verbunden ist, wobei zwischen Abgasstrang und Ladeluftleitung mindestens eine Abgasrückführleitung vorgesehen ist, welche über eine Düse-Diffusoreinheit stromaufwärts eines Ladeluitkühlers in die Ladeluftleitung einmündet, und wobei die Düse-Diffusoreinheit durch einen ein erstes Steuerorgan aufweisenden Hauptluftstrang umgehbar ist.
Mit einer derartigen Brennkraftmaschine, wie sie etwa aus der DE 43 19 380 Al bekannt ist, kann eine Abgasrückführung trotz ungünstiger Druckdifferenz zwischen Auspuff- und Saugsystem realisiert werden. Damit ist es möglich, die NOx-Emissionen entscheidend zu senken.
Es ist weiters bekannt, Zylinder gruppenweise zusammenzufassen und jeder Gruppe von Zylindern einen Luftsammler zuzuordnen. Es ist auch bekannt, den Füllungsgrad durch getunte Saugrohre, also Saugrohre, deren Abmessungen Resonanzaufladung erlauben, zu erhöhen. Dadurch läßt sich insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich das Ansprechverhalten und das Drehmoment der Brennkraftmaschine wesentlich verbessern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art die Vorteile von Abgasrückführung und Resonanzaufladung auf möglichst einfache Weise und ohne gegenseitige nachteilige Beeinflussung zu vereinen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zylinder einlaßseitig und vorzugsweise auch auslaßseitig zu Gruppen zusammengefaßt sind, wobei jeder Gruppe ein Luftsammler zugeordnet ist, in welchen jeweils eine Ladeluftleitung einmündet und in jeder Ladeluitleitung eine Düse-Diffusoreinheit angeordnet ist. Durch die gruppenweise Aufteilung der Zylinder wird eine gegenseitige nachteilige Beeinflussung von zeitlich in Folge zündenden Zylindern vermieden. Dadurch, daß in jeder Ladeluftleitung eine Düse-Diffusoreinheit vorgesehen ist, und die Abgasrückfuhrung für jede Gruppe von Zylindern separat erfolgt, werden hohe Abgasrückführraten ermöglicht. Die Ladeluftleitungen sind dabei pro Zylindergruppe getunt, also auf Resonanzaufladung im unteren Drehzahlbereich ausgelegt.
Um auch bei Vollast für jeden Zylinder den höchstmöglichen Füllungsgrad zu erreichen ist vorgesehen, daß die Gruppen einlaßseitig stromabwärts der Düse-Diffusoreinheiten über ein zweites Steuerorgan miteinander strömungsverbindbar sind. Dies kann erreicht werden, wenn die Volumina der Luftsammlerräume unmittelbar miteinander verbindbar sind. Alternativ dazu kamt vorgesehen sein, daß zwischen den Düse-Diffusoreinheiten und den Luftsammlerräumen eine die Ladeluftleitungen verbindende Verbindungsleitung vorgesehen ist, in welcher das zweite Steuerorgan angeordnet ist. In jedem Fall wird das zweite Steuerorgan im unteren Drehzahl- und Teillastbereich geschlossen und bei Vollast geöffnet. 2 AT 002 541 Ul
In einer sehr kompakten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Düse-Diffusoreinheit, der jeweilige Hauptluftstrang und das erste Steuerorgan in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Düse-Diffiisoreinheiten können dabei ein- oder mehrflutig ausgebildet sein. Bei einer mehrflutigen Ausführung besteht jedes Düse-Diffusoreinheit aus mehreren parallel zueinander angeordneten Düse-Diffusoreinrichtungen.
Um eine möglichst wirksame Resonanzaufladung bei geringem Aufwand zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn sich die vom Verdichter kommende Ladeluftleitung stromabwärts des Ladeluftkühlers in die zu den Luftsammelräumen führenden Ladeluftleitungen verzweigt.
Bei einer Sechs-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine sind die Zylinder beispielsweise in zwei Gruppen geteilt, wobei pro Gruppe eine Düse-Diffusoreinheit und eine getunte Ladeluftleitung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Brennkraftmaschine 1 weist eine erste Gruppe A und eine zweite Gruppe B von in Reihe angeordneten Zylindern 2 auf. Von den Zylindern 2 führt pro Gruppe A, B jeweils ein Abgasstrang 3, 4 zur Turbine 5 des Abgasturboladers 6. Vom Verdichter 7 des Abgasturboladers 6 fuhrt eine Ladeluftleitung 8 zu einem Ladeluftkühler 9. Stromabwärts des Ladeluftkühlers 9 verzweigt sich die Ladeluft in die Ladeluftleitungen 10,11, wobei jede Ladeluftleitung 10, 11 zu einem Luftsammlerraum 12,13 jeweils einer Gruppe A, B von Zylindern 2 führt.
Nahe der Mündungen der getunten, also hinsichtlich Resonanzaufladung optimierten Lade-luftleitungen 10,11 in die Luftsammlerräume 12,13 ist jeweils eine Düse-Diffusoreinheit 14, 15 angeordnet. In jede Düse-Diffusoreinheit 14, 15 mündet eine Abgasrückführleitung 16, 17 eines mit den Bezugszeichen EGR bezeichneten Abgasrückführsystems ein. Jede der Abgasrückführleitungen 16, 17 geht von einem Abgasstrang 3, 4 aus. Die Einmündung der Abgsrückführleitung 16, 17 in die jeweilige Düse-Diffusoreinheit 14, 15 befindet sich im Bereich des engsten Querschnittes zwischen einer Düse 14a, 15a und einem Diffusor 14b, 15b.
Jede Düse-Diffusoreinheit 14, 15 ist über einen Hauptluftstrang 18, 19, in welchem sich jeweils ein erstes Schaltorgan 20,21 befindet, umgehbar. Eine kompakte Konstruktion läßt sich erreichen, wenn jeweils eine Düse-Diffusoreinheit 14, 15, sowie ein Hauptluftstrang 18, 19 samt erstem Steuerorgan 20,21 in einem gemeinsamen Gehäuse 22, 23 integriert sind.
Stromaufwärts der Düse-Diffusoreinheiten 14, 15 sind die beiden Gruppen A, B einlaßseitig miteinander über ein zweites Steuerorgan 24 verbunden.
Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsvariante sind dabei die beiden Ladeluftstränge 10, 11 zwischen Düse-Diffusoreinheit 14, 15 und den getrennt ausgeführten Einlaßsammlem 3 AT 002 541 Ul 12, 13 über eine Verbindungsleistung 25 miteinander strömungsverbunden. In der Verbindungsleitung 25 befindet sich das zweite Steuerorgan 24.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung sind die beiden Einlaßsammlerräume 12, 13 in ein gemeinsames Sammlergehäuse 26 integriert und über ein im Sammlergehäuse 26 angeordnetes zweites Steuerorgan 24 miteinander verbindbar. Dadurch kann Bauraum eingespart werden. Außerdem ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei geöffnetem zweiten Steuerorgan 24 das Volumen beider Luftsammlerräume 12, 13 wie ein einziger großvolumiger Sammler genutzt werden kann. Im unteren Drehzahl- bzw. Teillastbereich ist das zweite Steuerorgan 24 geschlossen und es wird der zusätzliche Liefergradeffekt durch Resonanzaufladung infolge der getunten Ladelufitleitungen 10 und 11 genutzt. Die Abgasrückführung kann dabei über die ersten Steuerorgane 20, 21 gesteuert werden. In Betriebsbereichen, in welchen nur mehr geringe oder keine Resonanzaufladeffekte auftreten, beispielsweise im oberen Teillastbereich oder bei Vollast, wird hingegen das zweite Steuerorgan 24 geöffnet, wodurch jeder Gruppe A, B von Zylindern 2 der volle Zuströmquerschnitt der Ladeluftleitungen 8, 10, 11 zur Verfügung steht und Drosselverluste so klein wie möglich gehalten werden können.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine können die Vorteile eines Abgasrückführsystems und eines getunten Einlaßsystems miteinander kombiniert werden, ohne daß eine nachteilige Beeinflussung der beiden Systeme untereinander erfolgt. 4

Claims (7)

  1. AT 002 541 Ul ANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2), mit zumindest einem Abgasturbolader (6), dessen Turbine (5) mit zumindest einem Abgasstrang (3,4) und dessen Verdichter (7) mit zumindest einer zu einem Luftsammlerraum (12,13) führenden Ladeluftleitung (8,10,11) verbunden ist, wobei zwischen Abgasstrang (3,4) und Ladeluftleitung (10,11) mindestens eine Abgasrückführleitung (16,17) vorgesehen ist, welche über eine Düse-Diffusoreinheit (14,15) stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (9) in die Lade-luftleitung (10,11) einmündet, und wobei die Düse-Diffüsoreinheit (14,15) durch einen ein erstes Steuerorgan (20,21) aufweisenden Hauptluftstrang (18,19) umgehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (2) einlaßseitig und vorzugsweise auch auslaßseitig zu Gruppen (A,B) zusammengefaßt sind, wobei jeder Gruppe (A,B) ein Luftsammlerraum (12,13) zugeordnet ist, in welchen jeweils eine Ladeluftleitung (10,11) einmündet, und in jeder Ladeluftleitung (10,11) eine Düse-Diffüsoreinheit (14,15) angeordnet ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (A,B) einlaßseitig stromabwärts der Düse-Diffusoreinheiten (14,15) über ein zweites Steuerorgan (24) miteinander strömungsverbindbar sind.
  3. 3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumina der Luftsammlerräume (12,13) unmittelbar miteinander verbindbar sind.
  4. 4. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düse-Diffusoreinheiten (14,15) und den Luftsammlerräumen (12,13) eine die Ladeluftleitungen (10,11) verbindende Verbindungsleitung (25) vorgesehen ist, in welcher das zweite Steuerorgan (24) angeordnet ist.
  5. 5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse-Diffüsoreinheit (14,15), der jeweilige Hauptluftstrang (18,19) und das erste Steuerorgan (20,21) in einem gemeinsamen Sammlergehäuse (26) angeordnet sind.
  6. 6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vom Verdichter (7) kommende Ladeluftleitung (8) stromabwärts des Ladeluftkühlers (9) in die zu den Luftsammlerräumen (12,13) führenden Ladeluftleitungen (10,11) verzweigt.
  7. 7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit gerader Zahl von in Reihe angeordneten Zylindern (2), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (A,B) von Zylindern (2) vorgesehen sind. 5
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