AT512073A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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AT512073A1
AT512073A1 ATA1539/2011A AT15392011A AT512073A1 AT 512073 A1 AT512073 A1 AT 512073A1 AT 15392011 A AT15392011 A AT 15392011A AT 512073 A1 AT512073 A1 AT 512073A1
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ATA1539/2011A
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Peter Dr Prenninger
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Avl List Gmbh
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Einlassstrang (3) und einem Abgasstrang (4), sowie mit zumindest einem Abgasturbolader (6) mit einem Verdichter (5) im Einlassstrang (3), welche mit zumindest einer ersten Abgasturbine (7) im Abgasstrang (4) antriebsverbunden ist. Um auf möglichst einfache und effiziente Weise Abgasrestwärme nutzen zu können, ist vorgesehen, dass im Abgasstrang (4) stromabwärts der ersten Abgasturbine (7) des Abgasturboladers (6) eine zweite Abgasturbine (11) angeordnet ist, und dass eine Druckluftumgehungsleitung (13) vom Einlassstrang (3) stromabwärts des Verdichters (5) des Abgasturboladers (6) abzweigt und zwischen der ersten Abgasturbine (7) und der zweiten Abgasturbine (11) in den Abgasstrang (4) einmündet.The invention relates to an internal combustion engine (1), in particular a diesel internal combustion engine, with an intake line (3) and an exhaust line (4), and with at least one exhaust gas turbocharger (6) with a compressor (5) in the inlet line (3), which at least a first exhaust gas turbine (7) in the exhaust line (4) is drivingly connected. In order to be able to use residual exhaust heat in the simplest and most efficient manner, it is provided that a second exhaust gas turbine (11) is arranged downstream of the first exhaust gas turbine (7) of the exhaust gas turbocharger (6) in the exhaust gas line (4), and that a compressed air bypass line (13) from Inlet line (3) branches off downstream of the compressor (5) of the exhaust gas turbocharger (6) and opens into the exhaust line (4) between the first exhaust gas turbine (7) and the second exhaust gas turbine (11).

Description

1 562621 56262

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Einlassstrang und einem Abgasstrang, sowie mit zumindest einem Abgasturbolader mit einem Verdichter im Einlassstrang, weiche mit zumindest einer ersten Abgasturbine im Abgasstrang antriebsverbunden ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nutzung der Abgasrestwärme einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, with an intake manifold and an exhaust system, and with at least one exhaust gas turbocharger with a compressor in the intake manifold, which is drive-connected with at least one first exhaust gas turbine in the exhaust system. Furthermore, the invention relates to a method for using the exhaust residual heat of an internal combustion engine.

Bedingt durch stetige Weiterentwicklungen erreichen Abgasturbolader bereits Wirkungsgrade von bis zu 80%. Dies hat den Nebeneffekt, dass in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine die durch die Abgasturbine des Abgasturboladers erzeugte Leistung den Bedarf des Verdichter zur Erreichung eines gewünschten Kraftstoff/Luft-Verhältnisses übersteigt. Es ist bekannt, den Leistungsüberschuss der Abgasturbine in Form von überschüssigem Abgas über ein sogenanntes "Waste Gate" an der Abgasturbine vorbeizuleiten.Due to continuous developments, exhaust gas turbochargers already achieve efficiencies of up to 80%. This has the side effect that in certain operating ranges of the internal combustion engine, the power generated by the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger exceeds the demand of the compressor to achieve a desired air / fuel ratio. It is known that the excess power of the exhaust gas turbine in the form of excess exhaust gas via a so-called "waste gate". pass the exhaust gas turbine.

Der relativ hohe Abgasdruck beim Austritt aus der Brennkraftmaschine wird durch die Abgasturbine des Abgasturboladers genutzt, allerdings verbleibt ein sehr großer Anteil an thermischer Energie im Abgas. Somit hat das Abgas nach dem Abgasturbolader zwar einen niedrigen Druck, aber weiterhin eine hohe Temperatur. Diese Energie wurde bisher nur mittels Wärmeübertrager und daran angeschlossene Prozesse genutzt, welche jedoch, bedingt durch die Anzahl der dafür benötigten Komponenten, in Summe einen sehr niedrigen Wirkungsgrad aufweisen.The relatively high exhaust gas pressure at the exit from the internal combustion engine is used by the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger, but a very large proportion of thermal energy remains in the exhaust gas. Thus, the exhaust gas after the exhaust gas turbocharger, although a low pressure, but still a high temperature. This energy was previously used only by means of heat exchangers and processes connected thereto, which, however, due to the number of components required for it, have a very low overall efficiency.

Die EP 1 916 397 A beschreibt beispielsweise ein Wärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer sogenannten Turbo-Compound-Turbine im Abgasstrang. Stromabwärts der Turbo-Compound-Turbine ist im Abgasstrang ein in einen Kältemittelkreislauf eingebundener Wärmetauscher angeordnet. Das durch die Abgaswärme erhitzte Kältemittel wird in einer Abgasturbine einer zweiten Turbo-Compound-Turbine entspannt und die erzeugte mechanische Arbeit der Brennkraftmaschine zugeführt. Dieser Vorschlag zur Nutzung der Restwärme im Abgas ist relativ aufwändig und benötigt viel Bauraum.For example, EP 1 916 397 A describes a heat recovery system for an internal combustion engine with a so-called turbo compound turbine in the exhaust gas system. Downstream of the turbo-compound turbine, a heat exchanger integrated in a refrigerant circuit is arranged in the exhaust gas line. The heated by the exhaust heat refrigerant is expanded in an exhaust turbine of a second turbo-compound turbine and fed the generated mechanical work of the internal combustion engine. This proposal for using the residual heat in the exhaust gas is relatively complex and requires a lot of space.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand eine effektive Nutzung der Abgasrestwärme zu ermöglichen. 2The object of the invention is to enable effective use of residual exhaust heat with the least possible effort. 2

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass im Abgasstraoglstcqmabvräiis : ·» «·· ·· ·· ··«· ·· der ersten Abgasturbine des Abgasturboladers eine zweite Abgasturbine angeordnet ist, und dass eine Druckluftumgehungsleitung vom Einlassstrang stromabwärts des Verdichters des Abgasturboladers abzweigt und zwischen der ersten Abgasturbine und der zweiten Abgasturbine in den Abgasstrang einmündet. Vorzugsweise ist die zweite Abgasturbine mit einer elektrischen Maschine antriebsverbunden.According to the invention, this is achieved by arranging a second exhaust gas turbine in the exhaust gas turbocharger of the first exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger, and in that a compressed air bypass line branches off from the inlet branch downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger and between the first exhaust gas turbine and the second exhaust gas turbine in the exhaust line opens. Preferably, the second exhaust gas turbine is drivingly connected to an electric machine.

Dabei wird ein Teil der durch den Verdichter komprimierten Ladeluft aus dem Einlassstrang entnommen und dem Abgasstrang stromabwärts der ersten Abgasturbine dem Abgas im Abgasstrang zugemischt und nach Durchmischung mit Abgas der zweiten Abgasturbine im Abgasstrang zugeführt, wobei vorzugsweise die Druckluft in jenen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine den Einlassstrang entnommen wird, in welchen die Förderleistung des Verdichters den Luftbedarf der Brennkraftmaschine übersteigt.In this case, a portion of the charge air compressed by the compressor is taken from the intake manifold and the exhaust line downstream of the first exhaust gas the exhaust gas in the exhaust line and fed after mixing with exhaust gas of the second exhaust gas turbine in the exhaust line, preferably the compressed air in those operating areas of the internal combustion engine taken from the inlet line is in which the capacity of the compressor exceeds the air requirement of the internal combustion engine.

Die Abgasturbine des Abgasturboladers erzeugt auch hier in gewissen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine mehr Leistung, als der Verdichter zum Erreichen des gewünschten Kraftstoff/Luftverhältnisses benötigt. Zum Unterschied zu bekannten Anordnungen, bei denen über ein „Waste Gate” das überschüssige Abgas an der Abgasturbine vorbeigeleitet wird, wird bei der vorliegenden Erfindung das gesamte Abgas durch die Abgasturbine geleitet, wodurch somit mehr Luft als nötig durch den Verdichter komprimiert wird. Diese überschüssige Druckluft wird anschließend über die Druckluftumgehungsleitung dem Abgasstrang stromabwärts des Abgasturboladers, vorzugsweise mittels einer Strahlpumpe, zugeführt und dadurch das Druckniveau des Abgases im Abgasstrang angehoben, wobei das Kraftstoff/Luftverhältnis konstant bleibt. Mittels der nachgeschalteten zweiten Abgasturbine, welche eine Restwärmeturbine bildet, wird das erhöhte Druckniveau anschließend in elektrische Energie umgewandelt.The exhaust gas turbocharger of the exhaust gas turbocharger also generates more power in certain operating points of the internal combustion engine than the compressor requires to achieve the desired fuel / air ratio. In contrast to known arrangements in which the excess exhaust gas is conducted past the exhaust gas turbine via a "waste gate", in the present invention the entire exhaust gas is passed through the exhaust gas turbine, thus compressing more air than necessary through the compressor. This excess compressed air is then fed via the compressed air bypass line to the exhaust gas line downstream of the exhaust gas turbocharger, preferably by means of a jet pump, thereby raising the pressure level of the exhaust gas in the exhaust gas line, the fuel / air ratio remaining constant. By means of the downstream second exhaust gas turbine, which forms a residual heat turbine, the increased pressure level is subsequently converted into electrical energy.

Um das Energieniveau der überschüssigen Druckluft zu heben, ist es vorteilhaft, eine relativ klein dimensionierte erste Abgasturbine einzusetzen, durch welche das durch die Brenn kraftmaschine ausgestoßene Abgas stärker aufgestaut und somit mehr Leistung produziert wird. Somit kann vom Verdichter eine relativ große Luftmenge verdichtet werden, wodurch wiederum mehr Druckluft über die Druckluftumgehungsleitung dem Abgas zugeführt werden kann. Eine Grenze hierbei stellt die Höhe des vor der ersten Abgasturbine erzeugten Staudrucks dar, da sich 3 dieser negativ auf die Ausschiebearbeit der Brennkraftmaihinejurid deskalfcralf*: • t *·· *· ·· ··♦· «· deren Leistung auswirkt. Beispielsweise haben Berechnungen ergeben, dass der Staudruck einen Wert von etwa 4 bar nicht überschreiten sollte, um die Motorleistung nicht zu stark abzusenken.In order to raise the energy level of the excess compressed air, it is advantageous to use a relatively small-sized first exhaust gas turbine, through which the exhaust gas emitted by the internal combustion engine dammed more and thus more power is produced. Thus, a relatively large amount of air can be compressed by the compressor, which in turn more compressed air can be supplied via the compressed air bypass to the exhaust gas. A limit in this case represents the height of the dynamic pressure generated before the first exhaust gas turbine, since this has a negative effect on the exhaust work of the internal combustion engine fueling the power of the combustion engine. For example, calculations have shown that the dynamic pressure should not exceed a value of about 4 bar in order not to lower the engine power too much.

Um die Restwärmeenergie im Abgasstrang und die Energie der durch die Druckluftumgehungsleitung zuströmenden Druckluft optimal nutzen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Druckluftumgebungsleitung über eine Strahlpumpe in den Abgasstrang einmündet. Derartige Strahlpumpen dienen im wesentlichen dazu, die Druckenergie einer Strömung zu einem großen Teil in kinetische Energie umzuwandeln. Im vorliegenden Fall findet dabei eine Impulsübertragung von der Druckluft auf das Abgas statt. Dadurch kann das Druckniveau des bereits in der ersten Abgasturbine entspannten Abgases in dem Diffusorteil der Strahlpumpe wiederangehoben werden, um dieses anschließend in der zweiten Abgasturbine abzuarbeiten. Die Druckluft strömt dabei mit sehr viel höherer Geschwindigkeit und bei annähernd gleichem Druck wie das Abgas in die Strahlpumpe ein. Beim Zusammentreffen der beiden Medien überträgt sich der Impuls der Druckluft auf das heißere Abgas und beschleunigt dieses somit. Anschließend wird die dadurch erreichte Geschwindigkeit in einem Diffusor in Druck umgewandelt. Die Einströmung der Druckluft in die Strahlpumpe kann über eine Düse und/oder im Bereich einer Querschnittsverminderung erfolgen, wobei stromabwärts der Querschnittsverminderung die Strahlpumpe und/oder die Abgasleitung des Abgasstranges diffusorartig erweitert ist.In order to be able to optimally use the residual heat energy in the exhaust gas line and the energy of the compressed air flowing through the compressed air bypass line, it is particularly advantageous if the compressed air ambient line opens into the exhaust gas line via a jet pump. Such jet pumps essentially serve to convert the pressure energy of a flow into kinetic energy to a large extent. In the present case, a pulse transmission from the compressed air to the exhaust gas takes place. As a result, the pressure level of the exhaust gas already expanded in the first exhaust gas turbine can be raised again in the diffuser part of the jet pump in order to then process it in the second exhaust gas turbine. The compressed air flows at much higher speed and at approximately the same pressure as the exhaust gas into the jet pump. When the two media meet, the impulse of the compressed air is transferred to the hotter exhaust gas and thus accelerates it. Subsequently, the speed achieved thereby is converted into pressure in a diffuser. The inflow of the compressed air into the jet pump can take place via a nozzle and / or in the region of a cross-sectional reduction, wherein downstream of the cross-sectional reduction, the jet pump and / or the exhaust pipe of the exhaust line is expanded diffuser-like.

Die Druckluftumgehungsleitung kann ein steuerbares Ventil aufweisen, um eine einfache Steuerung bzw. Regelung zu ermöglichen. Es ist auch denkbar, zusätzlich oder alternativ dazu ein Rückschlagventil in der Druckluftumgehungsleitung anzuordnen.The compressed air bypass line may have a controllable valve to allow easy control. It is also conceivable to additionally or alternatively to arrange a check valve in the compressed air bypass line.

In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Abgasstrang und dem Einlassstrang ein Abgasrückführstrang angeordnet ist, welcher vorzugsweise stromaufwärts der ersten Abgasturbine vom Abgasstrang ausgeht und welcher besonders vorzugsweise stromabwärts des Verdichters in den Einlassstrang einmündet (Hochdruck/Hochdruck-Abgasrückführsystem).In continuation of the invention can be provided that between the exhaust line and the intake manifold an exhaust gas recirculation train is arranged, which preferably emanates upstream of the first exhaust gas turbine from the exhaust line and which particularly preferably downstream of the compressor in the inlet line opens (high-pressure / high-pressure exhaust gas recirculation system).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fig. näher erläutert. 4The invention will be explained in more detail below with reference to FIG. 4

Es zeigen schematisch Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brenpkfeftrnasdijn^ urrcl Mgi 2 ·· ··· ·· «» ···» ·· eine Strahlpumpe der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 im Längsschnitt.FIG. 1 shows schematically a longitudinal section of a jet pump of the internal combustion engine from FIG. 1, according to the invention, of a Brenpkfeftrnasdijngurrcl Mgi 2 ···················.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern 2 mit einem Einlassstrang 3 und einem Abgasstrang 4. Im Einlassstrang 3 ist der Verdichter 5 eines Abgasturboladers 6 stromaufwärts eines Ladeluftkühlers 8 angeordnet. Mit Bezugszeichen 9 ist weiters ein Luftfilter und mit Bezugszeichen 10 ein Einlasssammler im Einlassstrang 3 bezeichnet Die im Abgasstrang 4 angeordnete erste Abgasturbine des Abgasturboladers 6 ist mit Bezugszeichen 7 bezeichnet. Stromabwärts der ersten Abgasturbine 7 des Abgasturboladers 6 ist eine zweite Abgasturbine 11 angeordnet, welche mit einer elektrischen Maschine 12 zur Stromerzeugung antriebsverbunden ist. Eine stromabwärts der zweiten Abgasturbine 11 angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung ist mit Bezugszeichen 13 bezeichnet.1 schematically shows an internal combustion engine 1 having a plurality of cylinders 2 with an intake line 3 and an exhaust line 4. In the intake line 3, the compressor 5 of an exhaust gas turbocharger 6 is arranged upstream of an intercooler 8. With reference numeral 9 is further an air filter and reference numeral 10 denotes an intake manifold in the intake manifold 3 arranged in the exhaust line 4 first exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger 6 is denoted by reference numeral 7. Downstream of the first exhaust gas turbine 7 of the exhaust gas turbocharger 6, a second exhaust gas turbine 11 is arranged, which is drivingly connected to an electric machine 12 for generating electricity. An exhaust gas aftertreatment device arranged downstream of the second exhaust gas turbine 11 is designated by reference numeral 13.

Stromabwärts des Verdichters 5 des Abgasturboladers 6 zweigt vom Einlassstrang 3 eine Druckluftumgehungsleitung 13 ab und mündet zwischen der ersten Abgasturbine 7 und der zweiten Abgasturbine 11 in den Abgasstrang 4 ein. Der Durchfluss durch die Druckluftumgehungsleitung 13 kann durch ein Steuerventil 14 gesteuert werden.Downstream of the compressor 5 of the exhaust gas turbocharger 6 branches off from the intake manifold 3 from a compressed air bypass line 13 and flows into the exhaust line 4 between the first exhaust gas turbine 7 and the second exhaust gas turbine 11. The flow through the compressed air bypass line 13 can be controlled by a control valve 14.

Die Druckluftumgehungsleitung 13 mündet im Bereich einer Strahlpumpe 15 in den Abgasstrang 4 ein, Die Einspeisung der Druckluft der Druckluftumgehungsleitung 13 in den Abgasstrang 4 erfolgt dabei über eine Düse 16, wobei im Bereich oder unmittelbar stromabwärts der Einmündungsstelle die Strahlpumpe 15 eine Querschnittsverengung 17 aufweist. An die Querschnittsverengung 17 schließt eine durch einen Diffusor 18 gebildete Querschnittserweiterung an. Mit Bezugszeichen 4a ist eine ebenfalls diffusorartig erweiterte Abgasleitung des Abgasstranges 4 bezeichnet.The compressed air bypass line 13 opens into the exhaust line 4 in the region of a jet pump 15. The compressed air bypass line 13 is fed into the exhaust line 4 via a nozzle 16, the jet pump 15 having a cross-sectional constriction 17 in the region or immediately downstream of the junction. The cross-sectional constriction 17 is followed by a cross-sectional widening formed by a diffuser 18. Reference numeral 4a denotes a likewise diffuser-like expanded exhaust gas line of the exhaust line 4.

In zumindest einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine 1 produziert die erste Abgasturbine 7 des Abgasturboladers 6 zum Antrieb des Verdichters 5 mehr Leistung, als der Verdichter 5 zum Erreichen des gewünschten Kraftstoff/Luftverhältnisses benötigen würde. Die überschüssige komprimierte Luft wird durch die Druckluftumgehungsleitung 13 zum Abgasstrang 4 stromabwärts der ersten Abgasturbine 7 zugeführt, wobei das Druckniveau des Abgases gehoben werden kann, während das Verbrennungsluftverhältnis konstant bleibt. Mittels der 5 nachgeschalteten zweiten Abgasturbine 11 (AbgasrestwärfneJ:uri)irje):\yTrd (Jas:**: erhöhte Druckniveau anschließend in elektrische Energie umgewandelt.In at least one operating range of the internal combustion engine 1, the first exhaust gas turbine 7 of the exhaust gas turbocharger 6 produces more power for driving the compressor 5 than the compressor 5 would need to achieve the desired air / fuel ratio. The excess compressed air is supplied through the compressed air bypass line 13 to the exhaust line 4 downstream of the first exhaust gas turbine 7, wherein the pressure level of the exhaust gas can be raised while the combustion air ratio remains constant. By means of the 5 downstream second exhaust gas turbine 11 (AbgasrestwärfneJ: uri) irje): \ yTrd (Jas: **: increased pressure level then converted into electrical energy.

Die Vermischung der Druckluft der Druckluftumgehungsleitung 13 mit dem Abgas im Abgasstrang 4 wird über eine sogenannte Strahlpumpe 15 realisiert, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Strahlpumpe 15 übernimmt die Funktion, eine Impulsübertragung von der Druckluft auf das Abgas durchzuführen. Dadurch kann das Druckniveau des bereits in der ersten Abgasturbine 7 entspannten Abgases wieder angehoben werden, um dieses anschließend in der zweiten Abgasturbine 11 abzuarbeiten.The mixing of the compressed air of the compressed air bypass line 13 with the exhaust gas in the exhaust line 4 is realized via a so-called jet pump 15, as shown in Fig. 2. The jet pump 15 assumes the function of performing a pulse transmission from the compressed air to the exhaust gas. As a result, the pressure level of the exhaust gas already expanded in the first exhaust gas turbine 7 can be raised again in order to then process it in the second exhaust gas turbine 11.

Die Druckluft strömt mit sehr viel höherer Geschwindigkeit und bei annähernd gleichem Druck wiedas Abgas über die Düse 16 in die Strahlpumpe 15 ein. Beim Zusammentreffen der beiden Medien überträgt sich der Impuls der Druckluft auf das Abgas und beschleunigt dieses somit. Anschließend wird die dadurch erreichte Geschwindigkeit im Diffusor 18 in Druck umgewandelt.The compressed air flows at a much higher speed and at approximately the same pressure as the exhaust gas via the nozzle 16 in the jet pump 15 a. When the two media meet, the momentum of the compressed air is transferred to the exhaust gas and thus accelerates it. Subsequently, the speed achieved in the diffuser 18 is converted into pressure.

Um ein hohes nutzbares Druckniveau zur Verfügung stellen zu können, ist es vorteilhaft, die erste Abgasturbine 7 vergleichsweise klein auszulegen, wodurch das aus der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßene Abgas stärker aufgestaut wird und auch mehr Leistung produziert wird. Somit kann vom Verdichter 5 eine relativ große Luftmenge verdichtet werden, wodurch wiederum mehr Druckluft über die Druckluftumgehungsleitung 13 dem Abgas zugeführt werden kann. Eine Grenze hierbei stellt die Höhe des von der ersten Abgasturbine 7 erzeugten Staudrucks dar, da sich dieser negativ auf die Ausschiebearbeit der Brennkraftmaschine 1 und deshalb auf deren Leistung auswirkt. Berechnungen haben ergeben, dass der Staudruck einen Wert von etwa 4 bar nicht überschreiten sollte, um eine zu starke Reduzierung der Motorleistung zu vermeiden.In order to be able to provide a high usable pressure level, it is advantageous to design the first exhaust gas turbine 7 to be comparatively small, as a result of which the exhaust gas emitted from the internal combustion engine 1 is dammed up more and more power is produced. Thus, the compressor 5, a relatively large amount of air to be compressed, which in turn more compressed air can be supplied via the compressed air bypass line 13 to the exhaust gas. A limit here is the height of the dynamic pressure generated by the first exhaust gas turbine 7, since this has a negative effect on the Ausschiebearbeit the internal combustion engine 1 and therefore on their performance. Calculations have shown that the dynamic pressure should not exceed a value of about 4 bar in order to avoid an excessive reduction in engine power.

Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei Dieselmotoren, insbesondere bei Großdieselmotoren und Nutzfahrzeugdieselmotoren einsetzen.The invention can be used particularly advantageously in diesel engines, in particular in large diesel engines and commercial vehicle diesel engines.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Erfindung auch mit einem Hochdruck/Hochdruck-Abgasrückführsystem 20 kombiniert werden. In Fig. 1 ist dabei mit Bezugszeichen 21 ein Abgasrückführkühier bezeichnet.As can be seen from FIG. 1, the invention can also be combined with a high-pressure / high-pressure exhaust gas recirculation system 20. In FIG. 1, reference numeral 21 designates an exhaust gas recirculation cooler.

Claims (13)

6 «* i ··· i « · PATENTANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine (1), insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Einlassstrang (3) und einem Abgasstrang (4), sowie mit zumindest einem Abgasturbolader (6) mit einem Verdichter (5) im Einlassstrang (3), welche mit zumindest einer ersten Abgasturbine (7) im Abgasstrang (4) antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstrang (4) stromabwärts der ersten Abgasturbine (7) des Abgasturboladers (6) eine zweite Abgasturbine (11) angeordnet ist, und dass eine Druckluftumgehungsleitung (13) vom Einlassstrang (3) stromabwärts des Verdichters (5) des Abgasturboladers (6) abzweigt und zwischen der ersten Abgasturbine (7) und der zweiten Abgasturbine (11) in den Abgasstrang (4) einmündet.1. "Internal combustion engine (1), in particular a diesel internal combustion engine, with an intake manifold (3) and an exhaust gas tract (4), and with at least one exhaust gas turbocharger (6) with a compressor (5) in the intake line (3), which is drive-connected to at least one first exhaust gas turbine (7) in the exhaust line (4), characterized in that a second exhaust gas turbine (11) downstream of the first exhaust gas turbine (7) of the exhaust gas turbocharger (6) in the exhaust line (4) is arranged, and that a compressed air bypass line (13) from the inlet line (3) downstream of the compressor (5) of the exhaust gas turbocharger (6) branches off and between the first exhaust gas turbine (7) and the second exhaust gas turbine (11) into the exhaust line (4) opens. 2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasturbine (11) mit einer elektrischen Maschine (12) antriebsverbunden ist.Second internal combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that the second exhaust gas turbine (11) with an electric machine (12) is drivingly connected. 3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftumgehungsleitung (13) über eine Strahlpumpe (15) in den Abgasstrang (4) einmündet.3. internal combustion engine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the compressed air bypass line (13) via a jet pump (15) into the exhaust line (4) opens. 4. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftumgehungsleitung (13) über eine Düse (16) in die Strahlpumpe (15), vorzugsweise im Bereich oder stromaufwärts einer Querschnittsverminderung (17) des Abgasstranges (4), einmündet.4. internal combustion engine (1) according to claim 3, characterized in that the compressed air bypass line (13) via a nozzle (16) into the jet pump (15), preferably in the region or upstream of a cross-section reduction (17) of the exhaust line (4), opens. 5. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Querschnittsverminderung (17) die Strahlpumpe (15) und/oder eine Abgasleitung (4a) des Abgasstranges (4) diffusorartig erweitert ist.5. Internal combustion engine (1) according to claim 4, characterized in that downstream of the cross-sectional reduction (17), the jet pump (15) and / or an exhaust pipe (4a) of the exhaust line (4) is expanded diffuser-like. 6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftumgehungsleitung (13) zumindest ein, vorzugsweise steuerbares, Ventil (14) aufweist. 76. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compressed air bypass line (13) has at least one, preferably controllable, valve (14). 7 7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche l:bi$ 6;dädiircb .** :**: gekennzeichnet, dass zwischen Abgasstrang (4) und Einlassstrang (3) ein Abgasrückführstrang (20) angeordnet ist, welcher stromaufwärts der ersten Abgasturbine (7) vom Abgasstrang (4) ausgeht und welcher vorzugsweise stromabwärts des Verdichters (5) in den Einlassstrang (3) einmündet.7. internal combustion engine (1) according to one of claims l: bi $ 6; dädiircb. **: **: characterized in that between the exhaust line (4) and the intake manifold (3) an exhaust gas recirculation train (20) is arranged, which upstream of the first exhaust gas turbine (7) emanating from the exhaust line (4) and which preferably opens downstream of the compressor (5) in the inlet strand (3). 8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasturbine (11) als Abwärmeturbine zur Nutzung der Abgasabwärme ausgebildet ist,8. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second exhaust gas turbine (11) is designed as a waste heat turbine for the use of waste gas waste heat, 9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abgasstrang (4) und dem Einlassstrang (3) ein Abgasrückführstrang (20) angeordnet ist, welcher vorzugsweise stromaufwärts der ersten Abgasturbine (7) vom Abgasstrang (4) ausgeht und welcher besonders vorzugsweise stromabwärts des Verdichters (5) in den Einlassstrang (3) einmündet9. internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that between the exhaust line (4) and the intake manifold (3) an exhaust gas recirculation train (20) is arranged, which preferably upstream of the first exhaust gas turbine (7) from the exhaust line ( 4) emanates and which particularly preferably downstream of the compressor (5) opens into the inlet strand (3) 10. Verfahren zur Nutzung der Abgas restwärme bei einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Einlassstrang (3) und einem Abgasstrang (4), sowie mit zumindest einem Abgasturbolader (6) mit einem Verdichter (5) im Einlassstrang (3), welche durch zumindest eine erste Abgasturbine (7) im Abgasstrang (4) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der durch den Verdichter (5) komprimierten Ladeluft aus dem Einiassstrang (3) entnommen und dem Abgasstrang (4) stromabwärts der ersten Abgasturbine (7) dem Abgas im Abgasstrang (4) zugemischt und nach Durchmischung mit Abgas einer zweiten Abgasturbine (11) im Abgasstrang (4) zugeführt wird.10. A method for using the exhaust residual heat in an internal combustion engine (1) with an intake manifold (3) and an exhaust line (4), and with at least one exhaust gas turbocharger (6) with a compressor (5) in the inlet strand (3), which by at least a first exhaust gas turbine (7) in the exhaust line (4) is driven, characterized in that a part of the compressed air compressed by the compressor (5) from the Einiassstrang (3) and the exhaust line (4) downstream of the first exhaust gas turbine (7) Exhaust gas in the exhaust line (4) mixed and after mixing with exhaust gas of a second exhaust gas turbine (11) in the exhaust line (4) is supplied. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasturbine (11) eine elektrische Maschine (12) zur Stromerzeugung antreibt.11. The method according to claim 9, characterized in that the second exhaust gas turbine (11) drives an electric machine (12) for generating electricity. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft in zumindest einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) dem Einlassstrang (3) entnommen wird, in welchem die Förderleistung des Verdichters (5) den Luftbedarf der Brennkraftmaschine (1) übersteigt. 812. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the compressed air in at least one operating range of the internal combustion engine (1) is taken from the intake line (3), in which the delivery rate of the compressor (5) exceeds the air requirement of the internal combustion engine (1). 8th 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadgrcfh gejcerrz^ic+irieti dass bei der Zumischung der Druckluft in das Abgas die kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt wird.13. The method according to any one of claims 10 to 12, dadgrcfh gejcerrz ^ ic + Irieti that the kinetic energy is converted into pressure energy in the admixing of the compressed air in the exhaust gas. 2011 10 20 Fu/St2011 10 20 Fu / St
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