DE10113449A1 - Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem Abgasturbolader - Google Patents
Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem AbgasturboladerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), vorzugsweise mit einem Abgasturbolader (10), dessen Verdichterteil (11) in einem Einlassströmungsweg (6) und dessen Turbinenteil (9) in einem Auslassströmungsweg (8) angeordnet ist, mit einer Abgasrückführleitung (12) zwischen Auslassströmungsweg (8) und Einlassströmungsweg (6), welche in den Einlassströmungsweg (6) einmündet, wobei die Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströmungsweg (8) stromabwärts eines Partikelfilters abzweigt. Um Schäden an der Brennkraftmachine durch schadhafte Bauteile im Auslassströmungsweg (8) und der Abgasrückführleitung (12) wirksam zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Abgasrückführleitung (12) ein Zusatzfilter (27) aufweist oder stromaufwärts einer Filtereinrichtung (26) in den Einlassströmungsweg (6) einmündet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem Abgas
turbolader, dessen Verdichterteil in einem Einlassströmungsweg und dessen Tur
binenteil in einem Auslassströmungsweg angeordnet ist, mit einer Abgasrück
führleitung zwischen Auslassströmungsweg und Einlassströmungsweg, welche in
den Einlassströmungsweg einmündet, wobei die Abgasrückführleitung vom Aus
lassströmungsweg stromabwärts eines Partikelfilters abzweigt.
Aus der AT 3.754 U1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Abgas
rückführleitung stromabwärts eines Partikelfilters vom Auslassströmungsweg ab
zweigt und stromabwärts eines Luftfilters in den Einlassströmungsweg einmün
det. Dies hat allerdings den Nachteil, dass im Falle einer Abrasion oder eines
Gebrechens absplitternde Teile des Partikelfilters über die Abgasrückführleitung
und den Einlassströmungsweg, sowie über den Verdichter in den Ladeluftkühler
und/oder den Brennraum gelangen und somit die Brennkraftmaschine schädigen
können.
Aufgabe der Erfindung ist es, Schaden an der Brennkraftmaschine durch Gebre
chen von Teilen im Auslassströmungsweg zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Abgasrückführleitung ein
Zusatzfilter aufweist oder stromaufwärts einer Filtereinrichtung in den Einlass
strömungsweg einmündet. Durch die Filtereinrichtung können kleinere und grö
ßere absplitternde Teile aufgefangen werden und somit eine Schädigung des
Motors wirksam verhindert werden.
Dabei kann in einer sehr einfachen Ausführungsvariante der Erfindung vorgese
hen sein, dass die Abgasrückführleitung stromaufwärts des Luftfilters in den Ein
lassströmungsweg einmündet. Gegebenenfalls ist der die Filtereinrichtung bil
dende Luftfilter verstärkt auszuführen, um eventuell absplitternde Teilchen sicher
zurückzuhalten.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, die Abgasrückführleitung zwischen Luft
filter und einem die Filtereinrichtung bildenden Zusatzfilter in den Einlassströ
mungsweg einmündet. Somit übernimmt ein eigener Zusatzfilter die Rückhalte
funktion von absplitternden Bruchteilen.
In Weiterführung dieser Variante kann weiters vorgesehen sein, dass die Abgas
rückführleitung in einen durch eine Beipassleitung umgehbaren Haupteinlass
strömungsweg des Einlassströmungsweges einmündet, wobei vorzugsweise die
Filtereinrichtung im Haupteinlassströmungsweg angeordnet ist. Falls keine Ab
gasrückführung stattfindet, kann somit die Einmündung der Abgasrückführleitung
in den Haupteinlassströmungsweg, sowie der Zusatzfilter umgangen werden,
wodurch in dieser Betriebsart zusätzliche Strömungsverluste zur Folge des Zu
satzfilters vermieden werden. Dieser Vorteil ist auch dann gegeben, wenn der
Zusatzfilter direkt in der Abgasrückführleitung angeordnet ist.
Besonders hohe Abgasrückführraten lassen sich erreichen, wenn die Abgasrück
führleitung im Bereich der Abzweigung vom Auslassströmungsweg ein Staurohr
aufweist, über welches das vom Auslassströmungsweg kommende Abgas in die
Abgasrückführleitung einströmt. Alternativ dazu oder zusätzlich kann vorgesehen
sein, dass die Abgasrückführleitung über eine Düse-Diffusereinheit in den Ein
lassströmungsweg einmündet.
Gegebenenfalls kann weiters vorgesehen sein, dass der Abgasrückführkühler
über einen vom Motorkühlkreis entkoppelten Kühlkreis betreibbar ist. Dadurch
wird einerseits das Motorkühlsystem entlastet und werden andererseits beson
ders niedrige Abgasrückführ-Temperaturen ermöglicht.
Um Korrosion im Abgasrückführkühler durch kondensierte Schwefelverbindungen
zu vermeiden, wird der Abgasrückführkühler vorzugsweise höher als die Abzwei
gung der Abgasrückführleitung angeordnet, so dass das Kondenswasser zurück
in den Auslassströmungsweg fließt. Alternativ oder zusätzlich kann zur Vermei
dung von Korrosion durch Kondensatbildung im Abgasrückführkühler ein Kon
densatsumpf aus korrosionsbeständigem Material vorgesehen sein. Das sich al
lenfalls bei niedrigeren Betriebstemperaturen im Kühler bildende Kondensat wird
bei höheren Temperaturen und höheren Strömungsgeschwindigkeiten abge
dampft oder mittransportiert.
Weiters kann durch Verwendung von besonders schwefelarmen Kraftstoff mit
einem Schwefelgehalt unter 50 ppm das Auftreten von Korrosion im Auslass
strömungsweg, der Abgasrückführleitung und im Einlassströmungsweg, sowie in
den darin angeordneten Bauteilen wirksam verhindert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
schematisch
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer ersten Ausfüh
rungsvariante, sowie die
Fig. 2 bis 4 erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen in weiteren vorteilhaf
ten Ausführungsvarianten.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugs
zeichen versehen.
Die Brennkraftmaschine 1 für mehrere Zylinder 2 weist einen Einlasssammler 3
und einen Auslasssammler 4 auf. In den Einlasssammler 3 mündet die Ladeluft
leitung 5 eines Einlassströmungsweges 6, wobei in der Ladeluftleitung 5 ein La
deluftkühler 7 angeordnet ist. In dem vom Auslasssammler 4 ausgehenden Aus
lassströmungsweg 8 ist der Turbinenteil 9 einer Abgasturbine 10 angeordnet. Der
Verdichterteil 11 befindet sich im Einlassströmungsweg 6.
Vom Auslassströmungsweg 8 zweigt eine Abgasrückführleitung 12 stromabwärts
des Turbinenteiles 9 ab und mündet stromaufwärts des Verdichterteiles 11 in den
Einlassströmungsweg 6. Die Abzweigung der Abgasrückführleitung 12 vom Aus
lassströmungsweg 8 ist mit 14 bezeichnet und erfolgt über ein entgegen der Ab
gasströmung gerichtetes Staurohr 25. Die Einmündung der Abgasrückführleitung
12 in den Einlassströmungsweg 6 ist mit 15 bezeichnet. In der Abgasrückführ
leitung 12 ist ein Abgasrückführventil 16 und ein Abgasrückführkühler 17 ange
ordnet. Die Abzweigung 14 befindet sich stromabwärts eines Partikelfilters 18, so
dass nur partikelfreies bzw. partikelarmes Abgas in die Abgasrückführleitung 12
gelangt. Zur Vermeidung von Korrosion im Abgasrückführkühler 17 kann dieser
höher angeordnet sein als die Abzweigung 14, so dass Kondenswasser wieder in
den Auslassströmungsweg 8 zurückfließen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu
kann der Abgasrückführkühler 17, sowie der Ladeluftkühler 7 mit einem Konden
satsumpf ausgeführt sein. Zusätzlich oder anstelle dieser relativ aufwendigen
Maßnahmen kann Korrosion in im Auslassströmungsweg 8, in der Abgasrück
führleitung 12 und im Einlassströmungsweg 6 angeordneten Bauteilen wirksam
durch Verwendung von schwefelarmem Treibstoff vermieden werden. Der
Schwefelgehalt sollte dabei unter 50 ppm betragen.
Stromaufwärts des Partikelfilters 18 kann eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung
19 in den Auslassströmungsweg 8 einmünden. Als Teil einer nicht weiter darge
stellten Abgas-Motorbremseinrichtung kann im Auslassströmungsweg 8 zwischen
dem Turbinenteil 9 und der Einmündung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 19
eine Abgasdrosselklappe 20 angeordnet sein. Die Abgasdrosselklappe 24 strom
abwärts der Abzweigung 14 kann als Unterstützung der Abgasrückführung und
zur Erhöhung der Menge des rückgeführten Abgases zumindest teilweise ge
schlossen werden.
Um zu vermeiden, dass bei Schäden und Ausfall von Bauteilen im Auslassströ
mungsweg 8, beispielsweise durch Absplittern des Filtermaterials des Partikelfil
ters 18, oder Abrasion von Feinstteilchen, insbesondere bei Keramikfiltern,
Keramikstaub oder andere Teilchen über die Abgasrückführleitung 12 in den Ein
lassströmungsweg 6 und weiter in den Verdichter 11, sowie den Ladeluftkühler 7
und die Brennräume der Zylinder 2 gelangen und dort Schaden anrichten, ist in
jedem der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten die Ein
mündung der Abgasrückführleitung 12 in den Einlassströmungsweg 6 stromauf
wärts einer Filtereinrichtung 26 angeordnet, bzw. in der Abgasrückführleitung 12
ein Filter 27 (siehe Fig. 4) vorgesehen.
Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 wird die Filtereinrichtung durch den
Luftfilter 23 gebildet. Eventuell ist eine Verstärkung des Filtermateriales oder ein
zusätzlicher Grobfilter im Luftfilter 23 erforderlich.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante befindet sich die Einmündung
15 zwischen Luftfilter 23 und einer durch einen Zusatzfilter 27 gebildeten Filter
einrichtung 26.
Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführung nur dadurch,
dass hier die Abgasrückführleitung 12 über eine Düse-Diffusereinheit 13 in den
Einlassströmungsweg 6 einmündet.
Die Mündung 15 der Abgasrückführleitung 12 kann in einem Haupteinlassströ
mungsweg 6a angeordnet sein, welcher vorzugsweise durch eine Bypassleitung
21 umgehbar ist. In der Bypassleitung 21 ist zur Steuerung ein Steuerventil 22
angeordnet, wie strichliert in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 2 mit einem direkt in der Ab
gasrückführleitung 12 angeordneten Zusatzfilter 27.
Dadurch, dass die Einmündung der Abgasrückführleitung 12 in den Einlassströ
mungsweg 6 stromaufwärts einer Filtereinrichtung 26 angeordnet ist, bzw. ein
Zusatzfilter direkt in der Abgasrückführleitung vorgesehen ist, können wirksam
Schäden an der Brennkraftmaschine bei Bauteilversagen und Absplittern von
Bauteilen, insbesondere des Partikelfilters 18, vermieden werden.
Claims (9)
1. Brennkraftmaschine (1), vorzugsweise mit einem Abgasturbolader (10),
dessen Verdichterteil (11) in einem Einlassströmungsweg (6) und dessen
Turbinenteil (9) in einem Auslassströmungsweg (8) angeordnet ist, mit ei
ner Abgasrückführleitung (12) zwischen Auslassströmungsweg (8) und Ein
lassströmungsweg (6), welche in den Einlassströmungsweg (6) einmündet,
wobei die Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströmungsweg (8) strom
abwärts eines Partikelfilters abzweigt, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abgasrückführleitung (12) ein Zusatzfilter (27) aufweist oder stromaufwärts
einer Filtereinrichtung (26) in den Einlassströmungsweg (6) einmündet.
2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei im Einlassströmungsweg
(6) ein Luftfilter (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abgasrückführleitung (12) stromaufwärts des Luftfilters (23) in den Einlass
strömungsweg (6) einmündet.
3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasrückführleitung (12) zwischen Luftfilter (23) und einem die Filter
einrichtung (26) bildenden Zusatzfilter (27) in den Einlassströmungsweg (6)
einmündet.
4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) im Bereich der Abzwei
gung (14) vom Auslassströmungsweg (8) ein Staurohr (25) aufweist, über
welches das vom Auslassströmungsweg (8) kommende Abgas in die Ab
gasrückführleitung (12) einströmt.
5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der
Abgasrückführleitung (12) ein Abgasrückführkühler angeordnet ist, da
durch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführkühler (17) über einen
vom Motorkühlkreis entkoppelten Kühlkreis betreibbar ist.
6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) in einen durch eine By
passleitung (21) umgehbaren Haupteinlassströmungsweg (6a) des Einlass
strömungsweges (6) einmündet, wobei vorzugsweise die Filtereinrichtung
(27) im Haupteinlassströmungsweg (6a) angeordnet ist.
7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Ab
gasrückführkühler (17) in der Abgasrückführleitung (12), dadurch ge
kennzeichnet, dass der Abgasrückführkühler (17) höher angeordnet ist als
die Abzweigung (14) der Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströ
mungsweg (8).
8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem in der
Abgasrückführleitung (12) angeordneten Abgasrückführkühler (17), da
durch gekennzeichnet, dass im Abgasrückführkühler (17) ein Kondensat
sumpf vorgesehen ist.
9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, dass sie mit schwefelarmen Kraftstoff, dessen Schwefelge
halt weniger als 50 ppm beträgt, betreibbar ist.
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