DE102005008651A1 - Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102005008651A1
DE102005008651A1 DE200510008651 DE102005008651A DE102005008651A1 DE 102005008651 A1 DE102005008651 A1 DE 102005008651A1 DE 200510008651 DE200510008651 DE 200510008651 DE 102005008651 A DE102005008651 A DE 102005008651A DE 102005008651 A1 DE102005008651 A1 DE 102005008651A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
gas recirculation
cylinders
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510008651
Other languages
English (en)
Inventor
Henning Dipl.-Ing. Southfield Osterwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of DE102005008651A1 publication Critical patent/DE102005008651A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Bekannte Brennkraftmaschinen besitzen einen Abgasturbolader und eine Abgasrückführvorrichtung.
Es wird eine Brennkraftmaschine (1) vorgeschlagen, deren Aufteilung des rückgeführten Abgases auf die einzelnen Zylinder (18, 19, 20, 21, 22, 23) der Brennkraftmaschine (1) unterschiedlich erfolgt, wobei eine Teilanzahl der Zylinder (18, 19, 20, 21, 22, 23) der Brennkraftmaschine (1) den größten bzw. gesamten Anteil des rückgeführten Abgases erhält und die verbleibenden Zylinder den kleinsten bzw. keinen Anteil des rückgeführten Abgases erhalten.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine (1) ist vorzugsweise als Dieselmotor für Nfz-Anwendungen vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es sind aufgeladene Brennkraftmaschinen bekannt, im Besonderen Dieselmotoren, die zur Verbesserung des Abgasverhaltens mit einer Abgasrückführvorrichtung ausgestattet sind. Die Abgasrückführung mittels der Abgasrückführvorrichtung dient insbesondere einer NOx-Reduzierung. Die Brennkraftmaschinen weist einen Abgasturbolader auf, dessen Verdichter einem Einlass und dessen Abgasturbine einem Auslass der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Die Abgasturbine und den Auslass verbindet mindestens eine Flut, von der eine Abgasrückführleitung der Abgasrückführvorrichtung abzweigt. Die Abgasrückführleitung mündet in eine Ladeluftleitung, die den Verdichter mit dem Einlass verbindet. In der Abgasrückführleitung ist ein Abgasrückführventil vorgesehen, mit dem die Abgasrückführung steuerbar ist.
  • In Patentschrift DE 28 55 687 C2 ist eine Brennkraftmaschine beschrieben, deren Abgasturbine zwei separate Einströmkanäle (in der Schrift als Schneckenkanäle bezeichnet) aufweist und jedem Einströmkanal eine Flut (in der Schrift als Abgasleitung bezeichnet) zugeordnet ist. Die Fluten verbinden die Einströmkanäle mit dem Auslass der Brennkraftmaschine. Jede Flut ist voneinander getrennt mit einer Teilanzahl (in der Schrift als Gruppe bezeichnet) von Zylindern der Brennkraftmaschine verbunden. Die Einströmkanäle weisen unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf. Von der Flut, die dem Einströmkanal mit dem kleineren Strömungsquerschnitt zugeordnet ist, zweigt die Abgasrückführleitung ab. Vorteilhafterweise ist der Strömungsquerschnitt des Einströmkanals und/oder der Flut so klein gewählt, dass ein negatives Spülgefälle entsteht, so dass zumindest ein Teil des Abgases durch die Abgasrückführleitung in die Ladeluftleitung strömt. Das rückgeführte Abgas wird gleichmäßig auf die Zylinder verteilt.
  • Das negative Spülgefälle führt zu einer schlechteren Spülung bzw. einem Ansteigen einer inneren Abgasrückführung der die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder.
  • Es wurde festgestellt, dass bei einer gleichmäßigen Verteilung der zurückgeführten Abgase auf alle Zylinder der Brennkraftmaschine, die Abgase der die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder eine niedrigere NOx-Konzentration und eine höhere CO-Konzentration im Abgas aufweisen als die nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder. Die höhere CO-Konzentration ist Indikator für ein niedriges Lambda, das sich bei einer dieselmotorischen Verbrennung in einem erhöhten Ruß- bzw. Partikelausstoß niederschlägt.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Schadstoffemissionen über alle Zylinder der Brennkraftmaschine gleichmäßig verteilt sind.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist gekennzeichnet durch die unterschiedliche Aufteilung des rückgeführten Abgases auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei eine Teilanzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine den größten bzw. gesamten Anteil des rückgeführten Abgases erhält und die verbleibenden Zylinder den kleinsten bzw. keinen Anteil des rückgeführten Abgases erhalten. Die Brennkraftmaschine weist einen Abgasturbolader mit einer asymmetrischen Abgasturbine auf. Die asymmetrische Abgasturbine weist zwei Einströmkanäle auf, die einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt haben. Ein Strömungsquerschnitt ist so klein gewählt, dass ein negatives Strömungsgefälle an der Teilanzahl von Zylindern entsteht, die mit dem Einströmkanal mit dem kleineren Strömungsquerschnitt verbunden sind. Dadurch ist das Abgas dieser Zylinder mittels einer Abgasrückführvorrichtung rückführbar. Durch das negative Spülgefälle verändert sich die Spülung der die Abgasrückführung speisenden Zylinder derart, dass mehr Abgas in den die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylindern zurückbleibt und/oder zurückströmt als in den nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylindern (innere Abgasrückführung). Um das Verhältnis der zur Verbrennung benötigten Ladeluft und dem aus innerer Abgasrückführung und mittels der Abgasrückführvorrichtung rückgeführten Abgas unter den Zylindern der Brennkraftmaschine anzugleichen, erhalten die nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder den größten bzw. gesamten Anteil des mittels der Abgasrückführvorrichtung rückgeführten Abgases. Die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder erhalten entsprechend den kleinsten bzw. keinen Anteil der mittels der Abgasrückführvorrichtung rückgeführten Abgase. Dadurch ist möglich, die NOx-Emissionen auf einem geforderten Niveau zu halten und gleichzeitig die CO-Emissionen abzusenken, was sich in einem verminderten Ruß- bzw. Partikelausstoß niederschlägt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennkraftmaschine möglich.
  • In Ausgestaltung der Erfindung erhalten die nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder den größten bzw. gesamten Anteil des rückgeführten Abgases und die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder den kleinsten bzw. keinen Anteil des rückgeführten Abgases erhalten. In einer zweckmäßigen Aufteilung erhalten die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder einen Anteil von 70% der mittels der Abgasrückführvorrichtung rückgeführten Abgase. Die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder erhalten entsprechend einen Anteil von 30%.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Brennkraftmaschine in Form einer vier oder sechs Zylinder Reihenbauweise ausgeführt, wobei die Teilanzahl der nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder mindestens die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine beträgt. Durch das negative Spülgefälle an den die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylindern sinkt wegen der schlechteren Spülung der Zylinder der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgradverlust ist durch einen optimierten Ladungswechsel der nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder ausgleichbar. Um den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine nicht zu verschlechtern, ist die Teilanzahl der die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder auf Höchstens die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine begrenzt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Abgasrückführleitung ein Abgasrückführventil in Form eines Drosselventils vorgesehen. Das Abgasrückführventil ist mittels einer Signalleitung von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine steuerbar. So ist die Abgasrückung mittels der Abgasrückführvorrichtung steuerbar und an ein Kennfeld der Brennkraftmaschine anpassbar.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und/oder der Auslassventile der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine unterschiedlich vorgesehen, wobei die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder keine oder kürzere Ventilüberschneidungszeiten haben als die die nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder. Die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile zeigen bei Brennkraftmaschinen in der Regel eine Ventilüberschneidung, d.h. der Einlass öffnet bevor der Auslass schließt. Durch die Ventilüberschneidung kommt es insbesondere bei einem negativen Spülgefälle zu einer inneren Abgasrückführung. Durch öffnen des Einlasses sinkt der Druck im Zylinderraum unterhalb des Abgasdruckes und es verbleibt Abgas im Zylinderraum oder es strömt aus dem Auslass zurück. Der Grad der inneren Abgasrückführung ist mit der Auslegung der Ventilüberschneidungszeiten beeinflussbar und nimmt vorteilhafterweise mit Verkürzung der Ventilüberschneidungszeiten ab.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile der die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder nach spät versetzt. Vorteilhafterweise erfolgt die Verschiebung der Ventilsteuerzeiten bei einer gleichbleibenden Ventilerhebungskurve um fünf Grad Kurbelwinkel nach spät.
    •
  • Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß eines einzigen Ausführungsbeispiels und,
  • 2 ein vereinfachtes Diagramm der Ventilsteuerzeiten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
  • In der 1 ist eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als Dieselmotor in Reihenbauweise ausgeführt und weist einen Abgasturbolader 2 und eine Abgasrückführvorrichtung 3 auf. Der Abgasturbolader 2 hat einen Verdichter 4 und eine asymmetrische Abgasturbine 5. Der Verdichter 4 und die Abgasturbine 5 sind über eine Welle 6 drehbar miteinander verbunden. Der Verdichter 4 ist einem Einlass 7 und die asymmetrische Abgasturbine 5 einem Auslass 8 der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet.
  • Der Verdichter 4 ist über eine Ladeluftleitung 9 mit dem Einlass 7 verbunden. In der Ladeluftleitung 9 ist ein Ladeluftkühler 10 vorgesehen. Der Einlass 7 weist ein Ladeluftverteilerrohr 11 auf, von dem mindestens ein Ladeluftkanal 12, 13, 14, 15, 16, 17 zu einem Zylinder 18, 19, 20, 21, 22, 23 der Brennkraftmaschine 1 führt. Die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 besitzen zumindest jeweils ein nicht dargestelltes Einlassventil und ein nicht dargestelltes Auslassventil. Die Ladeluftleitung 9 mündet in das Ladeluftverteilerrohr 11.
  • Die asymmetrische Abgasturbine 5 besitzt zwei Einströmkanäle 24, 25 die mittels einer Trennwand 26 voneinander getrennt sind und unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Jeder Einströmkanal 24, 25 ist mit einer eigenen, separaten Flut 27, 28 des Auslasses 8 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Denkbar ist auch, dass die Fluten 27, 28 entsprechend den Strömungsquerschnitten der Einströmkanäle 24, 25 unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Jeder Flut 27, 28 ist eine Teilanzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel sind der Flut 27 die Zylinder 18, 19, 20 und der Flut 28 die Zylinder 21, 22, 23 zugeordnet. Denkbar ist auch eine andere Aufteilung der Zylinder zu den Fluten 27, 28. Außerdem kann die Brennkraftmaschine 1 eine andere Anzahl von Zylindern und eine andere Bauweise aufweisen.
  • Von der Flut 27 zweigt eine Abgasrückführleitung 29 der Abgasrückführvorrichtung 3 ab. Die Abgasrückführleitung 29 mündet in die Ladeluftleitung 9 kurz vor der Einmündung der Ladeluftleitung 9 in das Ladeluftverteilerrohr 11. Die Abgasrückführvorrichtung 3 umfasst neben der Abgasrückführleitung 9 einen Abgasrückführkühler 30 und ein Abgasrückführventil 31. Das Abgasrückführventil 31 ist als Drosselventil ausgeführt und ist mit einem nicht dargestelltem elektrischen oder pneumatischen Betätigungselement betätigbar. Das Betätigungselement ist über eine Signalleitung 32 von einem Steuergerät 33 der Brennkraftmaschine 1 ansteuerbar. So ist eine Abgasrückführung mittels der Abgasrückführvorrichtung 3 steuerbar und an ein Kennfeld der Brennkraftmaschine 1 anpassbar. Das Abgasrückführventil 31 ist vorzugsweise nahe der Einmündung der Abgasrückführleitung 29 in die Ladeluftleitung 9 vorgesehen. Denkbar ist auch eine Anbringung des Abgasrückführventils 31 in der Abgasrückführleitung 29 in der Nähe der Einmündung in die Flut 27 oder direkt an der Flut 27.
  • Der Verdichter 4 wird durch die asymmetrische Abgasturbine 5 angetrieben. Der Verdichter 4 stellt die zur Verbrennung benötigte Ladeluft zu Verfügung. Der Verdichter 4 saugt über eine Saugleitung 34 die zur Verbrennung benötigte Luft aus der Atmosphäre an. Die verdichtete Ladeluft strömt durch die Ladeluftleitung 9 und den Ladeluftkühler 10 in das Ladeluftverteilerrohr 11 des Einlasses 7 und über die Ladeluftkanäle 12, 13, 14, 15, 16, 17 weiter in die Zylinder 18, 19, 20, 21, 22, 23 der Brennkraftmaschine 1. Die Abgase der Zylinder 18, 19, 20, 21, 22, 23 strömen in die Fluten 27, 28 des Auslasses 8 in die Einströmkanäle 24, 25 der Abgasturbine 5. Das Abgas treibt die Abgasturbine 5 an und strömt über eine Abgasanlage 35, in der 1 als Pfeil symbolisiert, in die Atmosphäre.
  • Durch die unterschiedlichen Strömungsquerschnitte der Einströmkanäle 24, 25 sind die Abgasdrücke in den Fluten 27, 28 unterschiedlich groß. Die Trennwand 26 zwischen den Einströmkanälen 24, 25 verhindert einen Druckausgleich zuwischen den Einströmkanälen 24, 25. Der kleinere Strömungsquerschnitt des Einströmkanals 24 erzeugt ein negatives Spülgefälle an den Zylindern 18, 19, 20. Durch das negative Spülgefälle ist der Abgasdruck höher als der Ladeluftdruck, so dass über die Abgasrückführleitung 29 bei geöffnetem Abgasrückführventil 31 der Abgasrückführvorrichtung 3 zumindest ein Teil des Abgases in die Ladeluftleitung 9 strömt. Das rückgeführte Abgas wird im Abgasrückführkühler 30 gekühlt und dient insbesondere zur NOx-Reduzierung. Der größere Strömungsquerschnitt des Einströmkanals 25 bewirkt an den Zylindern 21, 22, 23 ein positives Spülgefälle, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
  • Durch das negative Spülgefälle verändert sich die Spülung der die Abgasrückführung speisenden Zylinder 18, 19, 20 derart, dass mehr Abgas in den die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylindern 18, 19, 20 zurückbleibt und/oder über den Auslass 8 zurückströmt als in den nicht die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylindern 21, 22, 23 (innere Abgasrückführung).
  • Die Ladeluftleitung 9 mündet nicht mittig, sondern außermittig in das Ladeluftverteilerrohr 11, so dass an den Zylindern 21, 22, 23 die Ladeluft und zusätzlich das mitgeführte, rückgeführte Abgas bei Eintritt in das Ladeluftverteilerrohr 11 in die Ladeluftkanäle 15, 16, 17 strömt. So erhalten erfindungsgemäß die Zylinder 21, 22, 23 die nicht die Abgasrückführvorrichtung 3 speisen, den größeren bzw. gesamten Anteil des mittels der Abgasrückführvorrichtung 3 rückgeführten Abgases. Dadurch ist das Verhältnis aus innerer Abgasrückführung und mittels der Abgasrückführvorrichtung 3 rückgeführtem Abgas zu der zur Verbrennung benötigten Ladeluft in den Zylindern 18, 19, 20, 21, 22, 23 der Brennkraftmaschine 1 steuerbar. Vorteilhafterweise führt dies zu einer gleichmäßigen Verteilung der Schadstoffemissionen über alle Zylinder der Brennkraftmaschine 1.
  • Denkbar ist auch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 bei der die Zylinder 18, 19, 20 und die Zylinder 21, 22, 23 jeweils separate Ladeluftverteilerrohre 11 besitzen und die Abgasrückführleitung 29 nur in das Ladeluftverteilerrohr 11 mündet, das den nicht die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 21, 22, 23 zugeordnet ist.
  • Denkbar ist auch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 bei der das mittels der Abgasrückführvorrichtung 3 rückgeführte Abgas direkt den Ladeluftkanälen 15, 16, 17 zugeführt wird.
  • Denkbar ist auch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 bei der das Abgasrückführventil 31 als getaktetes Drosselventil ausgeführt ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich das rückgeführte Abgas der Ladeluft nur dann beizumengen, wenn die Ladeluft in einen nicht die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 21, 22, 23 einströmt.
  • In der 2 ist ein vereinfachtes Diagramm der Ventilsteuerzeiten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 dargestellt. In dem Diagramm sind eine Ventilerhebungskurve A für alle Auslassventile der Zylinder 18, 19, 20, 21, 22, 23, eine Ventilerhebungskurve B für die Einlassventile der Zylinder 21, 22, 23 und eine Ventilerhebungskurve C der Zylinder 18, 19, 20 der Brennkraftmaschine dargestellt. Die Ventilerhebungskurven A, B, C sind in Ventilhub in Millimeter über den Kurbelwinkel in Grad Kurbelwinkel aufgetragen.
  • Zusätzlich oder als für sich alleinstehende Maßnahme zu der in 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 sind die Ventilsteuerzeiten der die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 18, 19, 20 in der Art verändert, dass die Einlassventile und Auslassventile der die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 18, 19, 20 keine oder kürzere Ventilüberschneidungszeiten haben als die nicht die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 21, 22, 23. Wie in dem Diagramm dargestellt, bleiben die Ventilsteuerzeiten aller Auslassventile stets unverändert, während die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile der die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylinder 18, 19, 20 um 5° Kurbelwinkel nach spät versetzt sind. Vorteilhafterweise ist die innere Abgasrückführung bei den die Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylindern 18, 19, 20 selbst bei negativen Spülgefälle deutlich reduziert.
  • Damit ist es möglich, der überproportionalen inneren Abgasrückführung an den Abgasrückführvorrichtung 3 speisenden Zylindern 18, 19, 20 entgegenzuwirken und die Schadstoffemissionen über alle Zylinder der Brennkraftmaschine gleichmäßig zu verteilen. Im Gegensatz dazu wird das, bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 nach 1 über die Abgasrückführvorrichtung 3, rückgeführte Abgas unterschiedlich auf die einzelnen Zylinder 18, 19, 20, 21, 22, 23 der Brennkraftmaschine 1 aufgeteilt um und die Schadstoffemissionen über alle Zylinder der Brennkraftmaschine gleichmäßig zu verteilen.

Claims (6)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder besitzt und jeder Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest ein Einlassventil und zumindest ein Auslassventil aufweist, und ein Verdichter des Abgasturboladers einem Einlass und eine asymmetrische Abgasturbine des Abgasturboladers einem Auslass der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, der Verdichter über eine Ladeluftleitung mit dem Einlass verbunden ist, die Abgasturbine zwei Einströmkanäle mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten aufweist, die mittels einer Trennwand voneinander getrennt sind und jeder Einströmkanal über eine eigene Flut mit dem Auslass verbunden ist, wobei jeder Flut jeweils eine Teilanzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, und von der Flut des Einströmkanals mit dem kleineren Strömungsquerschnitt eine Abgasrückführleitung zu der Ladeluftleitung führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung des rückgeführten Abgases auf die einzelnen Zylinder (18, 19, 20, 21, 22, 23) der Brennkraftmaschine (1) unterschiedlich erfolgt, wobei eine Teilanzahl der Zylinder (18, 19, 20, 21, 22, 23) der Brennkraftmaschine (1) den größten bzw. gesamten Anteil des rückgeführten Abgases erhält und die verbleibenden Zylinder den kleinsten bzw. keinen Anteil des rückgeführten Abgases erhalten.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder (21, 22, 23) den größten bzw. gesamten Anteil des rückgeführten Abgases erhalten und die die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder (18, 19, 20) den kleinsten bzw. keinen Anteil des rückgeführten Abgases erhalten.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) in Form einer vier oder sechs Zylinder Reihenbauweise ausgeführt ist, wobei eine Teilanzahl der nicht die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder mindestens die Hälfte der Gesamtzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine (1) beträgt.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasrückführleitung (29) ein Abgasrückführventil (31) in Form eines Drosselventils vorgesehen ist.
  5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und/oder der Auslassventile der einzelnen Zylinder (18, 19, 20, 21, 22, 23) der Brennkraftmaschine (1) unterschiedlich vorgesehen sind, wobei die die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder (18, 19, 20) keine oder kürzere Ventilüberschneidungszeiten haben als die die nicht die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder (21, 22, 23).
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile der die Abgasrückführvorrichtung (3) speisenden Zylinder (18, 19, 20) nach spät versetzt sind.
DE200510008651 2004-02-27 2005-02-25 Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung Withdrawn DE102005008651A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/787244 2004-02-27
US10/787,244 US6877492B1 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas recirculation device and method of operating same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005008651A1 true DE102005008651A1 (de) 2005-09-15

Family

ID=34423538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510008651 Withdrawn DE102005008651A1 (de) 2004-02-27 2005-02-25 Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6877492B1 (de)
JP (1) JP2005240807A (de)
DE (1) DE102005008651A1 (de)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032791A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-18 Deutz Ag Abgasrückführung durch Zusatzöffnen der Einlassventile während der Auslasshuböffnung der Auslassventile
US20090000296A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 David Andrew Pierpont Turbocharger having divided housing with integral valve
US8291891B2 (en) * 2008-06-17 2012-10-23 Southwest Research Institute EGR system with dedicated EGR cylinders
JP5463772B2 (ja) * 2008-07-30 2014-04-09 住友化学株式会社 ナトリウム二次電池
US8176737B2 (en) * 2008-07-31 2012-05-15 Caterpillar Inc. Exhaust system having 3-way valve
US8196403B2 (en) * 2008-07-31 2012-06-12 Caterpillar Inc. Turbocharger having balance valve, wastegate, and common actuator
US8161747B2 (en) 2008-07-31 2012-04-24 Caterpillar Inc. Exhaust system having series turbochargers and EGR
JP4894877B2 (ja) * 2009-03-26 2012-03-14 マツダ株式会社 過給機付きエンジン
US8528530B2 (en) 2010-06-30 2013-09-10 General Electric Company Diesel engine system and control method for a diesel engine system
US9976499B2 (en) 2010-09-23 2018-05-22 General Electric Company Engine system and method
US8561599B2 (en) 2011-02-11 2013-10-22 Southwest Research Institute EGR distributor apparatus for dedicated EGR configuration
US8944034B2 (en) 2011-02-11 2015-02-03 Southwest Research Institute Dedicated EGR control strategy for improved EGR distribution and engine performance
US10253731B2 (en) 2011-03-03 2019-04-09 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for exhaust gas control
US20120260897A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 GM Global Technology Operations LLC Internal Combustion Engine
US8915081B2 (en) 2011-04-13 2014-12-23 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine
US8539768B2 (en) * 2011-05-10 2013-09-24 GM Global Technology Operations LLC Exhaust bypass system for turbocharged engine with dedicated exhaust gas recirculation
US10030617B2 (en) 2011-05-23 2018-07-24 General Electric Company Systems and methods for engine control
US9316165B2 (en) * 2011-05-23 2016-04-19 General Electric Company Method for exhaust gas recirculation rate control
US9631569B2 (en) 2014-08-04 2017-04-25 General Electric Company System and method for controlling operation of an engine
US20140223904A1 (en) * 2011-08-26 2014-08-14 International Engine Intellectual Property Company, Llc Pulse turbine turbocharger and egr system
KR20130068110A (ko) * 2011-12-15 2013-06-25 현대자동차주식회사 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 ｅｇｒ 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법
US8893687B2 (en) 2012-02-25 2014-11-25 Southwest Research Institute Fuel injection strategy for internal combustion engine having dedicated EGR cylinders
CN107882645B (zh) 2012-06-28 2021-04-13 康明斯有限公司 用于控制专用egr发动机的技术
US10550777B2 (en) * 2012-07-13 2020-02-04 Transportation Ip Holdings, Llc Method and system for matching air flow in an exhaust gas recirculation system
US10012153B2 (en) 2012-08-15 2018-07-03 General Electric Company System and method for engine control
US9518519B2 (en) 2013-11-04 2016-12-13 Cummins Inc. Transient control of exhaust gas recirculation systems through mixer control valves
US9726122B2 (en) * 2013-12-09 2017-08-08 Cummins Inc. EGR cylinder operation in an internal combustion engine
CN104975956B (zh) 2013-12-23 2019-06-28 康明斯有限公司 响应于废气再循环系统条件的内燃机控制
US9599046B2 (en) * 2014-06-05 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for dedicated EGR cylinder valve control
US10233809B2 (en) 2014-09-16 2019-03-19 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine powered by a hydrocarbon fuel
GB201501498D0 (en) * 2015-01-29 2015-03-18 Cummins Ltd Engine system and method of operation of an engine system
US10125726B2 (en) 2015-02-25 2018-11-13 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine utilizing at least two hydrocarbon fuels
US9797349B2 (en) 2015-05-21 2017-10-24 Southwest Research Institute Combined steam reformation reactions and water gas shift reactions for on-board hydrogen production in an internal combustion engine
US9657692B2 (en) 2015-09-11 2017-05-23 Southwest Research Institute Internal combustion engine utilizing two independent flow paths to a dedicated exhaust gas recirculation cylinder
US10221798B2 (en) 2015-12-01 2019-03-05 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for airflow control
US9874193B2 (en) 2016-06-16 2018-01-23 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation engine fueling control
US10626812B2 (en) * 2017-02-02 2020-04-21 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine employing a dedicated-cylinder EGR system
US10495035B2 (en) 2017-02-07 2019-12-03 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation configuration for reduced EGR and fresh air backflow
US10655534B2 (en) 2018-02-06 2020-05-19 Garrett Transportation I Inc. Rotary axial valve
US10662904B2 (en) 2018-03-30 2020-05-26 Deere & Company Exhaust manifold
US11073076B2 (en) 2018-03-30 2021-07-27 Deere & Company Exhaust manifold

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179892A (en) 1977-12-27 1979-12-25 Cummins Engine Company, Inc. Internal combustion engine with exhaust gas recirculation
JPS5853178B2 (ja) * 1979-12-12 1983-11-28 日産自動車株式会社 気筒数制御エンジン
JP3175491B2 (ja) * 1994-09-01 2001-06-11 トヨタ自動車株式会社 可変気筒エンジンの制御装置
US5934263A (en) * 1997-07-09 1999-08-10 Ford Global Technologies, Inc. Internal combustion engine with camshaft phase shifting and internal EGR

Also Published As

Publication number Publication date
US6877492B1 (en) 2005-04-12
JP2005240807A (ja) 2005-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005008651A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung
DE102005008650A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung
EP2362083B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
DE112006003134T5 (de) Kombination aus AGR-Ventil und -Kühlerbypass
DE10152803A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung
DE102012213490A1 (de) Gasliefervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
AT512890B1 (de) Brennkraftmaschine
DE10152804A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung
EP2059663A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102008018583A1 (de) Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102006054117A1 (de) Im Teil- und Volllastbetrieb gesteuerte Kurbelgehäuse-Belüftung einer Brennkraftmaschine
DE112013003652T5 (de) Systeme und Verfahren zum Leiten von Abgas
AT514054B1 (de) Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern
DE102013201710B4 (de) Brennkraftmaschine mit Spenderzylinderkonzept
DE112012003213T5 (de) Systeme und Verfahren für eine Maschine mit einem zweistufigen Turbolader
DE102014101379A1 (de) Einlasssystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102016208208A1 (de) Verbrennungsmotor und Kraftfahrzeug
DE102008048035A1 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
DE102006043426A1 (de) Brennkraftmaschine mit wenigstens drei Gaswechselventilen pro Zylinder und Verfahren zum Betreiben dieser
DE10247936A1 (de) Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE102013021662A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102014016877B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
AT518400B1 (de) Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern
DE102018006413A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit einem Abgaskrümmer und mit einem Abgasrückführventil
DE102011080965A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8139 Disposal/non-payment of the annual fee