DE102005043130A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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DE102005043130A1
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Karsten Dipl.-Ing. Scheible
Marco Dr. Stolz
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Abstract

Eine Brennkraftmaschine (1) weist wenigstens einen Zylinder (2) auf, zu dem wenigstens ein Einlasskanal (3) führt und von dem wenigstens ein Auslasskanal (5) ausgeht. Es sind wenigstens ein die Luftzufuhr zu dem Zylinder (3) über den Einlasskanal (3) steuerndes Einlassventil (4) und wenigstens ein die Abgasabfuhr aus dem Zylinder (2) über den Auslasskanal (5) steuerndes Auslassventil (6) vorgesehen. Wenigstens eines der Auslassventile (6) und/oder Einlassventile (4) ist zum Durchführen einer inneren Abgasrückführung variabel ansteuerbar. Der Einlasskanal (3) schließt sich an eine Einlassleitung (14) an und an den Auslasskanal (5) schließt sich eine Abgasleitung (7) an. Eine äußere Abgasrückführung ist durchführbar, indem von der Abgasleitung (7) eine Abgasrückführleitung (12) abzweigt, welche in einem Bereich mit einem niedrigen Abgasdruck in die Einlassleitung (14) mündet.An internal combustion engine (1) has at least one cylinder (2) to which at least one inlet channel (3) leads and from which at least one outlet channel (5) emanates. At least one inlet valve (4) controlling the air supply to the cylinder (3) via the inlet channel (3) and at least one outlet valve (6) controlling the exhaust gas removal from the cylinder (2) via the outlet channel (5) are provided. At least one of the exhaust valves (6) and / or inlet valves (4) is variably controllable for performing an internal exhaust gas recirculation. The inlet channel (3) adjoins an inlet line (14), and an exhaust line (7) connects to the outlet channel (5). An external exhaust gas recirculation is feasible by an exhaust gas recirculation line (12) branches off from the exhaust pipe (7), which opens into the inlet line (14) in a region with a low exhaust gas pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to an internal combustion engine having at least one Cylinder according to the closer defined in the preamble of claim 1 Art.

Bei tiefen Temperaturen, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0 und –25 °C, kommt es bei Dieselbrennkraftmaschinen mit sehr niedrigem Verdichtungsverhältnis nach dem Kaltstart zunehmend zu Aussetzern bzw. die Verbrennung erlischt während der Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine im Teillastbereich sogar komplett.at low temperatures, for example in a range between 0 and -25 ° C, comes in diesel engines with very low compression ratio the cold start increasingly to dropouts or the combustion goes out while the cold running phase of the internal combustion engine in the partial load range even completely.

Andererseits steigen durch NOx-Reduktionsmaßnahmen die HC/CO-Emissionen im Startbereich eines Testzyklusses, wie beispielsweise des NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) oder FTP 74 (Federal Test Procedure) stark an, sodass bei einer weiteren Verschärfung der gesetzlichen Grenzwerte diese nicht bzw. nur mit erheblichem Aufwand durch Abgasnachbehandlung unterschritten werden können. Der Startbereich des Testzyklusses ist durch Außentemperatur im Bereich von +20 bis +30°C gesetzlich vorgeschrieben. Insbesondere bei diesen Temperaturen verschärft sich die eben beschriebene HC-Problematik. Erschwerend kommt hinzu, dass die Abgaskatalysatoren der Abgasnachbehandlung aufgrund der kalten Brennkraftmaschine, den damit verbundenen niedrigen Abgastemperaturen und der kalten Abgasanlage noch nicht in der Lage sind, sowohl die HC- als auch die CO-Emissionen katalytisch zu konvertieren.On the other hand, through NO x reduction measures, the HC / CO emissions rise sharply in the start area of a test cycle, such as the NEDR (New European Driving Cycle) or FTP 74 (Federal Test Procedure), so that when a further tightening of legal limits this or not can be reached only with considerable effort by exhaust aftertreatment. The starting range of the test cycle is prescribed by the outside temperature in the range of +20 to + 30 ° C. Especially at these temperatures, the HC problem just described is exacerbated. To make matters worse, the catalytic converters exhaust aftertreatment due to the cold engine, the associated low exhaust gas temperatures and the cold exhaust system are not yet able to convert both the HC and CO emissions catalytically.

Zum Verbessern des Betriebsverhaltens von Brennkraftmaschinen und deren Abgasqualität wird ein Teil des Abgases der Verbrennungsluft beigemischt. Man unterscheidet zwischen zwei Arten der so genannten Abgasrückführung, nämlich der äußeren, kalten und der inneren, heißen Abgasrückführung. Bei der äußeren Abgasrückführung wird aus dem Abgassystem ein Teil des Abgases entnommen und über eine Abgasrückführungsleitung in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine eingespeist. Da dies nur möglich ist, wenn zwischen der Entnahmestelle des Abgases und der Einspeisestelle ein Druckgefälle besteht, müssen bei Brennkraftmaschinen mit einer Aufladung der Verbrennungsluft entsprechende Vorkehrungen getroffen werde. Die innere Abgasrückführung wird durch eine entsprechende Auslegung der Steuerzeiten der Gaswechselventile erreicht, indem ein Teil des Abgases im Zylinder zurückgehalten oder über die Einlassventile in die Einlasskanäle geschoben oder über die Auslassventile während der Einlassphase aus dem Abgassystem in den Zylinder zurückgesaugt wird. Um die innere Abgasrückführung den Erfordernissen der Brennkraftmaschine anpassen zu können, werden variabel betätigbare Einlass- und/oder Auslassventile verwendet. Es sind beispielsweise Einzelventilbetätigungen bekannt, die in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ansteuerbar sind. Einfachere Lösungen ergeben sich in den ersten beiden Fällen durch ein Verschieben (Phasing) der Steuerzeiten der Gaswechselventile mittels eines Nockenwellenstellers oder im letzten Fall durch eine asymmetrische Nockenumschaltung gegebenenfalls mit einer Beeinflussung des Dralls.To the Improve the performance of internal combustion engines and their exhaust gas quality a part of the exhaust gas is added to the combustion air. you distinguishes between two types of so-called exhaust gas recirculation, namely the external, cold and the inner, hot Exhaust gas recirculation. at the external exhaust gas recirculation is taken from the exhaust system, a portion of the exhaust gas and a Exhaust gas recirculation line fed into the intake system of the internal combustion engine. As this only possible is when between the extraction point of the exhaust gas and the feed point a pressure gradient exists, must in internal combustion engines with a charge of the combustion air appropriate precautions are taken. The internal exhaust gas recirculation is achieved by a corresponding interpretation of the timing of the gas exchange valves, by retaining a portion of the exhaust gas in the cylinder or over the Intake valves in the intake ports pushed or over the exhaust valves during the intake phase from the exhaust system sucked back into the cylinder becomes. To the internal exhaust gas recirculation the Be adapted to requirements of the internal combustion engine, be variably actuated Inlet and / or exhaust valves used. They are, for example Single valve actuations known, the dependent can be controlled by operating parameters of the internal combustion engine. Simpler solutions arise in the first two cases by a move (Phasing) of the timing of the gas exchange valves by means of a camshaft actuator or in the latter case by an asymmetric cam switching optionally with an influence on the twist.

Aus der US 2003/005898 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit variabel elektronisch ansteuerbaren Gaswechselventilen, nämlich zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen je Zylinder, bekannt, von denen die entsprechenden Einlassventile während der normalen Auslassphase noch einmal öffnen können, sodass ein Teil des Abgases vom Zylinder in die Einlassungsöffnung strömt und bei der nächsten Einlassphase in den Zylinder zurückkehrt, während hier ein Teil der Abgase, der zuvor in die Auslassöffnung geströmt ist, in den Zylinder zurückkehrt, wenn das Auslassventil während der Einlassphase zusätzlich öffnet. Bei üblichen Brennkraftmaschinen ist die innere Abgasrückführung nur in einem beschränkten Maße möglich, da sonst die Rotationsbewegung der Verbrennungsluft und der Brenngase gestört würde. Um die Schadstoffemission durch eine größere Toleranz der inneren Abgasrückführung herabzusetzen, sind je Zylinder zwei Einlasskanäle vorgesehen, von denen einer etwa tangential in den Zylinder mündet, während der andere eine spiralförmige Gestalt besitzt und somit in der einströmenden Luft einen Drall erzeugt. Die zugeordneten Einlassventile können unterschiedlich angesteuert werden, sodass die Stärke des Dralls im Zylinder moduliert werden kann. Durch die variable Ansteuerung der Gaswechselventile kann außerdem das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine herabgesetzt werden, beispielsweise bei Dieselbrennkraftmaschinen auf ein Verdichtungsverhältnis von 17:1 oder darunter.Out US 2003/005898 A1 is an internal combustion engine with variably electronic controllable gas exchange valves, namely two inlet valves and two exhaust valves per cylinder, of which the corresponding Intake valves during the normal exhaust phase can open again, so that a part of the exhaust gas from the cylinder into the inlet opening flows and at the next admission phase returns to the cylinder, while here a part of the exhaust gas which has previously flowed into the outlet opening, returns to the cylinder, if the exhaust valve during the inlet phase additionally opens. At usual Internal combustion engines, the internal exhaust gas recirculation is possible only to a limited extent, since otherwise the rotational movement of the combustion air and the combustion gases disturbed would. Around reduce the pollutant emission by a larger tolerance of the internal exhaust gas recirculation, are two inlet channels per cylinder provided, one of which opens approximately tangentially into the cylinder, during the others a spiral Has shape and thus generates a swirl in the incoming air. The assigned intake valves can be controlled differently so that the strength of the Dralls in the cylinder can be modulated. Due to the variable control the gas exchange valves can also the compression ratio the internal combustion engine are reduced, for example in diesel internal combustion engines to a compression ratio from 17: 1 or below.

Aus der US 6 439 210 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer inneren Abgasrückführung bekannt, bei der eines der Auslassventile während der Auslassphase geschlossen wird. Ferner kann während der Auslassphase das Einlassventil geöffnet und geschlossen werden. Dabei ist es möglich, die Öffnungszeit des Auslassventils zu verkürzen.From the US Pat. No. 6,439,210 B1 an internal combustion engine with an internal exhaust gas recirculation is known in which one of the exhaust valves is closed during the exhaust phase. Further, during the exhaust phase, the intake valve can be opened and closed. It is possible to shorten the opening time of the exhaust valve.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche sowohl in der Kaltstartphase als auch im regulären Betrieb stets eine optimale Abgasrückführung gewährleistet.It Object of the present invention, an internal combustion engine which is always in the cold start phase as well as in regular operation ensures optimal exhaust gas recirculation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Problem solved by the features mentioned in claim 1.

Durch die erfindungsgemäß von der Abgasleitung in einen Bereich mit einem niedrigen Abgasdruck in die Einlassleitung mündende Abgasrückführleitung kann in ein und derselben Brennkraftmaschine eine innere Abgasrückführung durch eine entsprechende Ansteuerung der Aus- oder Einlassventile und eine äußere Niederdruckabgasrückführung durchgeführt werden, wodurch die beiden prinzipbedingten Vorteile dieser Abgasrückführmethoden kombiniert werden.By the invention of the Exhaust pipe in an area with a low exhaust pressure in opening the inlet line Exhaust gas recirculation line can in one and the same internal combustion engine an internal exhaust gas recirculation a corresponding control of the exhaust or intake valves and an external low pressure exhaust gas recirculation are carried out whereby the two principle-related advantages of these exhaust gas recirculation methods combined become.

Die Vorteile der inneren Abgasrückführung sind unter anderem in der Stabilisierung des Kaltlaufs bei sehr tiefen Temperaturen zu sehen, was insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit niedrigen Verdichtungsverhältnissen erforderlich ist, um Zündaussetzer zu vermeiden. Des weiteren werden durch die innere Abgasrückführung die Abgastemperaturen erhöht und es wird außerdem der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert, wodurch sich dieselbe erheblich schneller erwärmt. Bezüglich des Komforts für Insassen eines mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs ist dies ebenfalls vorteilhaft, da hierdurch die Beheizung des Innenraums verbessert werden kann. Durch die Erhöhung der Abgastemperatur ergibt sich des weiteren ein schnelleres Ansprechend des Katalysators, wodurch eine weitere Absenkung der HC/CO-Emissionen erreicht werden kann.The Advantages of the internal exhaust gas recirculation are among other things, in the stabilization of cold running at very low See temperatures, especially in internal combustion engines with low compression ratios is required to misfire to avoid. Furthermore, by the internal exhaust gas recirculation Exhaust gas temperatures increased and it will as well the efficiency of the internal combustion engine deteriorates, thereby the same heats up much faster. Regarding the comfort for inmates one with the internal combustion engine according to the invention equipped motor vehicle, this is also advantageous since As a result, the heating of the interior can be improved. By the increase the exhaust gas temperature also gives a faster response of the catalyst, thereby further reducing HC / CO emissions can be achieved.

Bei einer geeigneten Brennraumgeometrie kann der sich gegebenenfalls ergebende Drall zu einer Reduktion von Partikeln und CO-Emissionen genutzt werden, wodurch der sich durch die innere Abgasrückführung ergebende Nachteil der HC-Absenkung kompensiert wird.at a suitable combustion chamber geometry may optionally resulting swirl to a reduction of particles and CO emissions be used, which resulting from the internal exhaust gas recirculation Disadvantage of HC-lowering is compensated.

Die äußere Niederdruck-Abgasrückführung, also die Abgasrückführung mit sehr geringem Druck, führt zu einer sehr guten Gleichverteilung, wodurch erhebliches Potenzial hinsichtlich einer Reduzierung der Emissionen gegeben ist. Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass aufgrund der inneren Abgasrückführung im Kaltstartbetrieb und der sich dadurch ergebenden Erhöhung der Abgastemperaturen im Vergleich zu der Anordnung bei der Hochdruck-Abgasrückführung auf eine Bypassleitung und ein Bypassventil verzichtet werden kann, über welche bei der Hochdruck- Abgasrückführung der Abgasrückführkühler während des Kaltstarts umgangen werden muss.The external low-pressure exhaust gas recirculation, ie the exhaust gas recirculation with very low pressure to a very good equal distribution, creating considerable potential with regard to reducing emissions. Another decisive advantage of the solution according to the invention is that due to the internal exhaust gas recirculation in Cold start operation and the resulting increase in the Exhaust gas temperatures compared to the arrangement in the high-pressure exhaust gas recirculation on a bypass line and a bypass valve can be dispensed with, over which at the high-pressure exhaust gas recirculation of Exhaust gas recirculation cooler during the Cold starts must be avoided.

Dadurch, dass beide Arten der Abgasrückführung in einer Brennkraftmaschine vorhanden sind, ist es möglich, die Abgasrückführrate annähernd bei jedem Arbeitsspiel zu ändern, insbesondere da die innere Abgasrückführung sehr schnell reagiert und sich für das Umschalten zwischen einzelnen Brennverfahren eignet. Dadurch kann der gegebenenfalls vorhandene Nachteil bezüglich der Dynamik der Niederdruck-Abgasrückführung kompensiert und zur luftseitigen Verbrennungsregelung angewendet werden.Thereby, that both types of exhaust gas recirculation in an internal combustion engine are present, it is possible to Exhaust gas recirculation rate approximately at each Change working game, especially since the internal exhaust gas recirculation reacts very fast and up for the switching between individual combustion processes is suitable. Thereby can the possibly existing disadvantage with respect to the dynamics of the low-pressure exhaust gas recirculation compensated and used for airside combustion control.

In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abgasrückführleitung in einem sich in Strömungsrichtung der Ansaugluft vor einem Verdichter eines Abgasturboladers befindlichen Bereich in die Einlassleitung mündet. Auf diese Weise ist auch bei der insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen häufig zum Einsatz kommenden Aufladung mittels eines Abgasturboladers die mögliche Durchführung der Niederdruck-Abgasrückführung sichergestellt.In a very advantageous embodiment of the Invention can be provided that the exhaust gas recirculation line in a in flow direction the intake air located in front of a compressor of an exhaust gas turbocharger Area opens into the inlet pipe. In this way, even with the particular diesel engine often used for charging by means of an exhaust gas turbocharger possible execution the low-pressure exhaust gas recirculation ensured.

Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Abgasrückführleitung durch einen Ladeluftkühler verläuft. Auf diese Weise wird eine erheblich verbesserte Kühlung des rückgeführten Abgases erreicht, wodurch sich gegenüber der Hochdruck-Abgasrückführung ein Potenzial hinsichtlich der Verringerung von Emissionen ergibt. Durch diese Kühlung der rückgeführten Abgase ist es des weiteren möglich, die innere und die äußere Abgasrückführung gleichzeitig zu betreiben, um auf diese Weise eine Mischtemperatur des rückgeführten Abgases zu erreichen.Of Furthermore, it can be provided that the exhaust gas recirculation line runs through a charge air cooler. On In this way, a significantly improved cooling of the recirculated exhaust gas is achieved, whereby opposite the high-pressure exhaust gas recirculation Potential for reducing emissions. By this cooling the recirculated exhaust gases It is also possible, the inner and outer exhaust gas recirculation at the same time to operate in this way a mixing temperature of the recirculated exhaust gas to reach.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung dargestellt.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the remaining subclaims. Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine; 1 a schematic diagram of an internal combustion engine according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform zum Erreichen einer inneren Abgasrückführung; und 2 a perspective view of an embodiment for achieving an internal exhaust gas recirculation; and

3 ein Diagramm, in dem die Raten der inneren und der äußeren Abgasrückführung über der Temperatur der Brennkraftmaschine aufgetragen sind. 3 a diagram in which the rates of internal and external exhaust gas recirculation are plotted against the temperature of the internal combustion engine.

1 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 1, welche im vorliegenden Fall mehrere Zylinder 2 aufweist. Bei der Brennkraftmaschine 1 handelt es sich insbesondere um eine Dieselbrennkraftmaschine, die eine niedrige Verdichtung aufweist, da bei einer solchen Brennkraftmaschine 1 die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen besonders sinnvoll sind. 1 shows a very schematic representation of an internal combustion engine 1 , which in the present case several cylinders 2 having. In the internal combustion engine 1 it is in particular a diesel internal combustion engine, which has a low compression, as in such an internal combustion engine 1 the measures described below are particularly useful.

Zu den Zylindern 2 führen jeweilige Einlasskanäle 3, in denen jeweils zwei Einlassventile 4 angeordnet sind, um die Luftzufuhr zu den Zylindern 2 in an sich bekannter Weise zu steuern. Von jedem Zylinder 2 geht des weiteren ein Auslasskanal 5 aus, über den die in dem jeweiligen Zylinder 2 erzeugten Abgase abgeführt werden. Zur Steuerung der Abgasabfuhr aus den Zylindern 2 über die Auslasskanäle 5 sind jedem Zylinder 2 zwei Auslassventile 6 zugeordnet. Die Anzahl der Zylinder 2 sowie der Einlassventile 4 und der Auslassventile 6 ist als rein beispielhaft anzusehen und kann nahezu beliebig verändert werden.To the cylinders 2 lead respective inlet channels 3 , in each of which two intake valves 4 are arranged to supply air to the cylinders 2 to control in a conventional manner. From every cylinder 2 furthermore goes an exhaust duct 5 out, over the in the respective cylinder 2 generated exhaust gases are discharged. To control the exhaust gas removal from the cylinders 2 via the outlet channels 5 are every cylinder 2 two exhaust valves 6 assigned. The number of cylinders 2 and the intake valves 4 and the exhaust valves 6 is to be regarded as purely exemplary and can be changed almost arbitrarily.

An die Auslasskanäle 5 schließt sich eine Abgasleitung 7 an, in welcher in der mit "X" bezeichneten Strömungsrichtung nacheinander eine Turbine 8 eines Abgasturboladers 9, ein Partikelfilter 10 und ein Abgasrückführventil 11 angeordnet sind. Von der Abgasleitung 7 zweigt an dem Abgasrückführventil 11, also nach der Turbine 8, eine Abgasrückführleitung 12 ab, welche in einem Bereich vor einem Verdichter 13 des Abgasturboladers 9 in eine Einlassleitung 14 mündet. An die der Brennkraftmaschine 1 die zur Verbrennung erforderliche Luft zuführenden Einlassleitung 14 schließen sich die bereits oben genannten Einlasskanäle 3 an. Das Abgasrückführventil 11 kann sich auch an einer anderen geeigneten Stelle befinden, beispielsweise in einem mittleren Bereich der Abgasrückführleitung 12 oder an der Einmündung derselben in die Einlassleitung 14.To the outlet channels 5 closes an exhaust pipe 7 in which a turbine successively flows in the direction of flow indicated by "X" 8th an exhaust gas turbocharger 9 , a particle filter 10 and an exhaust gas recirculation valve 11 are arranged. From the exhaust pipe 7 branches to the exhaust gas recirculation valve 11 So after the turbine 8th , an exhaust gas recirculation line 12 which is in an area in front of a compressor 13 the exhaust gas turbocharger 9 in an inlet pipe 14 empties. To the internal combustion engine 1 the intake air required for combustion inlet pipe 14 close the already mentioned inlet channels 3 at. The exhaust gas recirculation valve 11 may also be located at another suitable location, for example in a central region of the exhaust gas recirculation line 12 or at the confluence thereof with the inlet conduit 14 ,

Dadurch, dass die Abgasrückführleitung 12 vor dem Verdichter 13 in die Einlassleitung 14 mündet, mündet sie in einen Bereich mit einem niedrigen Abgasdruck in die Einlassleitung 14, wodurch über die Abgasrückführleitung 12 eine äußere Rückführung von Abgas aus der Abgasleitung 7 in die Einlassleitung 14 mit einem niedrigen Druck durchgeführt werden kann, welche nachfolgend als Niederdruck-Abgasrückführung bezeichnet wird. Die Abgasrückführleitung 12 verläuft des weiteren durch einen Ladeluftkühler 15, in dem die rückgeführte Abgasmenge abgekühlt werden kann.Because of the exhaust gas recirculation line 12 in front of the compressor 13 in the inlet pipe 14 flows into an area with a low exhaust gas pressure in the inlet line 14 , whereby over the exhaust gas return line 12 an external return of exhaust gas from the exhaust pipe 7 in the inlet pipe 14 can be performed with a low pressure, which is hereinafter referred to as low-pressure exhaust gas recirculation. The exhaust gas recirculation line 12 further passes through a charge air cooler 15 , in which the recirculated exhaust gas amount can be cooled.

Neben der in 1 dargestellten äußeren Niederdruck-Abgasrückführung ist mit der Brennkraftmaschine 1 auch eine interne bzw. innere Abgasrückführung durchführbar, wozu in 2 ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Dabei sind die beiden Auslassventile 6 dargestellt, welche von einer Auslassnockenwelle 16 gesteuert werden, von welcher im vorliegenden Fall zwei auf die Auslassventile 6 wirkenden Nocken 17a und 17b dargestellt sind. Die Auslassnockenwelle 16 kann mittels eines in an sich bekannter Weise ausgeführten Nockenwellenverstellers 18 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 verdreht werden, um auf diese Weise ein früheren Öffnen und Schließen von wenigstens einem der Auslassventile 6 hervorzurufen, um auf diese Weise den inneren Restgasanteil im Brennraum des Zylinders 2 einzu schließen und eine innere Abgasrückführung durchzuführen. Da die restlichen abgebildeten Bauteile der Steuerung der beiden Auslassventile 6 für die Funktion der inneren Abgasrückführung nicht relevant sind, werden sie hierin nicht ausführlich beschrieben.In addition to the in 1 shown outer low-pressure exhaust gas recirculation is with the internal combustion engine 1 also an internal or internal exhaust gas recirculation feasible, including in 2 an embodiment is shown. Here are the two exhaust valves 6 shown which of an exhaust camshaft 16 controlled, of which in the present case two on the exhaust valves 6 acting cam 17a and 17b are shown. The exhaust camshaft 16 can by means of a well-known in a known manner camshaft adjuster 18 against a crankshaft, not shown, of the internal combustion engine 1 be twisted so as to allow earlier opening and closing of at least one of the exhaust valves 6 cause, in this way, the internal residual gas content in the combustion chamber of the cylinder 2 close and perform an internal exhaust gas recirculation. Since the remaining components pictured the control of the two exhaust valves 6 are not relevant to the exhaust gas recirculation function, they will not be described in detail herein.

Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung der inneren Abgasrückführung besteht darin, dass im vorliegenden Fall neben dem Nocken 17b zwei weitere, erheblich schmalere Nocken 19a und 19b angeordnet sind und es in an sich bekannter und daher nicht näher erläuterter Art und Weise möglich ist, auf einen dieser Nocken 19a oder 19b umzuschalten und dadurch ein früheres Öffnen des Auslassventils 6 zu erreichen.Another possibility for performing the internal exhaust gas recirculation is that in the present case, in addition to the cam 17b two more, considerably narrower cams 19a and 19b are arranged and it is possible in a manner known per se and therefore not explained in more detail on one of these cams 19a or 19b to switch over and thus earlier opening of the exhaust valve 6 to reach.

Durch eine geeignete Geometrie des Brennraums ist es möglich, bei der inneren Abgasrückführung den Drehimpuls bzw. Drall des Gasgemisches zu erhöhen, was beispielsweise durch eine Sitzabdeckung des Auslassventils 6 erreicht werden kann. Dadurch kann auch die Emission von Partikeln und Kohlenmonoxid verringert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Möglichkeiten der inneren Abgasrückführung dargestellt, es ist aber selbstverständlich auch möglich, auf eine der beiden Möglichkeiten zu verzichten.By a suitable geometry of the combustion chamber, it is possible to increase the angular momentum or swirl of the gas mixture in the internal exhaust gas recirculation, which for example by a seat cover of the exhaust valve 6 can be achieved. This can also reduce the emission of particles and carbon monoxide. In the illustrated embodiment, two possibilities of internal exhaust gas recirculation are shown, but it is of course also possible to dispense with one of the two options.

Im vorliegenden Fall ist lediglich die Auslassnockenwelle 16 dargestellt, es wäre jedoch auch alternativ oder insbesondere zusätzlich möglich, eine nicht dargestellte Einlassnockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung eines späteren Öffnens von wenigstens einem der beiden Einlassventile 4 zu verdrehen. Gegebenenfalls sind auch noch andere, bereits bekannte Formen der inneren Abgasrückführung anwendbar.In the present case, only the exhaust camshaft is 16 illustrated, but it would also alternatively or in particular additionally possible, not shown inlet camshaft relative to the crankshaft in the direction of a later opening of at least one of the two inlet valves 4 to twist. Optionally, other, already known forms of internal exhaust gas recirculation are applicable.

Mit der in 1 und 2 dargestellten Brennkraftmaschine 1 kann also sowohl eine innere als auch eine äußere Abgasrückführung durchgeführt werden, wodurch die jeweiligen Vorteile dieser beiden Abgasrückführmethoden kombiniert werden. Bei der inneren Abgasrückführung ergibt sich üblicherweise ein hoher Zündverzug, der zu einer schlechteren Verbrennung und damit zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 führt, wohingegen bei der äußeren, heißen Abgasrückführung eine bessere Zündung gegeben ist. Des weiteren ist es durch diese Konstruktion der Brennkraftmaschine 1 möglich, annähernd bei jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine 1 die Abgasrückführrate zu ändern, wodurch die fehlende Dynamik der Niederdruck-Abgasrückführung kompensiert wird.With the in 1 and 2 illustrated internal combustion engine 1 Thus, both an internal and an external exhaust gas recirculation can be performed, whereby the respective advantages of these two exhaust gas recirculation methods are combined. In the internal exhaust gas recirculation usually results in a high ignition delay, which leads to a worse combustion and thus to a poorer efficiency of the internal combustion engine 1 leads, whereas in the outer, hot exhaust gas recirculation better ignition is given. Furthermore, it is through this construction of the internal combustion engine 1 possible, almost every working cycle of the internal combustion engine 1 to change the exhaust gas recirculation rate, whereby the lack of dynamics of the low-pressure exhaust gas recirculation is compensated.

In dem Diagramm von 3 ist durch die mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete Linie die Abgasrückführrate der inneren Abgasrückführung über der Temperatur Tmot der Brennkraftmaschine 1 aufgetragen, wohingegen die mit 21 bezeichnete Linie die Menge des über die äußere Abgasrückführung rückgeführten Abgases über der Temperatur Tmot der Brennkraftmaschine 1 angibt. Es ist erkennbar, dass bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine 1, also insbesondere während des Kaltstarts derselben, ausschließlich eine innere Abgasrückführung durchgeführt wird, wobei die Abgasrückführrate der inneren Abgasrückführung mit zunehmender Temperatur Tmot der Brennkraftmaschine 1 abnimmt. Dagegen steigt die über die äußere Abgasrückführung rückgeführte Abgasmenge mit der Temperatur Tmot der Brennkraftmaschine 1, wobei es erst bei bestimmten Temperaturen sinnvoll ist, die äußere Abgasrückführung zu verwenden.In the diagram of 3 is by the reference numeral 20 designated line the exhaust gas recirculation rate of the internal exhaust gas recirculation over the Temperature T mot of the internal combustion engine 1 applied, whereas those with 21 designated line the amount of exhaust gas recirculated via the external exhaust gas recirculation over the temperature T mot of the internal combustion engine 1 indicates. It can be seen that at low temperatures of the internal combustion engine 1 , So especially during the cold start of the same, only an internal exhaust gas recirculation is performed, the exhaust gas recirculation rate of the internal exhaust gas recirculation with increasing temperature T mot of the internal combustion engine 1 decreases. By contrast, the amount of exhaust gas recirculated via the external exhaust gas recirculation increases with the temperature T mot of the internal combustion engine 1 , where it makes sense only at certain temperatures to use the external exhaust gas recirculation.

In 3 ist des weiteren erkennbar, dass bei bestimmten Temperaturen Tmot der Brennkraftmaschine 1 sowohl eine innere als auch eine äußere Abgasrückführung durchgeführt werden kann, was zu einer gemischten Temperatur der rückgeführten Abgasmenge führt.In 3 is further seen that at certain temperatures T mot of the internal combustion engine 1 Both an internal and an external exhaust gas recirculation can be performed, resulting in a mixed temperature of the recirculated exhaust gas amount.

Claims (7)

Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, zu dem wenigstens ein Einlasskanal führt und von dem wenigstens ein Auslasskanal ausgeht, wobei wenigstens ein die Luftzufuhr zu dem Zylinder über den Einlasskanal steuerndes Einlassventil und wenigstens ein die Abgasabfuhr aus dem Zylinder über den Auslasskanal steuerndes Auslassventil vorgesehen sind, wobei wenigstens eines der Auslassventile und/oder Einlassventile zum Durchführen einer inneren Abgasrückführung variabel ansteuerbar ist, wobei sich der Einlasskanal an eine Einlassleitung anschließt, und wobei sich an den Auslasskanal eine Abgasleitung anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Abgasrückführung durchführbar ist, indem von der Abgasleitung (7) eine Abgasrückführleitung (12) abzweigt, welche in einem Bereich mit einem niedrigen Abgasdruck in die Einlassleitung (14) mündet.Internal combustion engine having at least one cylinder to which at least one inlet channel leads and from which at least one outlet channel emanating at least one inlet valve controlling the air supply to the cylinder via the inlet channel and at least one outlet valve controlling the exhaust gas removal from the cylinder via the outlet channel at least one of the exhaust valves and / or intake valves for performing an internal exhaust gas recirculation is variably controllable, wherein the intake passage adjoins an intake pipe, and wherein the exhaust port is followed by an exhaust pipe, characterized in that an external exhaust gas recirculation is feasible by the exhaust pipe ( 7 ) an exhaust gas recirculation line ( 12 ), which in an area with a low exhaust gas pressure in the inlet line ( 14 ) opens. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) in einem sich in Strömungsrichtung der Ansaugluft vor einem Verdichter (13) eines Abgasturboladers (9) befindlichen Bereich in die Einlassleitung (14) mündet.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust gas recirculation line ( 12 ) in a flow direction of the intake air in front of a compressor ( 13 ) of an exhaust gas turbocharger ( 9 ) in the inlet line ( 14 ) opens. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) in Strömungsrichtung der Abgase nach einer Turbine (8) des Abgasturboladers (9) von der Abgasleitung (7) abzweigt.Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the exhaust gas recirculation line ( 12 ) in the flow direction of the exhaust gases after a turbine ( 8th ) of the exhaust gas turbocharger ( 9 ) from the exhaust pipe ( 7 ) branches off. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) durch einen Ladeluftkühler (15) verläuft.Internal combustion engine according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the exhaust gas recirculation line ( 12 ) by an intercooler ( 15 ) runs. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einer Kurbelwelle und mit wenigstens einer das wenigstens eine Auslassventil ansteuernden Auslassnockenwelle, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Abgasrückführung durch ein Verdrehen der Auslassnockenwelle (16) gegenüber der Kurbelwelle in Richtung eines früheren Öffnens und Schließens des wenigstens einen Auslassventils (6) durchführbar ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, comprising at least one crankshaft and at least one exhaust camshaft controlling the at least one exhaust valve, characterized in that the internal exhaust gas recirculation is controlled by a rotation of the exhaust camshaft ( 16 ) relative to the crankshaft in the direction of earlier opening and closing of the at least one exhaust valve (FIG. 6 ) is feasible. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, mit wenigstens einer das wenigstens eine Einlassventil ansteuernden Einlassnockenwelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassnockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung eines späteren Öffnens des wenigstens einen Einlassventils (4) verdrehbar ist.Internal combustion engine according to claim 5, having at least one inlet camshaft which activates the at least one inlet valve, characterized in that the inlet camshaft is movable relative to the crankshaft in the direction of later opening of the at least one inlet valve (FIG. 4 ) is rotatable. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einer das wenigstens eine Auslassventil ansteuernden Auslassnockenwelle, welche mehrere Nocken aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Nocken (17a, 17b) wenigstens ein zusätzlicher Nocken (19a, 19b) angebracht ist, wobei die innere Abgasrückführung durch ein Umschalten auf den zusätzlichen Nocken (19a, 19b) und ein damit verbundenes früheres Öffnen des wenigstens einen Auslassventils (6) durchführbar ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, comprising at least one exhaust camshaft controlling the at least one exhaust valve and having a plurality of cams, characterized in that on at least one of the cams ( 17a . 17b ) at least one additional cam ( 19a . 19b ), wherein the internal exhaust gas recirculation by switching to the additional cam ( 19a . 19b ) and an associated earlier opening of the at least one exhaust valve ( 6 ) is feasible.
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