DE102005052496A1 - Internal combustion engine has exhaust gas turbocharger whereby medium load switching valve in second exhaust gas recirculation line is connected with high pressure side of compressor in operating condition - Google Patents

Internal combustion engine has exhaust gas turbocharger whereby medium load switching valve in second exhaust gas recirculation line is connected with high pressure side of compressor in operating condition Download PDF

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Abstract

Internal combustion engine has an exhaust gas turbocharger. The second exhaust gas recirculation line has a branching whereby medium load switching valve (12) in the second exhaust gas recirculation line (10) is connected with the high pressure side of the compressor (6) in an operating condition.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

Aus DE 102 44 535 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, bei dem eine vor dem Verdichter mündende und über einen Wärmetauscher führende, ventilgesteuerte Abzweigleitung im Abgastrakt vorgesehen ist, um eine Verringerung der Drehzahlschwankungen im Abgasturbolader sowie eine Stickoxidreduktion vor allem in Betriebszuständen mit kleinen Lasten bzw. Drehzahlen zu erreichen, bei denen aufgrund des geringen Ansaugdrucks im Ansaugtrakt eine die Abgasrückführung unterstützende Druckdifferenz herrscht.Out DE 102 44 535 A1 is an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, in which a front of the compressor and leading through a heat exchanger, valve-controlled branch line is provided in the exhaust tract to achieve a reduction in speed fluctuations in the exhaust gas turbocharger and a nitrogen oxide reduction, especially in operating conditions with small loads or speeds in which, due to the low intake pressure in the intake tract a pressure difference supporting the exhaust gas recirculation prevails.

Ferner ist aus US 6 899 090 B2 eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, bei der Abgas direkt über einen Abgaskühler mit Ladeluft gemischt dem Motor zu- bzw. über die Turbine des Abgasturboladers geführt sowie gegebenenfalls ein Teil des letzteren nach einer Abgasnachbehandlung ventilgesteuert abgezweigt und der Frischluft vor dem Verdichter zugeführt werden kann, damit in Betriebszuständen mit geringen Drücken die Dynamik des Abgasturboladers verbessert wird, während für Betriebszustände mit mittleren Drücken eine direkte Abgasrückführung zum Motor verwendet wird. Hierbei ist die Anbindung im Anschluß an die Abgasnachbehandlung relativ aufwendig und führt zu einer Verminderung des Drucks des darüber in den Ansaugtrakt rückgeführten Abgases.Furthermore, it is off US Pat. No. 6,899,090 B2 an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger known in the exhaust gas mixed directly with an intercooler with charge air to the engine or passed over the turbine of the exhaust gas turbocharger and possibly a part of the latter branched valve controlled after exhaust aftertreatment and the fresh air can be supplied to the compressor, Thus, in operating conditions with low pressures, the dynamics of the exhaust gas turbocharger is improved, while for operating conditions with medium pressures direct exhaust gas recirculation to the engine is used. Here, the connection following the exhaust aftertreatment is relatively expensive and leads to a reduction in the pressure of the exhaust gas recirculated into the intake tract.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine weniger aufwendige und einen geringeren Druckverlust bewirkende Anbindung für das zum Verdichter des Abgasturboladers rückgeführten Abgases ermöglicht.task The invention is therefore, an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger after to provide the preamble of claim 1, which is a less expensive and a lower pressure loss causing connection for the Compressor of the exhaust gas turbocharger recirculated exhaust gas allows.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved according to the features of claim 1.

Dementsprechend ist eine Brennkraftmaschine mit einem einen Verdichter und eine abgasbetriebene Turbine umfassenden Abgasturbolader im Ansaugtrakt vorgesehen, wobei dem Verdichter ein Ladeluftkühler nachgeschaltet ist, vom Abgastrakt eine erste Abgasrückführleitung an der Turbine und eine zweite ventilgesteuerte Abgasrückführleitung im Ansaugtrakt am Verdichter mündet, und wobei die zweite Abgasrückführleitung eine Abzweigung, die bei einem Betriebszustand mit mittlerer Last über ein Umschaltventil in der zweiten Abgasrückführleitung mit der Hochdruckseite des Verdichters vor dem Ladeluftkühler verbunden ist, aufweist. Hierdurch ergibt sich eine wenig aufwendige und einen geringeren Druckverlust bewirkende Anbindung für das zum Verdichter des Abgasturboladers rückgeführten Abgases.Accordingly is an internal combustion engine with a compressor and a compressor exhaust-driven turbine exhaust gas turbocharger in the intake system provided, wherein the compressor is followed by a charge air cooler, from Exhaust tract a first exhaust gas recirculation line at the turbine and a second valve controlled exhaust gas recirculation line in the intake tract at the compressor opens, and wherein the second exhaust gas recirculation line a branch, which in an operating condition with medium load via a switching valve in the second exhaust gas recirculation line with the high-pressure side of the compressor connected in front of the intercooler is, has. This results in a little expensive and a Lower pressure loss causing connection for the compressor of the exhaust gas turbocharger recirculated exhaust gas.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments of the invention are the following description and the dependent claims refer to.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The The invention will be described below with reference to the attached drawings schematically illustrated embodiment explained in more detail.

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader. 1 schematically shows an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger.

2 zeigt ein Druck/Drehzahl-Diagramm. 2 shows a pressure / speed diagram.

3 zeigt schematisch eine Reglereinheit für die Brennkraftmaschine. 3 schematically shows a control unit for the internal combustion engine.

4 zeigt schematisch ein Verdichterkennfeld 4 schematically shows a compressor map

Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt einen Motor 1, einen Diesel- oder Ottomotor, mit einem im Ansaugtrakt hiervon vorgesehenen Abgasturbolader 2, wobei letzterer eine Turbine 3 umfaßt, die von einem Abgasmassenstrom des Motors 1 angetrieben wird, der über eine Abgasrückführleitung 4 der Turbine 3 zugeführt wird. Die Turbine 3 des Abgasturboladers 2 ist über eine in einem (nicht dargestellten) Turboladergehäuse gelagerte Welle 5 mit einem Verdichter 6 verbunden, dem Ladeluft über einen eine (nicht dargestellte) gegebenenfalls verstellbare Dralldüse umfassenden Verdichtereinlaßkanal 7 zuführbar ist, wobei die Ladeluft nach Verdichtung über einen Verdichterauslaßkanal 8 mit einem Ladeluftkühler 9 nach dessen Verlassen den Zylindern des Motors 1 unter Ladedruck zugeführt wird.In the 1 illustrated internal combustion engine comprises a motor 1 , a diesel or gasoline engine, with an exhaust gas turbocharger provided in the intake tract thereof 2 the latter being a turbine 3 includes, that of an exhaust gas mass flow of the engine 1 is driven, which via an exhaust gas recirculation line 4 the turbine 3 is supplied. The turbine 3 the exhaust gas turbocharger 2 is via a shaft mounted in a (not shown) turbocharger housing 5 with a compressor 6 connected, the charge air via a (not shown) optionally adjustable swirl nozzle comprising compressor inlet channel 7 can be supplied, wherein the charge air after compression via a compressor outlet 8th with a charge air cooler 9 after leaving the cylinders of the engine 1 is supplied under boost pressure.

Ferner ist vorgesehen, daß vor der Turbine 3 Abgas über eine zweite Abgasrückführleitung 10 entnommen und über einen Abgaskühler 11 geführt wird, von wo der über die zweite Abgasrückführleitung 10 abgezweigte Abgasmassenstrom durch ein Umschaltventil 12 gesteuert entweder in den Verdichtereinlaßkanal 7, d.h. zur Niederdruckseite des Verdichters 6, oder in den Verdichterauslaßkanal 8, und zwar direkt nach dem Verdichteraustritt und vor dem Ladeluftkühler 9, eingeleitet wird. Die Menge des durch die Abgasrückführleitung rückgeführten Abgasmassenstroms wird dabei durch ein dem Abgaskühler 11 vor- oder nachgeschaltetes Steuerventil 13 gesteuert.It is further provided that in front of the turbine 3 Exhaust via a second exhaust gas recirculation line 10 taken and an exhaust gas cooler 11 is guided, from where the on the second exhaust gas recirculation line 10 branched exhaust gas mass flow through a switching valve 12 controlled either in the compressor inlet channel 7 ie to the low pressure side of the compressor 6 , or in the compressor outlet channel 8th , right after the compressor outlet and before the intercooler 9 , is initiated. The amount of exhaust gas mass flow recirculated through the exhaust gas recirculation line is determined by an exhaust gas cooler 11 upstream or downstream control valve 13 controlled.

Zusätzlich kann vorteilhafterweise eine mit einem steuerbaren Ventil 14 versehene Überführungsleitung 15 vorgesehen sein, die einen Abgasmassenstrom vor dem Abgaskühler 11 ab- und in den Ansaugtrakt nach dem Ladeluftkühler 9 einleitet, wobei an der Einleitstelle ein Mischer zum Mischen von Ladeluft und rückgeführtem Abgas vorgesehen sein kann. Hierdurch kann bei kaltem Motor 1 Abgas unter Umgehung des Abgaskühlers 11 und des Ladeluftkühlers 9 rückgeführt werden, um so die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen abzusenken.In addition, advantageously one with a controllable valve 14 provided transfer line 15 be provided, which has an exhaust gas mass flow upstream of the exhaust gas cooler 11 off and into the intake after the intercooler 9 initiates, wherein at the point of introduction a mixer for mixing charge air and recirculated exhaust gas can be provided. This can be when the engine is cold 1 Exhaust gas bypassing the exhaust gas cooler 11 and the intercooler 9 be recycled, so as to lower the hydrocarbon and carbon monoxide emissions.

Die Ventile 12, 13, 14 sind über eine Reglereinheit 16 in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine steuerbar.The valves 12 . 13 . 14 are via a control unit 16 controllable in dependence on the operating point of the internal combustion engine.

Gegebenenfalls kann dem Steuerventil 13 ein Partikelfilter 17 vorgeschaltet sein. Der Partikelfilter 17 sollte dabei zweckmäßigerweise möglichst nahe am Abgaskrümmer plaziert sein, so daß auch bei höheren Lastpunkten mit Abgasrückführung eine Teilregeneration möglich ist. Dabei sollte zusätzlich auch der Druckverlust über dem Partikelfilter 17 nicht zu groß sein, um daraus resultierende Emissions- und Kraftstoffverbrauchsnachteile minimal zu halten. Bei dem Partikelfilter 17 kann es sich um einen katalytisch beschichteten Partikelfilter handeln, um eine Versottung und Schäden am Verdichterrad zu vermeiden.Optionally, the control valve 13 a particle filter 17 be upstream. The particle filter 17 It should expediently be placed as close as possible to the exhaust manifold, so that partial regeneration is possible even at higher load points with exhaust gas recirculation. In addition, the pressure loss over the particulate filter should also be added 17 not be too large to minimize the resulting emissions and fuel economy penalties. At the particle filter 17 it may be a catalytically coated particulate filter to avoid sooting and damage to the compressor wheel.

Die Regeneration des Partikelfilters 17 sollte nach einem festgelegten Fahr- oder Zeitzyklus erfolgen, und zwar zweckmäßigerweise immer dann, wenn der Hauptpartikelfilter für das Abgas mit regeneriert wird. Dazu ist die Regeneration mit etwas Abgasrückführung vorzunehmen, wenn der Restsauerstoffgehalt im Abgas dies zuläßt. Die Regeneration sollte ferner dann vorgenommen werden, wenn die Ansteuerung des Steuerventils 13 in definierten Lastpunkten und Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck) einen Schwellwert überschreitet. Da die Ansteuerung des Steuerventils 13 eine Funktion des Druckverlustes der Abgasrückführungsstrecke ist, wird keine Differenzdrucküberwachung des Partikelfilters 17 notwendig.The regeneration of the particle filter 17 should be done after a specified driving or time cycle, and expediently whenever the main particulate filter for the exhaust gas is regenerated. For this purpose, the regeneration is carried out with some exhaust gas recirculation, if the residual oxygen content in the exhaust gas permits. The regeneration should also be made when the control of the control valve 13 exceeds a threshold value in defined load points and ambient conditions (temperature, pressure). Since the control of the control valve 13 a function of the pressure loss of the exhaust gas recirculation line is, no differential pressure monitoring of the particulate filter 17 necessary.

2 zeigt ein Diagramm, in dem auf der Ordinate der effektive Mitteldruck pme des Motors gegenüber der Drehzahl U auf der Abszisse im Bereich vom Leerlauf bis zur Maximaldrehzahl aufgetragen ist. Bei entsprechend niedriger Last vor dem Verdichter 6 und bis zu mittleren Drehzahlen unterhalb der Kurve A wird der über die zweite Abgasrückführleitung 10 abgezweigte Abgasmassenstrom in den Verdichtereinlaßkanal 7 eingeleitet (Niederdruck-Abgasrückführungsschleife). In höheren Teillastbereichen, d.h. oberhalb der Kurve A bis zur Kurve B, die den Bereich der Abgasrückführung begrenzt (Hochdruckabgasrückführungsschleife), wird dagegen der über die zweite Abgasrückführleitung 10 abgezweigte Abgasmassenstrom in den Verdichterauslaßkanal 8 eingeleitet. Die Kurve C, die den Vollastfall darstellt, begrenzt mit der Kurve B den Bereich ohne Abgasrückführung. 2 shows a diagram in which plotted on the ordinate, the effective mean pressure p me of the engine against the speed U on the abscissa in the range from idle to maximum speed. With correspondingly low load in front of the compressor 6 and up to average speeds below the curve A is the on the second exhaust gas recirculation line 10 diverted exhaust gas mass flow into the compressor inlet channel 7 initiated (low-pressure exhaust gas recirculation loop). In higher part load ranges, ie above the curve A to the curve B, which limits the range of the exhaust gas recirculation (high-pressure exhaust gas recirculation loop), on the other hand, via the second exhaust gas recirculation line 10 branched exhaust gas mass flow in the compressor outlet 8th initiated. The curve C, which represents the full load case, bounded by the curve B, the area without exhaust gas recirculation.

Wenn der über die zweite Abgasrückführleitung 10 abgezweigte Abgasmassenstrom in den Verdichtereinlaßkanal 7 eingeleitet wird, wird auch bei niedrigen Lastpunkten die Drehzahl des Abgasturboladers 2 hoch gehalten, so daß sich ein entsprechend schnelles Ansprechverhalten ergibt.If the via the second exhaust gas recirculation line 10 diverted exhaust gas mass flow into the compressor inlet channel 7 is initiated, even at low load points, the speed of the exhaust gas turbocharger 2 held high, so that there is a correspondingly fast response.

In diesem Fall, wie auch dann, wenn der über die zweite Abgasrückführleitung 10 abgezweigte Abgasmassenstrom in den Verdichterauslaßkanal 8 eingeleitet wird, wird eine verbesserte Kühlung erreicht, indem Abgas und Ladeluft zusammen durch den Ladeluftkühler 9 geleitet werden. Außerdem ergibt sich in beiden Fällen eine gute Durchmischung von Frischluft und zurückgeführtem Abgas infolge der entsprechend langen Mischstrecke.In this case, as well as when the on the second exhaust gas recirculation line 10 branched exhaust gas mass flow in the compressor outlet 8th initiated, improved cooling is achieved by exhaust gas and charge air together through the intercooler 9 be directed. In addition, in both cases results in a good mixing of fresh air and recirculated exhaust gas due to the correspondingly long mixing distance.

Die schematisch in 3 dargestellte Reglereinheit 16 benötigt lediglich eine einfache Regelstrategie, da keine parallele Abgasrückführung über eine Hochdruck/Hochdruck- und eine Hochdruck/Niederdruckstrecke (gemäß dem Bereich unterhalb der Kurve A von 2 bzw. zwischen den Kurven A, B von 2) vorgesehen ist, so daß die Reglerstruktur sowie die Kalibrierung der Regelparameter entsprechend einfach gestaltet werden kann. Entsprechend der gemessenen Motordrehzahl wird aus in Einheiten 18a, 18b gespeicherten hystereseartigen Luftmenge/Druck-Kennlinienfeldern für die Hochdruck/Niederdruck- bzw. Hochdruck/Hochdruckstrecke die obere und die untere Hysteresepunktmenge, d.h. die Punkte des Kennlinienfeldes bei der gemessenen Drehzahl auf dem oberen bzw. dem unteren Hystereseast, bestimmt und einer Einheit 19 zugeführt. Die Einheit 19 bestimmt anhand der gemessenen Luftmenge des Luftmassenstroms/Zeiteinheit, ob der Betrieb auf dem oberen oder unteren Hystereseast stattfindet und gibt ein dementsprechendes Signal an ein Reglerelement 20. Letzteres ist zweckmäßigerweise ein PID-Reglerelement und wird durch dieses Signal auf eine von zwischen zwei unterschiedlichen Regelungen entsprechend der Hochdruck/Niederdruck- bzw. Hochdruck/Hochdruck-Strecke geschaltet. Das Reglerelement 20 empfängt eingangsseitig ferner die Regelparameter und die Vorsteuerwerte, etwa Ist- und Sollwerte für Drehzahl und rückgeführte Abgasmenge, die für die Hochdruck/Niederdruck- bzw. Hochdruck/Hochdruckstrecke unterschiedlich sind. Gegebenenfalls kann sich an den auf die Vorsteuerwerte einwirkenden Ausgang des Reglerelements 20 noch eine Einheit 21 anschließen, die eine in Form einer Rampe zeitlich definierte und damit keine plötzliche Verstellung der Vorsteuerwerte über die Regelventile bewirkt.The schematic in 3 illustrated control unit 16 requires only a simple control strategy, since no parallel exhaust gas recirculation over a high pressure / high pressure and a high pressure / low pressure path (according to the area below the curve A of 2 or between the curves A, B of 2 ) is provided, so that the controller structure and the calibration of the control parameters can be designed according to simple. According to the measured engine speed is in units 18a . 18b stored hysteresis-type air quantity / pressure characteristic curves for the high pressure / low pressure or high pressure / high pressure section, the upper and lower Hysteresepunktmenge, ie the points of the characteristic field at the measured speed on the upper and the lower Hystereseast, determined and a unit 19 fed. The unit 19 determines, based on the measured air quantity of the air mass flow / time unit, whether the operation takes place on the upper or lower Hystereseast and outputs a corresponding signal to a controller element 20 , The latter is expediently a PID control element and is switched by this signal to one of between two different controls according to the high pressure / low pressure or high pressure / high pressure circuit. The regulator element 20 receives on the input side further the control parameters and the pilot control values, such as actual and set values for speed and recirculated exhaust gas amount, which are different for the high pressure / low pressure or high pressure / high pressure section. If necessary, the output of the controller element acting on the pilot control values can be used 20 another unit 21 connect, which causes a temporally defined in the form of a ramp and thus causes no sudden adjustment of the pilot control values via the control valves.

Das Umschaltventil 12 läßt sich ferner dazu verwenden, dynamische Pumpschläge, die zu mehreren aufeinanderfolgenden "Blubber"-Geräuschen, anschaulich als "Turkey's Race" bezeichnet, führen, zu vermeiden. Dies wird im Zusammenhang mit 4 näher erläutert, die ein Kennlinienfeld eines Abgasturboladers 2 zeigt, wobei auf der Ordinate das Gesamtdruckverhältnis auf der Ordinate gegenüber einem normierten Volumenstrom auf der Abszisse aufgetragen ist. Die Kurven K beziehen sich dabei auf konstante Drehzahlen des Abgasturboladers 2, während die Kurven W Linien gleichen Wirkungsgrades darstellen.The changeover valve 12 can also be used to avoid dynamic pump strokes that lead to several consecutive "blubber" sounds, clearly referred to as "Turkey's Race". This is related to 4 explained in more detail, which is a characteristic field of an exhaust gas turbocharger 2 shows, on the ordinate, the total pressure ratio on the ordinate against a normalized volume flow is plotted on the abscissa. The curves K refer to constant speeds of the exhaust gas turbocharger 2 while the curves W represent lines of equal efficiency.

Wenn bei Vollast bei niedriger Drehzahl und hohem Druckverhältnis entsprechend Punkt ➀ ein schnelles Auskuppeln bzw. eine Rücknahme des Gaspedals erfolgt, wandert der Betriebspunkt von Punkt ➀ zu Punkt ➁ entlang einer Kurve K. Der Luftmassenstrom bricht zusammen, aber der Druck bleibt vorerst aufgebaut, so daß es zu dynamischen Pumpschlägen kommt, die man aus Komfortgründen vermeiden möchte. Detektieren kann man den Beginn hiervon über hohe Fluktuationen im Massenstrom etwa mittels eines Heißfilmluftmassensensors.If at full load at low speed and high pressure ratio accordingly Point ➀ a quick disengagement or a return of the accelerator pedal, the operating point of point ➀ increases Point ➁ along a curve K. The air mass flow breaks together, but the pressure remains for the time being, so that it too dynamic pumping strokes that you avoid for reasons of comfort would like to. One can detect the onset of this by means of high fluctuations in the mass flow for example by means of a hot film air mass sensor.

Vermeiden kann man die dynamischen Pumpschläge dadurch, daß etwa über das Umschaltventil 12 der Verdichterausgang mit dem Verdichtereingang, d.h. von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite, bei durch das Umschaltventil 12 geschlossener Abgasrückführleitung 10 kurzgeschlossen wird. Hierdurch sinkt der Ladedruck direkt ab (Betriebspunkt bewegt sich von Punkt ➁ zu Punkt ➂ ) und der Verdichter 6 pumpt nicht mehr. Die Schaltung dieses kurzzeitigen Betriebszustands ist in 4 zusätzlich skizziert. – Hierzu muß das Umschaltventil 12 entsprechend ausgestaltet sein, beispielsweise als 3/2- oder 3/3-Wegeventil, oder stattdessen kann man zwei 2/2-Wegeventile verwenden.You can avoid the dynamic pumping strokes in that about the switching valve 12 the compressor output to the compressor inlet, ie from the high pressure side to the low pressure side, by the switching valve 12 closed exhaust gas recirculation line 10 shorted. As a result, the boost pressure drops directly (operating point moves from point ➁ to point ➂) and the compressor 6 does not pump anymore. The circuit of this short-term operating state is in 4 additionally sketched. - For this purpose, the switching valve 12 be configured accordingly, for example as a 3/2-way or 3/3-way valve, or instead, you can use two 2/2-way valves.

Dabei kann man zwei Möglichkeiten vorsehen:
Wenn starke Luftmassenoszillationen gemessen werden, ist das Umschaltventil 12 entsprechend zu betätigen, oder
es wird prinzipiell bei schneller Laständerung in einem definierten Lastbereich das Umschaltventil 12 kurzeitig zum Kurzschließen von Hoch- und Niederdruckseite des Verdichters 6 geöffnet und geschlossen, so daß sich prinzipiell Pumpschläge vermeiden lassen.There are two possibilities:
When strong air mass oscillations are measured, the changeover valve is 12 to press accordingly, or
In principle, it is the changeover valve with a fast load change in a defined load range 12 Short term for shorting high and low pressure side of the compressor 6 open and closed, so that in principle can avoid pumping.

Dementsprechend eröffnet die Erfindung letztlich drei Betriebsmöglichkeiten, nämlich in höheren Teillastbereichen eine Abgasrückführung in den Hochdruckbereich des Ladelufttraktes, in niedrigen Lastbereichen eine Abgasrückführung in den Niederdruckbereich des Ladelufttraktes und eine Bypassschaltung zwischen Hoch- und Niederdruckbereich des Ladelufttraktes zur Verhinderung von schadensrelevanten Zuständen etwa bei Überschreiten der Pumpgrenze des Abgasturboladers 2.Accordingly, the invention ultimately opens up three operating possibilities, namely in higher part load ranges exhaust gas recirculation in the high pressure region of the charge air tract, in low load ranges exhaust gas recirculation into the low pressure region of the charge air tract and a bypass circuit between high and low pressure region of the charge air tract to prevent damage-relevant conditions such as exceeding the surge limit the exhaust gas turbocharger 2 ,

Claims (15)

Brennkraftmaschine mit einem einen Verdichter (6) und eine abgasbetriebene Turbine (3) umfassenden Abgasturbolader (2) im Ansaugtrakt, wobei dem Verdichter (6) ein Ladeluftkühler (9) nachgeschaltet ist, vom Abgastrakt eine erste Abgasrückführleitung (4) an der Turbine (3) und eine zweite ventilgesteuerte Abgasrückführleitung (10) im Ansaugtrakt am Verdichter (6) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abgasrückführleitung (10) eine Abzweigung, die bei einem Betriebszustand mit mittlerer Last überein Umschaltventil (12) in der zweiten Abgasrückführleitung (10) mit der Hochdruckseite des Verdichters (6) verbunden ist, aufweist.Internal combustion engine with a compressor ( 6 ) and an exhaust-powered turbine ( 3 ) exhaust gas turbocharger ( 2 ) in the intake tract, the compressor ( 6 ) a charge air cooler ( 9 ), from the exhaust tract a first exhaust gas recirculation line ( 4 ) on the turbine ( 3 ) and a second valve-controlled exhaust gas recirculation line ( 10 ) in the intake tract on the compressor ( 6 ), characterized in that the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) a branch which, in an operating state with medium load, corresponds to a switching valve ( 12 ) in the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) with the high-pressure side of the compressor ( 6 ) is connected. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abgasrückführleitung (10) über einen Abgaskühler (11) geführt ist, dem das Umschaltventil (12) nachgeschaltet ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) via an exhaust gas cooler ( 11 ), to which the changeover valve ( 12 ) is connected downstream. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der zweiten Abgasrückführleitung (10) eine ventilgesteuerte Überführungsleitung (15) nach dem Ladeluftkühler (9) in den Ansaugtrakt mündet.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that of the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) a valve-controlled transfer line ( 15 ) after the intercooler ( 9 ) opens into the intake tract. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungsleitung (15) vor dem Abgaskühler (11) abzweigt.Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the transfer line ( 15 ) in front of the exhaust gas cooler ( 11 ) branches off. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abgasrückführleitung (10) über ein Partikelfilter (17) führt.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) via a particle filter ( 17 ) leads. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (17) vor Ventilen (12, 13) der zweiten Abgasrückführleitung (10) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the particle filter ( 17 ) in front of valves ( 12 . 13 ) of the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (17) nahe am Abgaskrümmer angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized in that the particle filter ( 17 ) is arranged near the exhaust manifold. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung von der zweiten Abgasrückführleitung (10) vor dem Ladeluftkühler (9) in den Ansaugtrakt mündet.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the branch from the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) in front of the intercooler ( 9 ) opens into the intake tract. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckseite des Verdichters (6) mit seiner Niederdruckseite kurzschließbar ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the high-pressure side of the compressor ( 6 ) is short-circuited with its low-pressure side. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckseite des Verdichters (6) über das Umschaltventil (12) bei gleichzeitigem Absperren der zweiten Abgasrückführleitung (10) mit seiner Niederdruckseite kurzschließbar ist.Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the high-pressure side of the compressor ( 6 ) via the switching valve ( 12 ) with simultaneous shut-off of the second exhaust gas recirculation line ( 10 ) is short-circuited with its low-pressure side. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmassensensor vorgesehen ist, dessen Signal bei Überschreiten eines Schwellwerts das Kurzschließen kurzzeitig auslöst.Internal combustion engine according to claim 9 or 10, characterized characterized in that a Air mass sensor is provided, the signal when exceeded a threshold short triggers the short-circuiting. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei schneller Laständerung in einem vorbestimmten Lastbereich das Kurzschließen kurzzeitig auslösbar ist.Internal combustion engine according to claim 9 or 10, characterized characterized in that faster load change Short-circuiting in a predetermined load range for a short time triggered is. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reglereinheit (16) für die Drehzahl des Abgasturboladers (2) und die rückgeführte Abgasmenge vorgesehen ist, der für Hochdruck/Hochdruck-Betrieb und Hochdruck/Niederdruck-Betrieb des Abgasturboladers (2) nach unterschiedlichen Regelparametern regelt und hierzwischen umschaltbar ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that a control unit ( 16 ) for the speed of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) and the recirculated exhaust gas amount is provided, which for high pressure / high pressure operation and high pressure / low pressure operation of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) according to different control parameters and can be switched between them. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten der Reglereinheit (16) entsprechend der Bestimmung von Hochdruck/Hochdruck-Betrieb bzw. Hochdruck/Niederdruck-Betrieb vornehmbar ist.Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that the switching of the control unit ( 16 ) according to the determination of high pressure / high pressure operation or high pressure / low pressure operation is vornehmbar. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung von Hochdruck/Hochdruck-Betrieb bzw. Hochdruck/Niederdruck-Betrieb durch Auswahl einer oberen und einer unteren Hysteresepunktmenge bei gemessener Drehzahl aus gespeicherten hystereseartigen Luftmenge/Druck-Kennlinienfeldern und anhand der gemessenen Luftmenge vornehmbar ist.Internal combustion engine according to claim 14, characterized that the Determination of high pressure / high pressure operation or high pressure / low pressure operation by selecting an upper and lower hysteresis point set at measured speed from stored hysteresis-like air quantity / pressure characteristic fields and is vornehmbar based on the measured amount of air.
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