DE102005057207B4 - Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur Reduktion des NOx- Ausstoßes bei einem derartigen Motor - Google Patents

Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur Reduktion des NOx- Ausstoßes bei einem derartigen Motor Download PDF

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Abstract

Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotor, mit wenigstens einem durch einen mit einer Kurbelwelle zusammenwirkenden Kolben (3) begrenzten, mit Brennstoff und Luft beaufschlagbaren Arbeitsraum (2), der wenigstens einen vorzugsweise durch den Kolben (3) steuerbaren Lufteinlass (4) und mehrere, durch unabhängig voneinander betätigbare Ventile (9, 10) steuerbare Auslässe für die bei der Verbrennung im Arbeitsraum entstehenden Verbrennungsprodukte aufweist, wobei wenigstens ein Auslass (8) mit einer Rezirkulationsleitung (18) verbunden ist, die zum Arbeitsraum (2) zurückführt, und wobei die Öffnungszeit jedes einem mit einer Rezirkulationsleitung (18) verbundenen Auslass (Rezirkulationsgasauslass 8) zugeordneten Ventils (10) in einem Kurbelwinkelbereich liegt, der vor der Aufsteuerung jedes vorgesehenen Lufteinlasses (4) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (2) jedes Zylinders (1) mit einem durch ein Ventil (24) steuerbaren Rezirkulationsgaseinlass (25) versehen ist, der mit der Rezirkulationsleitung (18) kommuniziert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitakt-Großdieselmotor, mit wenigstens einem durch einen mit einer Kurbelwelle zusammenwirkenden Kolben begrenzten, mit Brennstoff und Luft beaufschlagbaren Arbeitsraum, der wenigstens einen vorzugsweise durch den Kolben steuerbaren Lufteinschluss und mehrere durch unabhängig von einander betätigbare Ventile steuerbare Auslässe für die beider Verbrennung im Arbeitsraum entstehenden Verbrennungsprodukte aufweist, wobei wenigstens ein Aus-lass mit einer Rezirkulationsleitung verbunden ist, die zum Arbeitsraum zurückführt und wobei die Öffnungszeit jedes einem mit einer Rezirkulationsleitung verbundenen Auslass zugeordneten Ventils in einem Kurbelwinkelbereich liegt, der vor der Aufsteuerung jedes vorgesehenen Lufteinlasses beginnt und endet.
  • Eine Anordnung dieser Art ist aus der AT 006 339 U1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist jeder Zylinder mit einer Rezirkulationsleitung versehen, die direkt zu den Lufteinlassschlitzen des zugeordneten Zylinders führt. Wenn hierbei die Lufteinlassschlitze erst geöffnet werden, nachdem das Rezirkulationsgas-Auslassventil geschlossen ist, entweicht das in der Rezirkulationsleitung anstehende Rezirkulationsgas in die Ladeluftbereitstellungseinrichtung hinein, was dort zu unerwünschten Druckwellen führen kann. Außerdem erfolgt eine unkontrollierte Vermischung des Rezirkulationsgases mit der Ladeluft, was zu einem ungleichmäßigen Anteil an Rezirkulationsgas an der Gesamtfüllung und damit zu einer Beeinträchtigung der NOx-Reduktion führen kann. Um dem vorzubeugen muss bei der bekannten Anordnung mit einer in der genannten AT 006 339 U1 erwähnten Überschneidung der Öffnung des Rezirkulationsgas-Auslassventils und der Lufteinlass-schlitze gearbeitet werden. Dabei kann es jedoch zu einer Vermischung der aus dem Ar-beitsraum abströmenden Rezirkulationsgase mit frischer Luft kommen. Dies führt zu einer Erhöhung der O-2-Konzentration im Rezirkulationsgas und damit ebenfalls zu einer Beeinträchtigung der erwünschten NOx-Reduktion. Bei Motoren gattungsgemäßer Art ist zudem davon auszugehen, dass der Abgasauslass länger geöffnet ist als die Luft-einlassschlitze. Es besteht daher auch die Gefahr, dass das über die vom Kolben gesteuerten Einlassschlitze zugeführte, einen vergleichsweise hohen Druck aufweisende Rezirkulationsgas zumindest teilweise über den geöffneten Abgasauslass entweicht, was die NOx-Reduktion ebenfalls beeinträchtigen kann.
  • Aus der DE 198 49 914 ergibt sich ein Viertaktmotor mit Abgasrezirkulation. Dabei wird das aus dem Arbeitsraum entnommene Rezirkulationsgas in einem über alle Zylinder durchgehenden Rezirkulationsgassammler gesammelt und der Ladeluft stromaufwärts von einem allen Zylindern zugeordneten Ladeluftverteilerrohr gedrosselt beigemischt. Bei dieser bekannten Anordnung besitzen die Zylinder keine vom Kolben gesteuerten Lufteinlassschli-tze, sondern sind mit im Zylinderdeckel angeordneten Lufteinlassventilen versehen. Neben den Lufteinlassventilen sind im Zylinderdeckel auch Abgasauslass- und Rezirkulationsgasauslassventile vorgesehen. Der für die Anordnung von Ventilen zur Verfügung stehende Platz ist daher weitestgehend verbraucht.
  • Hier von ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor eingangs erwähnter Art so zu verbessern, dass eine gleichmäßige, hohe NOx-Reduktion erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Arbeitsraum jedes Zylinders mit einem durch ein Ventil steuerbaren Rezirkulationsgaseinlass versehen ist, der mit der Rezirkulationsleitung kommuniziert.
  • Diese Maßnahmen ermöglichen eine direkte Einspeisung des Rezirkulationsgases in die betroffenen Arbeitsräume. In vorteilhafter Weise kann dabei Rezirkulationsgas mit vergleichsweise hohem Druck benutzt werden, ohne die Bereitstellung von Ladeluft zu stören. Die Entnahme des Rezirkulationsgases kann daher in vorteilhafter Weise auch zu einem Zeitpunkt erfolgen, zudem im Arbeitsraum ein vergleichsweise hoher Druck vorhanden ist. Bei dem hier entnommenen Rezirkulationsgas handelt es sich daher in vorteilhafter Weise nicht lediglich um nach Vollendung der Verbrennung vorhandene Abgase, sondern um Verbrennungsgase, die noch brennbare Bestandteile enthalten und daher beim nächsten Takt die Selbstzündung beschleunigen und die Verbrennung verbessern können. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, dass das Rezirkula-tionsgaseinlassventil und das Rezirkulationsgasauslassventil abwechselnd als Einlass- bzw. Auslassventil benutzt werden können, wodurch die Temperaturbelastung dieser Ventile gesenkt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann der Beginn der Öffnungszeit des Rezirkulationsgaseinlasses zweckmäßig nach dem Ende der Öffnungszeit des Abgasauslasses liegen. Hierdurch wird vermieden, dass Rezirkulationsgas über den geöffneten Abgaslass entweichen kann.
  • Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass ein über alle Zylinder durchgehender Rezirkulationsgas-Sammelraum vorgesehen ist, an den der Rezirkulationsgasauslass jedes Zylinders über eine Stichleitung angeschlossen ist und von dem die Rezirkulationsleitung abgeht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Rezirkulationsleitung zuverlässig Rezirkulationsgas gespeist wird.
  • Vorteilhaft kann der Rezirkulationsgaseinlass jedes Zylinders mittels einer Stichleitung mit einem über alle Zylinder durchgehenden Rezirkulationsgasverteilerraum verbunden sein, in den die Rezirkulationsleitung einmündet. Hierdurch wird eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Arbeitsräume mit Rezirkulationsgas gewährleistet.
  • Zweckmäßig kann der Beginn der Öffnungszeit des Rezirkulationsgasauslasses vor dem Beginn der Öffnungszeit des Abgasauslass liegen. Hierbei wird ein besonders hoher Druck des Rezirkulationsgases erreicht, so dass dieses auch ohne zusätzliche Drucker-höhung direkt wieder in den Arbeitsraum eingeführt werden kann, nachdem der Abgas-ausstoß beendet ist. Es wäre aber auch denkbar, das Rezirkulationsgas zur Bewerk-stelligung eines sogenannten Booster-Effekts zusätzlich zu verdichten. Dabei ergibt sich eine für die NOx-Reduktion besonders günstige Druckerhöhung ohne Temperaturerhö-hung.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen sind in den restlichen Unter- und Nebenansprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung entnehmbar.
  • In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Zweitakt-Großdieselmotors mit erfindungsgemäßer Rezirkulationseinrichtung,
  • 2 ein der Anordung gemäß 1 zugeordnetes Diagramm der Öffnungszeiten der Ein- und Auslässe,
  • 3 eine schmatische Darstellung eines Zweitakt-Großdieselmotors mit einer weiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Rezirkulationseinrichtung,
  • 4 ein der Anordung gemäß 3 zugeordnetes Diagramm der Öffnungszeiten der Ein- und Auslässe und
  • 5 einen Schnitt durch den Zylinderdeckel eines Zylinders eins mit einer erfindungsgemäßen Rezirkulationseinrichtung versehenen Zweitakt-Großdieselmotors.
  • Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung sind Zweitakt-Großdieselmotoren, wie sie beispielsweise als Schiffsantriebe Verwendung finden. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Anordnungen sind an sich bekannt.
  • In den 1 und 3 ist ein Zylinder 1 eines derartigen Motors angedeutet, der in der Regel mehrere in Reihe angeordnete Zylinder aufweist. Jeder Zylinder 1 enthält einen Arbeitsraum 2, der nach unten durch einen in nicht näher dargestellter Weise über eine Kolbenstange, einen Kreuzkopf und eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle zusammenwirkenden, auf- und abbewegbaren Kolben 3 begrenzt wird. Im unteren Bereich des Zylinders 1 sind Lufteinlassschlitze 4 vorgesehen, die vom Kolben 3 überfahren und auf diese Weise auf- und abgesteuert werden. Die Lufteinlassschlitze 4 jedes Zylinders 1 kommunizieren mit einem zugeordneten Versorgungskanal 5, der an ein über alle Zylinder durchgehendes, mit Ladeluft beaufschlagbares Verteilerrohr 6 angeschlossen ist. Die Einlassschlitze 4 fungieren dementsprechend als Lufteinlässe, über die der Arbeitsraum 2 mit Verbrennungsluft beaufschlagbar ist.
  • Im Bereich des den Arbeitsraum 2 nach oben begrenzenden Zylinderdeckels sind eine nicht näher dargestellte Brennstoffeinspritzeinrichtung sowie ein Abgasauslass 7 und ein Rezirkulationsgasauslass 8 vorgesehen, denen jeweils ein Ventil 9 bzw. 10 zur Aufund Absteuerung zugeordnet ist. Die Ventile 9 bzw. 10 sind unabhängig voneinander, d. h. zeitverschieden betätigbar. Der lichte Querschnitt des Rezirkulationsgasauslasses 8 ist kleiner als der lichte Querschnitt des Abgasauslasses 7. Dementsprechend ist auch das Ventil 10 kleiner als das Ventil 9.
  • Der Abgasauslass 7 ist mit einem Abgaskanal 11 verbunden. Die Abgaskanäle 11 aller Zylinder sind an ein über alle Zylinder durchgehendes Abgassammelrohr 12 angeschlossen. Von diesem geht eine Abgasleitung 13 ab, welche die Turbine 14 eines Abgasturboladers mit Abgas versorgt. Die Turbine 14 treibt einen Kompressor 15 an, der über eine Ladeluftleitung 16 verdichtete Ladeluft in das Ladeluftverteilerrohr 6 einspeist. In der Ladeluftleitung 16 kann ein Ladeluftkühler 17 angeordnet sein.
  • Das die Turbine 14 verlassende Abgas wird in die Umgebung ausgestoßen. Um den NOx-Gehalt dieses Abgases möglichst gering zu halten, wird ein Teil des bei der Verbrennung in den Arbeitsräumen 2 entstehenden Gases direkt oder indirekt wieder zu den Arbeitsräumen 2 zurückgeführt (rezirkuliert). Die hierzu vorgesehene Rezirkulationseinrichtung enthält eine Rezirkulationsleitung 18, die von einem über alle Zylinder 1 durchgehenden Rezirkulationsgas-Sammelraum 19 abgeht, an den die Rezirkulationsgasauslässe 8 aller Zylinder 1 über jeweils eine Stichleitung 20 angeschlossen sind. Die Rezirkulationsleitung 18 führt über ein Behandlungsaggregat 21 zur Kühlung und/oder Reinigung und/oder Filterung des aus den Arbeitsräumen 2 entnommenen Rezirkulationsgases, bei dem es sich nicht um Abgas vom Abgasauslass 7, sondern um mittels des Rezirkulationsgasauslasses 8 noch während der Verbrennung entnommenes Verbrennungsgas handelt.
  • Das Rezirkulationsgas wird direkt in die Arbeitsräume 2 zurückgeführt. Hierzu ist der Arbeitsraum 2 jedes Zylinders 1 mit einem mittels einem zugeordneten Ventils 24 steuerbaren Rezirkulationsgaseinlass 25 versehen, über den das Rezirkulationsgas in den Arbeitsraum 2 einführbar ist. Die Rezirkulationsleitung 18 mündet hier in einen über alle Zylinder durchgehenden Rezirkulationsgas-Verteilerraum 26, an den die Rezirkulationsgaseinlässe 25 aller Zylinder 1 über eine jeweils zugeordnete Stichleitung 27 angeschlossen sind.
  • Der grundsätzliche Aufbau der Anordnungen gemäß 3 entspricht dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Anordnung gemäß 1. Bei der Anordnung gemäß 3 ist als Besonderheit gegenüber 1 ein der Rezirkulationsleitung 18 zugeordnetes Druckerhöhungsaggregat vorgesehen. Dabei handelt es sich um einen in die Rezirkulationsleitung 18 integrierten Kompressor 28, der hier mittels einer Abgasturbine 29 angetrieben wird. Das Druckerhöhungsaggregat ist dementsprechend im dargestellten Beispiel nach Art eines Abgasturboladers aufgebaut. Das zur Versorgung der Abgasturbine 29 benötigte Abgas wird von der Abgasleitung 13 abgezweigt. In 3 ist kein derartiges Druckerhöhungsaggregat vorgesehen.
  • Aus den 2 und 4 ergeben sich Anfang und Ende der Öffnungsvorgänge der jedem Arbeitsraum 2 zugeordneten Ein- und Auslässe, wobei die 2 der 1 und die 4 der 3 zugeordnet sind. In den genannten 2 und 4 sind die entstehenden Ein- und Auslassquerschnitte über der Zeit, die hier in Grad Kurbelwinkel dargestellt ist, aufgetragen, wobei die Kurve 30 den Einlassschlitzen 4, die Kurve 31 dem Abgasauslass 7, die Kurve 32 dem Rezirkulationsgasauslass 8 und die Kurve 33 dem Rezirkulationsgaseinlass 25 zugeordnet sind. Die vom Kolben 3 gesteuerten Einlassschlitze 4 sind in allen Fällen von etwa 40° Kurbelwinkel vor UT (unterer Totpunkt) bis 40° Kurbelwinkel nach UT offen. Der Abgasauslass 7 wird demgegenüber mit Vorlauf geöffnet und mit Nachlauf geschlossen, wie die Kurve 31 zeigt. Es ergibt sich dementsprechend eine lange Zeit, in welcher der Abgasauslass 7 und die Einlassschlitze 4 gleichzeitig geöffnet sind. Dabei gelangt zwangsläufig auch ein Teil der über die Einlassschlitze 4 zugeführten Luft in den Abgasauslass 7, wodurch das Abgas mit Luft verdünnt wird. Um dies beim Rezirkulationsgas zu vermeiden, wird der Rezirkulationsgasauslass 8 in allen Fällen bereits wieder geschlossen, noch be-vor die Einlassschlitze 4 geöffnet werden, wie die Kurve 32 zeigt. In keinem Fall ist die Kurve 32 der Kurve 30 ganz oder teilweise überlagert, sondern liegt immer komplett vor der Kurve 30, also in den dargestellten Beispielen vor 40° vor UT.
  • Erfindungsgemäß wird das Rezirkulationsgas, wie schon erwähnt, direkt in den Arbeitsraum 2 eingespeist. Zur Erzielung des dabei benötigten vergleichsweise hohen Drucks des Rezirkulationsgases kann die Öffnungszeit des Rezirkulationsgasauslasses 8, wie die Kurve 32 in 2 zeigt, komplett vor der durch die Kurve 31 verdeutlichten Öffnungszeit des Abgasauslasses 7 liegen. Dieser öffnet hier etwa 70° vor UT und schließt ca. 85° nach UT. Der Rezirkulationsgasauslass öffnet hier etwa 102° vor UT und ist bei 70° vor UT also bereits dann, wenn die Öffnung des Abgasauslasses 7 beginnt, bereits geschlossen. Die Öffnungszeit des Rezirkulationsgaseinlasses 25 liegt ebenfalls ganz außerhalb der Öffnungszeit des Abgasauslasses 7. Der Abgasauslass 7 schließt bei der Ausführung gemäß 1, 2 bei etwa 85° nach UT. Erst dann wird der Rezirkulationsgaseinlass 25 geöffnet. Die Öffnungszeit des Rezirkulationsgaseinlasses 25 erstreckt sich hier von etwa 85° nach UT bis etwa 115° nach UT, wie anhand der Lage der Kurve 33 in 2 erkennbar ist, und liegt somit ebenfalls ganz außerhalb der Öffnungszeit des Abgasauslasses 7.
  • Die aus 2 ersichtliche Steuerung der Ventile 9, 10 und 25 von Abgasauslass 7, Rezirkulationsgasauslass 8 und Rezirkulationsgaseinlass 25 führt zu keinerlei Überschneidungen der Öffnungszeiten des Rezirkulationsgasauslasses 8 und des Rezirkulationsgasauslasses 25 mit der Öffnungszeit des Abgasauslasses 8 und selbstverständlich auch mit der Öffnungszeit der Einlassschlitze 4. Hierdurch werden daher nicht nur eine Verdünnung des Rezirkulationsgases mit Luft vermieden, sondern auch ein Verlust von Rezirkulationsgas über den Abgasauslass 7. Außerdem stellt die frühe Öffnung des Rezirkulationsgasauslasses 8 sicher, dass ein hoher Rezirkulationsgasdruck erreicht wird, der ausreicht, um in der Rezirkulationsleitung 18 eine selbsttätige Strömung zu bekommen.
  • Bei der den 3 und 4 zugrunde liegenden Anordnung ist in der Rezirkulationsleitung 18 ein zusätzliches Druckerhöhungsaggregat in Form des Kompressors 28 vorgesehen. Infolgedessen ist es hier möglich, die Öffnungszeit des Rezirkulationsgasauslasses 8 später zu legen, so dass sich kurz vor der Öffnung der Einlassschlitze 4 eine Überschneidung mit der Öffnungszeit des Abgasauslasses 7 ergibt, wie anhand der Lage der Kurven 30, 31 und 32 in 4 erkennbar ist. Hierbei beginnt die Öffnung des Abgasauslasses 7 bei etwa 70° vor UT und endet bei etwa 85° nach UT. Die Einlassschlitze 4 sind, wie bei etwa allen Ausführungen von 40° vor UT bis 40° nach UT geöffnet. Der Rezirkulationsgasauslass 8 kann hier daher bis kurz vor 40° vor UT geöffnet sein. Die Öffnungszeit erstreckt sich hier von etwa 85° vor UT bis kurz vor 40° vor UT, beispielsweise 42° vor UT.
  • Die mit Hilfe des Kompressors 28 bewirkte Druckerhöhung des Rezirkulationsgases führt in vorteilhafter Weise im Arbeitsraum 2 zu einer Druckerhöhung ohne Temperaturerhöhung, was sich günstig auf die Reduzierung des NOx-Ausstoßes auswirkt. Zweckmäßig kann dem Kompressor 28 ein Kühler 21a nachgeordnet sein. Sofern in manchen Betriebsphasen eine Druckerhöhung mittels des Kompressors 28 nicht benötigt wird, kann dieser abgeschaltet werden, Für Fälle dieser Art kann eine in 3 durch eine unterbrochene Linie angedeutete Kurzschlussleitung 18a vorgesehen sein, die für den Normalbetrieb mit Kompressor 28 abgesperrt werden kann.
  • Der Rezirkulationsgasauslass mit zugehörigem Ventil 10 und der Rezirkulationsgaseinlass 25 mit zugehörigem Ventil 24 sind zweckmäßig identisch ausgebildet. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Steuerung so vorzunehmen, dass taktweise ein Wechsel von Auslassfunktion zu Einlassfunktion und umgekehrt stattfindet. Auf diese Weise wird die Temperaturbelastung der Ventile 10 und 24 weitestgehend vergleichsmäßigt und abgesenkt. Um die genannte Umsteuerung zu ermöglichen, sind die jeweils einem Rezirkulationsgaseinlass 25 zugeordneten Stichleitungen 27 durch jeweils eine Bypassleitung 34 mit einer zugeordneten, vom Rezirkulationsgasauslass 8 des zugehörigen Zylinders 1 abgehenden Stichleitung 20 verbunden. Am Anschluss der Bypassleitung 34 an die Stichleitungen 27 bzw. 20 ist jeweils ein als Zweiwegeventil ausgebildetes Schaltventil 35 angeordnet. Die Schaltventile 35 werden zum Wechsel der Ein- und Auslassfunktion so gesteuert, dass der Rezirkulationsgassammelraum 19 und Rezirkulationsgasverteilerraum 26 alternierend mit dem Auslass 8 bzw. Einlass 25 verbunden sind. In der in den 1 und 3 gezeichneten Stellung der Ventile 35 ergibt sich eine Rezirkulationsgasströmung vom Rezirkulationsgasauslass 8 zum Rezirkulationsgaseinlass 25.
  • Die Ventile 10 und 24 sind, wie oben schon erwähnt wurde, gleich. Ein zweckmäßiger Aufbau für ein derartiges Ventil ergibt sich aus 5. Diese zeigt einen Zylinderdeckel 36 mit zentral angeordnetem Abgasauslass 7 und daneben angeordnetem Rezirkulationsgasauslass 8. Auf der gegenüberliegenden Seite des Abgasauslasses 7 ist ein hier nicht dargestellter Rezirkulationsgaseinlass 25 vorgesehen. Das dem Rezirkulationsgasauslass 8 zugeordnete Ventil 10 entspricht im Aufbau einem an sich bekannten Startluft-Einlassventil. Dasselbe gilt natürlich auch für das Rezirkulationsgaseinlassventil 24. Der genannte Aufbau ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung bewährter Bauteile.
  • Das Ventil 10 enthält ein in eine dem Rezirkulationsgasauslass bzw. -einlass zugeordnete Bohrung des Zylinderdeckels 36 einsetzbares, büchsenförmiges Ventilgehäuse 37, das mittels eines Ventiltellers 38 verschließbar ist, der an einem Schaft 39 aufgenommen ist, der im Gehäuse 37 geführt ist und dessen rückwärtiges Ende einen mit Druckmittel bauaufschlagbaren Druckraum 40 verschließt. Durch Druckbeaufschlagung des Druckraums 40 mit einem Hydraulik- oder Pneumatikmedium kann der Ventilteller 38 vom zugeordneten Sitz des Gehäuses 37 abgehoben werden und umgekehrt. Der vom Schaft 39 durchgriffene Innenraum des Gehäuses 37 ist unterhalb der Schaftführung mit einer seitlichen Öffnung 41 versehen, an die jeweils die gewünschte Stichleitung 20 bzw. 27 anschließbar ist. Bei vom Sitz abgehobenen Ventilteller 38 ergibt sich, wie aus 5 ersichtlich ist, eine Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum 2 und der Öffnung 41, so dass Rezirkulationsgas aus dem Arbeitsraum 2 entnommen bzw. in diesen eingespeist werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zylinder
    2
    Arbeitsraum
    3
    Kolben
    4
    Einlassschlitze
    5
    Versorgungskanal
    6
    Verteilerrohr
    7
    Abgasauslass
    8
    Rezirkulationsgasauslass
    9
    Ventil
    10
    Ventil
    11
    Abgaskanal
    12
    Abgassammelrohr
    13
    Abgasleitung
    14
    Turbine
    15
    Kompressor
    16
    Ladeluftleitung
    17
    Ladeluftkühler
    18
    Rezirkulationsleitung
    18a
    Kurzschlussleitung
    19
    Rezirkulationsgassammelraum
    20
    Stichleitung
    21
    Behandlungsaggregat
    21a
    Kühler
    22
    Einmündung
    23
    Rückschlagventil
    24
    Ventil
    25
    Rezirkulationsgaseinlass
    26
    Rezirkulationsgasverteilerraum
    27
    Stichleitung
    28
    Kompressor
    29
    Abgasturbine
    30
    Kurve
    31
    Kurve
    32
    Kurve
    33
    Kurve
    34
    Bypassleitung
    35
    Schaltventil
    36
    Zylinderdeckel
    37
    Ventilgehäuse
    38
    Ventilteller
    39
    Schaft
    40
    Druckraum
    41
    Öffnung

Claims (15)

  1. Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotor, mit wenigstens einem durch einen mit einer Kurbelwelle zusammenwirkenden Kolben (3) begrenzten, mit Brennstoff und Luft beaufschlagbaren Arbeitsraum (2), der wenigstens einen vorzugsweise durch den Kolben (3) steuerbaren Lufteinlass (4) und mehrere, durch unabhängig voneinander betätigbare Ventile (9, 10) steuerbare Auslässe für die bei der Verbrennung im Arbeitsraum entstehenden Verbrennungsprodukte aufweist, wobei wenigstens ein Auslass (8) mit einer Rezirkulationsleitung (18) verbunden ist, die zum Arbeitsraum (2) zurückführt, und wobei die Öffnungszeit jedes einem mit einer Rezirkulationsleitung (18) verbundenen Auslass (Rezirkulationsgasauslass 8) zugeordneten Ventils (10) in einem Kurbelwinkelbereich liegt, der vor der Aufsteuerung jedes vorgesehenen Lufteinlasses (4) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (2) jedes Zylinders (1) mit einem durch ein Ventil (24) steuerbaren Rezirkulationsgaseinlass (25) versehen ist, der mit der Rezirkulationsleitung (18) kommuniziert.
  2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Öffnungszeit des Rezirkulationsgaseinlasses (25) nach dem Ende der Öffnungszeit des Abgasauslasses (7) liegt.
  3. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein über alle Zylinder (1) durchgehender Rezirkulationsgassammelraum (19) vorgesehen ist, an den der Rezirkulationsgasauslass (8) jedes Zylinders (1) über eine Stichleitung (20) angeschlossen ist und von dem die Rezirkulationsleitung (18) abgeht.
  4. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationsgaseinlass (25) jedes Zylinders (1) mittels einer Stichleitung (27) mit einem über alle Zylinder (1) durchgehenden Rezirkulationsgasverteilerraum (26) verbunden ist, in den die Rezirkulationsleitung (18) einmündet.
  5. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Öffnungszeit des Rezirkulaltionsgasauslasses (8) vor dem Beginn der Öffnungszeit des Abgasauslasses (7) liegt.
  6. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationsleitung (18) über wenigstens ein antreibbares Druckerhöhungsaggregat (28) führt.
  7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerhöhungsaggregat (28) mittels einer Abgasturbine (29) antreibbar ist.
  8. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Öffnungszeit des Rezirkulationsgasauslasses (8) im Bereich zwischen dem Beginn der Öffnungszeit des Abgasauslasses (7) und dem Beginn der Öffnungszeit jedes Lufteinlasses (4) liegt.
  9. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anfang und Ende der Öffnungszeit des Rezirkulationsgasauslasses (8) vor dem Beginn der Öffnungszeit des Abgasauslasses (7) liegen.
  10. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rezirkulationsleitung (18) wenigstens ein Behandlungsaggregat (21) zur Kühlung und/oder Reinigung und/oder Filterung des Rezirkulationsgases angeordnet ist.
  11. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur taktweisen Umschaltung der Rezirkulationsgasauslässe (8) und -einlässe (25) auf die jeweils andere Funktion vorgesehen ist.
  12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung Bypassleitungen (34) zwischen den den Rezirkulationsgasauslässen (8) und -einlässen (25) zugeordneten Stichleitungen (20, 27) aufweist und dass an den Anschlussstellen der Bypassleitungen (34) Schaltventile (35) vorgesehen sind.
  13. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Rezirkulationsgasauslässen (8) und -einlässen (25) zugeordneten Ventile (10, 24) jeweils ein in eine Bohrung eines Zylinderdeckels (36) einsetzbares Gehäuse (37) aufweisen, das eine seitliche Öffnung (41) enthält, an die eine zugeordnete Stichleitung (20 bzw. 27) anschließbar ist.
  14. Verfahren zur NOx-Reduktion bei einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennnzeichnet, dass aus dem Arbeitsraum (2) zur zumindest teilweisen Bildung des Rezirkulationsgases Verbrennungsgas entnommen wird, das beim nächsten Maschinentakt unabhängig von der Zufuhr von Ladeluft in den Arbeitsraum (2) zurückgeführt wird, nachdem der Abgasausstoß beendet ist, wobei das aus den Arbeitsräumen aller Zylinder (1) entnommene Rezirkulationsgas vereinigt und auf die Rezirkulationsgaseingänge der Zylinder (1) verteilt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entnahme und Zufuhr von Rezirkulationsgas taktweise zwischen zwei Ventilen hin- und hergewechselt wird.
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