DE102007011680A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102007011680A1
DE102007011680A1 DE102007011680A DE102007011680A DE102007011680A1 DE 102007011680 A1 DE102007011680 A1 DE 102007011680A1 DE 102007011680 A DE102007011680 A DE 102007011680A DE 102007011680 A DE102007011680 A DE 102007011680A DE 102007011680 A1 DE102007011680 A1 DE 102007011680A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
control device
exhaust
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102007011680A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007011680B4 (de
Inventor
Werner Kasper
Rolf Traub
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to DE102007011680A priority Critical patent/DE102007011680B4/de
Priority to US12/069,398 priority patent/US7941999B2/en
Publication of DE102007011680A1 publication Critical patent/DE102007011680A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007011680B4 publication Critical patent/DE102007011680B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/39Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with two or more EGR valves disposed in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Abgasturbolader (2), welcher einen Verdichter (3) sowie eine Turbine (4) umfasst, mit einer Ladeluftleitung (5) zur Zuführung von verdichteter Luft zur Brennkraftmaschine (1), mit einer ersten Zylindergruppe (6), mit einer zweiten Zylindergruppe (7), welche nach dem Spenderzylinderprinzip arbeitet, mit einer Abgassammelleitung (8), welche einen ersten Abschnitt (9) zum Abgassammeln der ersten Zylindergruppe (6) sowie einen zweiten Abschnitt (10) zum Abgassammeln der zweiten Zylindergruppe (7) aufweist, mit einer ersten Abgasleitung (13), welche den ersten Abschnitt (9) der Abgassammelleitung (8) mit der Turbine (4) verbindet, mit einer Rückführungsleitung (11) zur Abgasrückführung aus dem zweiten Abschnitt (10) der Abgassammelleitung (8) in die Ladeluftleitung (5) und mit einer ersten Steuereinrichtung (12) zur Festlegung des Abgasstroms zwischen dem ersten (9) und zweiten Abschnitt (10) der Abgassammelleitung (8). Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Abgasleitung (13) eine zweite Steuereinrichtung (14) zur Festlegung des Abgasstroms angeordnet ist und in der Rückführungsleitung (11) eine dritte Steuereinrichtung (15) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung, mit einer ersten und einer zweiten Zylindergruppe, wobei letztere nach dem Spenderzylinderprinzip arbeitet, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechend angepasstes Steuerungsverfahren hierfür.
  • Eine Brennkraftmaschine mit diesen Merkmalen ist aus der US 4 249 382 bekannt. In einer ersten Ausführungsform ist eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern und einem Abgasturbolader dargestellt, wobei ein Zylinder als Spenderzylinder arbeit. Das Abgas der übrigen Zylinder wird in einem ersten Abschnitt der Abgassammelleitung zusammengefasst und über eine erste Abgasleitung unmittelbar der Turbine des Abgasturboladers zugeführt. Das Abgas des Spenderzylinders wird in einem zweiten Abschnitt der Abgassammelleitung zusammengefasst und unter Zwischenschaltung eines AGR-Kühlers in die Ladeluftleitung zurückgeführt. Bauartbedingt ist nur damit eine konstante Abgas-Rückführungsrate von 16% möglich.
  • Im weiteren Text werden die (Normal-)Zylinder als erste Zylindergruppe und der/die Spenderzylinder als zweite Zylindergruppe bezeichnet.
  • In einer zweiten Ausführungsform des zuvor genannten Stands der Technik umfassen die erste und die zweite Zylindergruppe die gleiche Anzahl von Zylindern. In Ergänzung zum ersten Ausführungsbeispiel ist an der Einmündungsstelle der Rückführung ein Rückschlagventil angeordnet und in der Rückführungsleitung ist eine Abzweigung zur ersten Abgasleitung vorgesehen. In dieser Abzweigleitung ist eine elektrische Steuereinrichtung angeordnet, über welche der Abgasstrom aus der Rückführungsleitung in die erste Abgasleitung festgelegt wird.
  • Bauartbedingt ist bei dieser Anordnung eine maximale Abgas-Rückführungsrate von 50% möglich. Auf Grund des höheren Abgasdrucks muss ein Spenderzylinder eine höhere Ausschubarbeit leisten, was wiederum einen höheren Kraftstoffverbrauch und eine höhere thermische Belastung bewirkt. Diese Anordnung entspricht einer Hochdruck-Abgasrückführung. Bei Abgas-Rückführungsraten von z. B. 20% werden bei dieser Anordnung 50% der Zylinder mit einen erhöhten Abgasgegendruck beaufschlagt, was sich ungünstig auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. In der Praxis wird daher versucht einen Kompromiss zwischen einerseits der erforderlichen Abgas-Rückführungsrate und damit der Zylinderzahl in der zweiten Zylindergruppe und andererseits dem Kraftstoffmehrverbrauch zu finden. Ein weiterer Nachteil der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform besteht darin, dass eine Abgas-Rückführungsrate von 0% nicht im gesamten Betriebsbereich darstellbar ist, beispielsweise wenn das Druckniveau in der Ladeluftleitung geringer ist als das Druckniveau in der zweiten Abgasleitung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und einer ersten und zweiten Zylindergruppe zu entwerfen, deren Abgas-Rückführungsrate von Null Prozent aus in einem großen Bereich einstellbar ist und dies bei einer möglichst geringen Zylinderzahl der zweiten Zylindergruppe.
  • Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und ein hierfür angepasstes Steuerungsverfahren nach Anspruch 7 gelöst.
  • Für große Abgas-Rückführungsraten, z. B. 50%, wird das Spenderzylinderkonzept mit einer Hochdruck-Abgasrückführung kombiniert. Hierzu umfasst die Brennkraftmaschine neben der aus dem Stand der Technik bekannten ersten Steuereinrichtung zur Festlegung des Abgasstroms zwischen den beiden Abschnitten der Abgassammelleitung eine zweite und eine dritte Steuereinrichtung. Die zweite Steuereinrichtung ist in der ersten Abgasleitung angeordnet, welche den ersten Abschnitt der Abgassammelleitung der ersten Zylindergruppe mit der Turbine des Abgasturboladers verbindet. Über die zweite Steuereinrichtung kann das Abgas der ersten Zylindergruppe aufgestaut werden. Deren Abgas strömt dann via erster Steuereinrichtung in den zweiten Abschnitt der Abgassammelleitung, in welche die zweite Zylindergruppe (Spenderzylinder) fördert, wodurch eine höhere Abgas-Rückführungsrate bewirkt wird. Die dritte Steuereinrichtung ist in der Rückführungsleitung angeordnet, welche den zweiten Abschnitt der Abgassammelleitung der zweiten Zylindergruppe mit der Ladeluftleitung verbindet. Über die dritte Steuereinrichtung kann die Rückführungsleitung verschlossen werden, d. h. es wird eine Abgas-Rückführungsrate von 0% eingestellt. Unter Steuereinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine elektrisch mechanisch oder pneumatisch betätigbare Stelleinrichtung zu verstehen, deren Stellung von einem elektronischen Motorsteuergerät über Kennfelder in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern, wie z. B. Drehzahl, Leistung oder Umgebungsbedingungen festgelegt wird. Unter Umgebungsbedingungen sind Barometerdruck, Ansauglufttemperatur und Betriebszustand der Brennkraftmaschine, hier: transiert oder stationär, gemeint.
  • Über die drei Steuereinrichtungen werden drei verschiedene Betriebsarten dargestellt. In der ersten Betriebsart wird eine Abgasführungsrate von 0% eingestellt und das Abgas der zweiten Zylindergruppe dem ersten Abschnitt der Abgassammelleitung zugeführt. Da nunmehr das gesamte Abgas für die Aufladung zur Verfügung steht, wird das Beschleunigungsverhalten der aufgeladenen Brennkraftmaschine verbessert, zum Beispiel bei einer Brennkraftmaschinen-Generatoranwendung im Fall einer Lastaufschaltung. In der zweiten Betriebsart wird eine Abgasrückführungsrate in einem Bereich von Null und kleiner einem Grenzwert eingestellt, wobei der Grenzwert sich aus dem Verhältnis der Zylinderzahl der zweiten Zylindergruppe zur Gesamtzylinderzahl der Brennkraftmaschine ergibt. Besitzt eine Brennkraftmaschine beispielsweise insgesamt sechzehn Zylinder und umfasst die erste Zylindergruppe dreizehn Zylinder sowie die zweite Zylindergruppe drei Zylinder, so berechnet sich der Grenzwert zu 19% Abgas-Rückführungsrate. In der Praxis wird diese Abgas-Rückführungsrate im Normalbetrieb oberhalb eines vorgebbaren Leistungswerts eingestellt, beispielsweise einem Mitteldruck von 6 bar. In der dritten Betriebsart wird eine Abgas-Rückführungsrate größer dem Grenzwert eingestellt, beispielsweise bis zu 50%. Die dritte Betriebsart ermöglicht den HCCI-Betrieb der Brennkraftmaschine.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist für eine Brennkraftmaschine in V-Bauweise vorgesehen, dass eine erste Zylinderreihe (A-Reihe) mit der ersten und zweiten Zylindergruppe bestückt ist und eine zweite Zylinderreihe (B-Reihe) ausschließlich mit der ersten Zylindergruppe bestückt ist. Bei dieser Ausführungsform ist dann die Abgassammelleitung der zweiten Zylinderreihe unmittelbar und ausschließlich mit der Turbine des Abgasturboladers über eine zweite Abgasleitung verbunden. Zur Verhinderung von Ungleichbelastung ist eine Ausgleichsleitung zwischen den beiden Abgasleitungen der beiden Zylinderreihen vorgesehen.
  • In einer alternativen Ausführungsform hierzu ist die Abgassammelleitung der zweiten Zylinderreihe über die zweite Abgasleitung mit der Turbine verbunden, wobei in der zweiten Abgasleitung eine vierte Steuereinrichtung zur Festlegung des Abgasstroms angeordnet ist, und die Abgassammelleitung der zweiten Zylinderreihe (B-Reihe) ist zusätzlich mit der Rückführungsleitung über eine Verbindungsleitung mit einer Drossel verbunden.
  • In den Zeichnungen sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel und
  • 3 ein Kennfeld.
  • Die 1 zeigt als Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist eine Brennkraftmaschine 1 in V-Anordnung mit einer ersten Zylinderreihe A1 bis A8 und einer zweiten Zylinderreihe B1 bis B8. Der ersten Zylinderreihe A1 bis A8 sind folgende Baugruppen zugeordnet: ein Abgasturbolader 2A mit einem Verdichter 3A und einer Turbine 4A, ein Ladeluftkühler 18, eine Ladeluftleitung 5A zur Zuführung von verdichteter Luft, eine Abgassammelleitung 8A umfassend einen ersten Abschnitt 9 und einen zweiten Abschnitt 10 und einen Schalldämpfer mit Partikelfilter 19A. Der zweiten Zylinderreihe B1 bis B8 sind folgende Baugruppen zugeordnet: ein Abgasturbolader 2B mit einem Verdichter 3B und einer Turbine 4B, der Ladeluftkühler 18, eine Ladeluftleitung 5B, eine Abgassammelleitung 8B und ein Schalldämpfer mit Partikelfilter 19B.
  • Die erste Zylinderreihe A1 bis A8 umfasst eine erste Zylindergruppe 6 und eine zweite Zylindergruppe 7. Zur ersten Zylindergruppe 6 gehören die Zylinder A1 bis A5, deren Abgas im ersten Abschnitt 9 der Abgassammelleitung 8A zusammengefasst wird. Zur zweiten Zylindergruppe 7 gehören die Zylinder A6 bis A8, deren Abgas im zweiten Abschnitt 10 der Abgassammelleitung 8A zusammengefasst wird. Die zweite Zylindergruppe 7 arbeitet nach dem Spenderzylinderprinzip. Über eine erste Abgasleitung 13 wird das Abgas der Turbine 4A des Abgasturboladers 2A zugeführt. Zur Abgasrückführung ist eine Rückführungsleitung 11 vorgesehen, welche stromab des Ladeluftkühlers 18 an den Einmündungsstellen A und B mit den Ladeluftleitungen 5A und 5B verbunden ist. in der Rückführungsleitung 11 ist ein Wärmetauscher 23 angeordnet. Die zweite Zylinderreihe B1 bis B8 umfasst ausschließlich Zylinder der ersten Zylindergruppe 6. Deren Abgas wird in der Abgassammelleitung 8B zusammengefasst und über eine zweite Abgasleitung 16 der Turbine 4B des Abgasturboladers 2B zugeführt. Die zweite Zylinderreihe B1 bis B8 leistet daher keinen Beitrag zur Abgasrückführung. Über eine Ausgleichleitung 17 wird ein Ausgleich der Abgasströme vor den Turbinen 4A bzw. 4B der beiden Abgasturbolader 2A und 2B erreicht.
  • Zur Festlegung der Abgas-Rückführungsrate sind drei Steuereinrichtungen mit den Bezugszeichen 12, 14 und 15 vorgesehen. Unter Steuereinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine elektrisch mechanisch oder pneumatisch betätigbare Stelleinrichtung zu verstehen, deren Stellung von einem elektronischen Motorsteuergerät über Kennfelder in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern, wie z. B. Drehzahl, Leistung oder Umgebungsbedingungen festgelegt wird. Unter Umgebungsbedingungen sind Barometerdruck, Ansauglufttemperatur und Betriebszustand der Brennkraftmaschine, hier: transiert oder stationär, gemeint. Die Steuereinrichtung 12 kann auch als Festblende ausgeführt sein, wodurch sich der konstruktive Aufwand verringert. Die weitere Erläuterung der 1 erfolgt in Verbindung mit der 3, welche ein Abgas-Rückführungskennfeld zeigt, bei dem auf der Abszisse die Motordrehzahl nMOT und auf der Ordinate die Leistung der Brennkraftmaschine 1 aufgetragen ist.
  • Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität:
    In einer ersten Betriebsart wird vom elektronischen Motorsteuergerät eine Abgasführungsrate AGRR von Null eingestellt, beispielsweise beim Hochlauf einer Brennkraftmaschinen-Generatoreinrichtung, welche als Notstromaggregat vorgesehen ist. In der ersten Betriebsart ist die erste Steuereinrichtung 12 deaktiviert, wodurch das Abgas ungehindert aus dem zweiten Abschnitt 10 in den ersten Abschnitt 9 der Abgassammelleitung 8A strömt. Die zweite Steuereinrichtung 14 ist ebenfalls deaktiviert, so dass das Abgas aus der Abgassammelleitung 8A der ersten Zylinderreihe A1 bis A8 ungehindert zur Turbine 4A des Abgasturboladers 2A strömt. Die dritte Steuereinrichtung 15 ist ebenso deaktiviert, wodurch die Rückführungsleitung 11 verschlossen ist.
  • In einer zweiten Betriebsart wird vom elektronischen Motorsteuergerät eine Abgasrückführungsrate AGRR in einem Bereich größer Null und kleiner einem Grenzwert GW eingestellt (0 ≤ AGRR ≤ GW). Der Grenzwert GW ergibt sich aus dem Verhältnis der Zylinderzahl der zweiten Zylindergruppe 7 zur Gesamtzylinderzahl. Für das in der 1 dargestellte Beispiel ergibt sich daher ein Grenzwert von 19%. Eine Abgas-Rückführungsrate AGRR größer Null und kleiner als der Grenzwert GW wird dann eingestellt, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem vorgebbaren Leistungs- und Drehzahlbereich befindet. In der 3 ist dieser Bereich mit den Motordrehzahl-Eckwerten nLL sowie nNENN und mit den Leistungseckwerten L1, L2 und L3 schraffiert dargestellt. In der zweiten Betriebsart ist die zweite Steuereinrichtung 14 deaktiviert, so dass das Abgas aus dem ersten Abschnitt 9 der Abgassammelleitung 8A ungehindert zur Turbine 4A des Abgasturboladers 2A strömt. Die dritte Steuerungseinrichtung 15 ist aktiviert, wodurch das Abgas ungehindert aus dem zweiten Abschnitt 10 der Abgassammelleitung 8A über die Rückführungsleitung 11 zu den Ladeluftleitungen 5A und 5B geführt wird. Die erste Steuerungseinrichtung 12 wird in den kennfeldbestimmten Steuerungsbetrieb versetzt. Über die erste Steuerungseinrichtung 12 wird also der Abgas-Volumenstrom in den ersten Abschnitt 9 gesteuert und damit auch der zurückgeführte Abgas-Volumenstrom.
  • In einer dritten Betriebsart wird vom elektronischen Motorsteuergerät eine Abgasrückführungsrate AGRR größer als der Grenzwert GW eingestellt, dem so genannten HCCI-Betrieb (Homogenous Charge Compression Ignition). Im HCCI-Betrieb wird eine Abgas-Rückführungsrate von bis zu 50% eingestellt. In der 3 ist der HCCI-Betrieb wabenförmig unterhalb der Leistung L1 gekennzeichnet. In der dritten Betriebsart wird die zweite Steuereinrichtung 14 aktiviert, so dass die erste Abgasleitung 13 verschlossen ist und damit kein Abgas aus dem ersten Abschnitt 9 der Abgassammelleitung 8A zur Turbine 4A des Abgasturboladers 2A strömt. Die erste Steuereinrichtung 12 wird in den kennfeldbestimmten Steuerungsbetrieb versetzt. Über die erste Steuerungseinrichtung 12 wird der Abgas-Volumenstrom aus dem ersten Abschnitt 9 in den zweiten Abschnitt 10 der Abgassammelleitung 8A definiert. Die erste Zylindergruppe 6 trägt folglich zur Abgas-Rückführungsrate entsprechend der Stellung der ersten Steuereinrichtung 12 bei. Die dritte Steuereinrichtung 15 ist aktiviert, wodurch das Abgas aus der Rückführungsleitung 11 ungehindert zu den Ladeluftleitungen 5A und 5B strömt.
  • In der 1 ist gestrichelt eine Linie RM/RM eingezeichnet. Oberhalb dieser Trennungslinie RM/RM befinden sich – in Zeichnungsrichtung gesehen – diejenigen Baugruppen, welche zur Anwendung kommen, wenn die Erfindung anstelle bei einer Brennkraftmaschine 1 in V-Anordnung bei einer Brennkraftmaschine in Reihenbauweise verwendet werden soll. Für eine Brennkraftmaschine in Reihenanordnung sind dies die folgenden Baugruppen: der Abgasturbolader 2A mit Verdichter 3A sowie Turbine 4A, der Ladeluftkühler 18, die Ladeluftleitung 5A, die erste Zylindergruppe 6 mit den Zylindern A1 bis A5, die zweite Zylindergruppe 7 mit den Zylindern A6 bis A8, der erste Abschnitt 9 und zweite Abschnitt 10 der Abgassammelleitung 8A mit der ersten Steuereinrichtung 12, die erste Abgasleitung 13 mit der zweiten Steuereinrichtung 14, der Wärmetauscher 23 und die Rückführungsleitung 11 mit der dritten Steuereinrichtung 15. Für die Funktionalität gilt die obige Beschreibung der drei Betriebszustände.
  • Die 2 zeigt als Blockschaltbild die Erfindung in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gegenüber dem Blockschaltbild der 1 sind eine vierte Steuereinrichtung 20 und eine Verbindungsleitung 21 mit Drossel 22 ergänzt. Über die vierte Steuereinrichtung 20 kann die zweite Abgasleitung 16 angedrosselt werden, so dass das Abgas der zweiten Zylinderreihe, Zylinder B1 bis B8, über die Verbindungsleitung 21 und Drossel 22 zurückgeführt werden kann. In der Praxis werden die zweite Steuereinrichtung 14 und die vierte Steuereinrichtung 20 symmetrisch angesteuert. Durch diese Ausführungsform lässt sich in der dritten Betriebsart eine Abgas-Rückführungsrate größer 50% darstellen.
  • Die Vorteile der Erfindung sind:
    • – die Erfindung kann sowohl bei Brennkraftmaschinen in V-Anordnung als auch in Reihenanordnung verwendet werden;
    • – da in der ersten Betriebsart eine Abgas-Rückführungsrate von 0% darstellbar ist, wird das Beschleunigungsverhalten der Anordnung verbessert, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschinen-Generatoranwendung;
    • – es sind größere Abgas-Rückführungsraten einstellbar als sich aus dem Verhältnis der Zylinderanzahl der zweiten Zylindergruppe zur Gesamtzylinderzahl ergeben würde;
    • – die thermische Belastung und der Kraftstoff-Mehrverbrauch der Brennkraftmaschine bleiben trotz hoher Abgas-Rückführungsraten im unkritischen Bereich;
    • – durch die in einem grollen Bereich einstellbare Abgas-Rückführungsrate wird eine hohe Flexibilität erreicht.
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2A, 2B
    Abgasturbolader
    3A, 3B
    Verdichter
    4A, 4B
    Turbine
    5A, 5B
    Ladeluftleitung
    6
    erste Zylindergruppe
    7
    zweite Zylindergruppe
    8A, 8B
    Abgassammelleitung
    9
    erster Abschnitt der Abgassammelleitung
    10
    zweiter Abschnitt der Abgassammelleitung
    11
    Rückführungsleitung
    12
    erste Steuereinrichtung
    13
    erste Abgasleitung
    14
    zweite Steuereinrichtung
    15
    dritte Steuereinrichtung
    16
    zweite Abgasleitung
    17
    Ausgleichsleitung
    18
    Ladeluftkühler
    19A, 19B
    Schalldämpfer mit Partikelfilter
    20
    vierte Steuereinrichtung
    21
    Verbindungsleitung
    22
    Drossel
    23
    Wärmetauscher (Abgas)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4249382 [0002]

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Abgasturbolader (2), welcher einen Verdichter (3) sowie eine Turbine (4) umfasst, mit einer Ladeluftleitung (5) zur Zuführung von verdichteter Luft zur Brennkraftmaschine (1), mit einer ersten Zylindergruppe (6), mit einer zweiten Zylindergruppe (7), welche nach dem Spenderzylinderprinzip arbeitet, mit einer Abgassammelleitung (8), welche einen ersten Abschnitt (9) zum Abgassammeln der ersten Zylindergruppe (6) sowie einen zweiten Abschnitt (10) zum Abgassammeln der zweiten Zylindergruppe (7) aufweist, mit einer ersten Abgasleitung (13), welche den ersten Abschnitt (9) der Abgassammelleitung (8) mit der Turbine (4) verbindet, mit einer Rückführungsleitung (11) zur Abgasrückführung aus dem zweiten Abschnitt (10) der Abgassammelleitung (8) in die Ladeluftleitung (5) und mit einer ersten Steuereinrichtung (12) zur Festlegung des Abgasstroms zwischen dem ersten (9) und zweiten Abschnitt (10) der Abgassammelleitung (8), dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Abgasleitung (13) eine zweite Steuereinrichtung (14) zur Festlegung des Abgasstroms angeordnet ist und in der Rückführungsleitung (11) eine dritte Steuereinrichtung (15) angeordnet ist.
  2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine (1) in V-Bauweise eine erste Zylinderreihe (A1...A8) mit Zylindern der ersten Zylindergruppe (6) und zweiten Zylindergruppe (7) bestückt ist und eine zweite Zylinderreihe (B1...B8) ausschließlich mit der ersten Zylindergruppe (6) bestückt ist.
  3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgassammelleitung (8) der zweiten Zylinderreihe (B1...B8) unmittelbar mit der Turbine des Abgasturboladers über eine zweite Abgasleitung (16) verbunden ist.
  4. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasleitung (16) mit der Turbine (4B) eines zweiten Abgasturboladers (2B) verbunden ist und eine Ausgleichsleitung (17) die erste (13) und zweite Abgasleitung (16) stromab der zweiten Steuereinrichtung (14) verbindet.
  5. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgassammelleitung (8) der zweiten Zylinderreihe (B1...B8) über die zweite Abgasleitung (16) mit der Turbine (4B) des zweiten Abgasturboladers (2B) verbunden ist, in der zweiten Abgasleitung (16) eine vierte Steuereinrichtung (20) zur Festlegung des Abgasstroms angeordnet ist und die Abgassammelleitung (8) der zweiten Zylinderreihe (B1...B8) zusätzlich mit der Rückführungsleitung (11) über eine Verbindungsleitung (21) mit Drossel (22) verbunden ist.
  6. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführungsleitung (11) ein Wärmetauscher (23) stromauf der dritten Steuereinrichtung (15) angeordnet ist.
  7. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1) mit den Merkmalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Betriebsart eine Abgasführungsrate (AGRR) von Null eingestellt wird (AGRR = 0), in einer zweiten Betriebsart eine Abgasrückführungsrate (AGRR) in einem Bereich größer Null und kleiner einem Grenzwert (GW) eingestellt wird (0 ≤ AGRR ≤ GW), wobei der Grenzwert (GW) sich aus dem Verhältnis der Zylinderzahl der zweiten Zylindergruppe (7) zur Gesamtzylinderzahl ergibt, und in einer dritten Betriebsart eine Abgasrückführungsrate (AGRR) größer dem Grenzwert (GW) eingestellt wird (AGR > GW).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Betriebsart die erste Steuereinrichtung (12) deaktiviert wird, wodurch das Abgas ungehindert aus dem zweiten Abschnitt (10) in den ersten (9) Abschnitt der Abgassammelleitung (8) strömt, die zweite Steuereinrichtung (14) deaktiviert wird, wodurch das Abgas aus dem ersten Abschnitt (9) der Abgassammelleitung (8) ungehindert zur Turbine (4A) strömt, und die dritte Steuereinrichtung (15) deaktiviert wird, wodurch die Rückführungsleitung (11) verschlossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Betriebsart die zweite Steuereinrichtung (14) deaktiviert wird, wodurch das Abgas aus dem ersten Abschnitt (9) der Abgassammelleitung (8) ungehindert zur Turbine (4A) strömt, die dritte Steuerungseinrichtung (15) aktiviert wird, wodurch das Abgas ungehindert aus dem zweiten Abschnitt (10) der Abgassammelleitung (8) ungehindert zur Ladeluftleitung (5) strömt, und die erste Steuerungseinrichtung (12) in den kennfeldbestimmten Steuerungsbetrieb versetzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Betriebsart die zweite Steuereinrichtung (14) aktiviert wird, die dritte Steuereinrichtung (15) aktiviert wird, wodurch das Abgas aus der Rückführungsleitung (11) ungehindert zur Ladeluftleitung (5) strömt, und die erste Steuereinrichtung (12) in den kennfeldbestimmten Steuerungsbetrieb versetzt wird.
DE102007011680A 2007-03-09 2007-03-09 Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE102007011680B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007011680A DE102007011680B4 (de) 2007-03-09 2007-03-09 Brennkraftmaschine
US12/069,398 US7941999B2 (en) 2007-03-09 2008-02-08 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007011680A DE102007011680B4 (de) 2007-03-09 2007-03-09 Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007011680A1 true DE102007011680A1 (de) 2008-09-11
DE102007011680B4 DE102007011680B4 (de) 2009-08-27

Family

ID=39678005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007011680A Expired - Fee Related DE102007011680B4 (de) 2007-03-09 2007-03-09 Brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7941999B2 (de)
DE (1) DE102007011680B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012142358A3 (en) * 2011-04-14 2013-03-07 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with improved fficiency
DE102013201710A1 (de) * 2013-02-01 2014-08-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine
CN104832320A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 通用电气公司 用于排气再循环的方法和系统以及车辆
DE102016113316A1 (de) 2015-07-21 2017-01-26 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine
DE102012205851B4 (de) * 2011-04-13 2017-06-22 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verbrennungsmotor
DE102016125285A1 (de) 2016-12-21 2018-02-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009100451A2 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Cummins, Inc. Apparatus, system, and method for efficiently operating an internal combustion engine utilizing exhaust gas recirculation
US8640457B2 (en) * 2009-10-13 2014-02-04 General Electric Company System and method for operating a turbocharged engine
US20110307127A1 (en) 2010-06-15 2011-12-15 Kendall Roger Swenson Method and system for controlling engine performance
US9080536B2 (en) * 2011-02-24 2015-07-14 General Electric Company Systems and methods for exhaust gas recirculation
US10253731B2 (en) 2011-03-03 2019-04-09 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for exhaust gas control
US20120222659A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 General Electric Company Methods and systems for an engine
US8555638B2 (en) 2011-04-14 2013-10-15 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with improved exhaust manifold
US8985088B2 (en) 2012-07-31 2015-03-24 General Electric Company Systems and methods for controlling exhaust gas recirculation
US10030617B2 (en) 2011-05-23 2018-07-24 General Electric Company Systems and methods for engine control
US9631569B2 (en) 2014-08-04 2017-04-25 General Electric Company System and method for controlling operation of an engine
US8944035B2 (en) 2011-06-29 2015-02-03 General Electric Company Systems and methods for controlling exhaust gas recirculation
US9145837B2 (en) * 2011-11-29 2015-09-29 General Electric Company Engine utilizing a plurality of fuels, and a related method thereof
US8938962B2 (en) 2012-01-31 2015-01-27 Caterpillar Inc. Exhaust system
US10012153B2 (en) 2012-08-15 2018-07-03 General Electric Company System and method for engine control
US9163586B2 (en) 2013-01-31 2015-10-20 Electro-Motive Diesel, Inc. Exhaust system having parallel EGR coolers
US9021785B2 (en) 2013-01-31 2015-05-05 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine system for increasing available turbocharger energy
US8931256B2 (en) 2013-01-31 2015-01-13 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine system with passive regeneration of a filter in EGR loop
US9644528B2 (en) 2013-01-31 2017-05-09 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine system with EGR over-pressure protection
US9790876B2 (en) * 2013-03-14 2017-10-17 Cummins Ip, Inc. Advanced exhaust gas recirculation fueling control
US9255552B2 (en) 2013-05-08 2016-02-09 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine system having dedicated donor cylinders for EGR
US9341123B2 (en) * 2013-05-31 2016-05-17 Electro-Motive Diesel, Inc. Exhaust system having EGR through compression valve
US9347367B2 (en) 2013-07-10 2016-05-24 Electro-Motive Diesel, Inc. System having dual-volute axial turbine turbocharger
CN104763557A (zh) * 2014-01-02 2015-07-08 电动内燃机公司 具有egr超压保护的发动机系统
US10221798B2 (en) 2015-12-01 2019-03-05 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for airflow control
US10036337B2 (en) * 2016-03-28 2018-07-31 General Electric Company Systems and method for exhaust gas recirculation
US10690092B2 (en) * 2018-04-12 2020-06-23 Caterpillar Inc. EGR system for compound turbocharged engine system
US11041437B2 (en) * 2018-12-14 2021-06-22 Transportation Ip Holdings, Llc Systems and methods for increasing power output in a waste heat driven air Brayton cycle turbocharger system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4249382A (en) 1978-05-22 1981-02-10 Caterpillar Tractor Co. Exhaust gas recirculation system for turbo charged engines
DE102004015108A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-20 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung
DE102005018221A1 (de) * 2005-04-20 2006-10-26 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1269973B (it) * 1993-07-20 1997-04-16 Mtu Friedrichshafen Gmbh Dispositivo per diminuire le sostanze nocive nel funzionamento di motori a combustione interna a piu' cilindri
JPH07293262A (ja) * 1994-04-27 1995-11-07 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ディーゼルエンジンのシーケンシャル過給装置
DE19960998C1 (de) * 1999-12-17 2001-02-15 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einrichtung zur Abgasrückführung
US7457708B2 (en) 2003-03-13 2008-11-25 Agilent Technologies Inc Methods and devices for identifying related ions from chromatographic mass spectral datasets containing overlapping components
DE102005024895A1 (de) * 2004-06-11 2006-01-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya Einlass- und Auslassvorrichtung für eine mehrzylindrige Kraftmaschine
US7165403B2 (en) * 2004-07-28 2007-01-23 Ford Global Technologies, Llc Series/parallel turbochargers and switchable high/low pressure EGR for internal combustion engines
US20060174621A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Kai Chen Two-turbocharger engine and method
US8297053B2 (en) * 2008-07-31 2012-10-30 Caterpillar Inc. Exhaust system having parallel asymmetric turbochargers and EGR
US8096124B2 (en) * 2008-09-30 2012-01-17 Caterpillar Inc. Exhaust system having parallel asymmetric turbochargers and EGR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4249382A (en) 1978-05-22 1981-02-10 Caterpillar Tractor Co. Exhaust gas recirculation system for turbo charged engines
DE102004015108A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-20 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung
DE102005018221A1 (de) * 2005-04-20 2006-10-26 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205851B4 (de) * 2011-04-13 2017-06-22 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verbrennungsmotor
WO2012142358A3 (en) * 2011-04-14 2013-03-07 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with improved fficiency
DE102013201710A1 (de) * 2013-02-01 2014-08-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine
DE102013201710B4 (de) 2013-02-01 2018-05-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit Spenderzylinderkonzept
CN104832320A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 通用电气公司 用于排气再循环的方法和系统以及车辆
EP2907991A1 (de) * 2014-02-12 2015-08-19 General Electric Company Abgasrückführungsverfahren und -system
US9476388B2 (en) 2014-02-12 2016-10-25 General Electric Company Method and systems for exhaust gas recirculation
CN104832320B (zh) * 2014-02-12 2019-09-06 通用全球采购有限责任公司 用于排气再循环的方法和系统以及车辆
DE102016113316A1 (de) 2015-07-21 2017-01-26 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine
DE102016125285A1 (de) 2016-12-21 2018-02-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
WO2018114027A1 (de) 2016-12-21 2018-06-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine mit abgasrückführung

Also Published As

Publication number Publication date
US20080216475A1 (en) 2008-09-11
US7941999B2 (en) 2011-05-17
DE102007011680B4 (de) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007011680B4 (de) Brennkraftmaschine
EP2108807B1 (de) Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102010043027B4 (de) Brennkraftmaschine
DE10296296T5 (de) Abgasrückführung mit Kondensationssteuerung
DE112009000075B4 (de) Lufteinlasssystem mit Rückführkreis, Verfahren zum Halten eines Druckunterschieds und Leistungssystem
DE102013105350B4 (de) Motor mit variablem kreisprozess
DE102018218665B4 (de) Sekundärlufteinspritzsystem
DE10152803A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung
DE102005039137A1 (de) Arbeitsfluidkreislauf für turboaufgeladenen Motor mit Abgasrückführung
DE102012207124B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, Einrichtung zur Steuerung- und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Verwendung der Einrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102014101028A1 (de) Verfahren und System zur Ventildiagnose am Ladeluftsystem
DE10306015A1 (de) Abgas-Rezirkulationssystem
DE102015120497B4 (de) Vorrichtung zum Herabkühlen einer Fahrzeugeinlasslufttemperatur und Verfahren, welches diese verwendet
DE102007045347A1 (de) Vorrichtung für die Ladeluftkühlung sowie Verfahren zur Ladeluftkühlung
DE102017006263A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
EP3417164B1 (de) Brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102019125118A1 (de) Verbrennungsmotorsystem und Verfahren zum Steuern desselben
DE102020119399A1 (de) Verfahren und system für eine nachbehandlungssteuerung
DE102016208208A1 (de) Verbrennungsmotor und Kraftfahrzeug
DE102012012730A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine
DE102017000312A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Dosiereinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102015008736A1 (de) Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Fahrzeugs sowie Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Betreiben dieser Antriebsvorrichtung
DE102011055273A1 (de) Verfahren zur Steuerung der Abgastemperatur einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
DE102015016369A1 (de) Ladeanordnung und Verfahren zu deren Betrieb
DE102010036592A1 (de) Vorrichtung zur Ladeluftkühlung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20141001