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Die Erfindung betrifft in erster Linie einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Zylinder, der einen durch einen reziprozierenden Kolben begrenzten, mit Sauerstoff enthaltendem Spülgas und Brennstoff beaufschlagbaren Arbeitsraum aufweist, der wenigstens einen Spülgaseinlass, wenigstens einen Brennstoffeinlass und wenigstens einen Abgasauslass aufweist, an den ein Auslasskanal anschließt, und mit einer Einrichtung zur Abgasrezirkulation, die die ein Teil des Abgases als Rezirkulationsgas direkt oder indirekt in den Arbeitsraum zurückführbar ist, wobei im Auslasskanal mittels des über den geöffneten Abgasauslass abströmenden Abgases ein Druckstoß erzeugt wird, und dass von wenigstens einem an einen Abgasauslass anschließenden Auslasskanal wenigstens ein Rezirkulationsgasauslass abgeht, der mittels eines zugeordneten Ventils verschließbar ist, wobei das Ventil den zugeordneten Rezirkulationsgasauslass im Bereich zwischen dem Anstieg und dem Abfall des vom Abgas im Auslasskanal erzeugten Druckstoßes freigibt. Die Erfindung betrifft ferner ein Auslassventilgehäuse für einen derartigen Verbrennungsmotor sowie einen für einen derartigen Verbrennungsmotor geeigneten Rezirkulationsgassammelbehälter.
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Die
DE 102 10 202 C1 zeigt einen Verbrennungsmotor eingangs erwähnter Art. Bei dieser bekannten Anordnung ist der Rezirkulationsgasauslass einem gerade verlaufenden Abschnitt des Auslasskanals zugeordnet. Das den gerade verlaufenden Abschnitt des Auslasskanals durchströmende Abgas besitzt über dem gesamten Strömungsquerschnitt praktisch dieselbe Geschwindigkeit. Eine Umlenkung des Abgases erfolgt hier erst am Eingang in die Abgassammelleitung. Die dem Rezirkulationsgas mitgegebene Energie ist daher nicht optimiert.
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Die
DE 103 31 187 A1 zeigt einen Zweitakt-Großdieselmotor, bei dem eine Rezirkulationsgasleitung von einer von der allen Zylindern zugeordneten Abgassammelleitung abgehenden, zu einer Turbine eines Abgasturboladers führenden Abgasleitung abgeht. Der in den Auslasskanälen jeweils erzeugte Druckstoß wird hier in der als Kessel wirkenden Abgassammelleitung weitgehend abgebaut. Das Rezirkulationsgas wird hier daher von der Energie der in den Abgaskanälen jeweils erzeugten Druckstöße nicht gezielt beaufschlagt und dementsprechend auch nicht optimal mit Energie versorgt. Außerdem kann das aus der Abgassammelleitung bzw. aus der hiervon abgehenden Abgasleitung abgezweigte Rezirkulationsgas bereits durch Spülgas verunreinigt sein, was im Hinblick auf die Reduzierung des NO
x-Ausstoßes unerwünscht ist.
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Ein Verbrennungsmotor mit ähnlichen Nachteilen ist aus der
DE 10 2005 063 377 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Rezirkulationsgas direkt aus der Abgassammelleitung abgezweigt.
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Die
US 6 431 128 B1 zeigt einen 4-Takt-Motor, bei dem nur im Teillastbetrieb eine Abgasrezirkulation stattfindet. Die Zylinder der bekannten Anordnung besitzen zwei Spülgaseinlässe und zwei Abgasauslässe, denen jeweils eine Auslassleitung zugeordnet ist, wobei nur von einer Auslassleitung ein Rezirkulationsgasauslass abzweigt, dem eine Regelklappe zugeordnet ist, die dazu dient, den Volumenstrom zu regulieren und bei Volllast ganz abzusperren. Bei Teillast ist die Regelklappe ganzzeitig geöffnet, so dass eine gezielte Nutzung nur der Druckspitzen der im zugeordneten Auslasskanal erzeugten Druckstöße unterbleibt.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den gattungsgemäßen Verbrennungsmotor eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass dem Rezirkulationsgas vergleichsweise viel Energie mitgegeben wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beim gattungsgemäßen Verbrennungsmotor der wenigstens eine Rezirkulationsgasauslass einem Umfangsbereich des zugehörigen Auslasskanals zugeordnet ist, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases größer als in anderen Umfangsbereichen ist.
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Hierdurch wird erreicht, dass das Abgas mit der höchsten, kinetischen Energie für Rezirkulationszwecke aus dem Auslasskanal abgezweigt wird. Dementsprechend ergibt sich praktisch eine Optimierung des Energiegehalts des rezirkulierten Abgases und damit der Wirkung des Druckstoßes. Da das Rezirkulationsgas hier vergleichsweise viel Energie mit auf den Weg bekommt, ist eine zuverlässige Durchströmung der Rezirkuliereinrichtung und Einspeisung in das Spülluftsystem bzw. den Arbeitsraum ohne zusätzliche Hilfsmaßnahmen gewährleistet. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass das gewonnene Rezirkulationsgas nicht durch Spülgas verunreinigt ist, so dass auch mit einer vergleichsweise kleinen Rezirkulationsgasmenge eine zuverlässige Absenkung des NOx-Ausstoßes erreichbar ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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So kann der Auslasskanal zweckmäßig einen Rohrkrümmer enthalten, wobei der Rezirkulationsgasauslass auf der Seite mit dem größten Krümmungsradius angeordnet ist. Die im Rohrkrümmer erfolgende Umlenkung des Abgases ergibt in vorteilhafter Weise ein Geschwindigkeitsprofil, wodurch die Verwirklichung der übergeordneten Maßnahmen besonders einfach bewerkstelligt werden kann.
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In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der Rezirkulationsgasauslass im Bereich des vom Abgasauslass abgewandten Endes des Rohrkrümmers angeordnet sein, wobei die Achse des eingangsseitigen Bereichs des Rezirkulationsgasauslasses in Richtung der Abgasströmung im benachbarten Auslasskanal angenähert ist. Hierdurch wird eine besonders gute Energieausnutzung erreicht.
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In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der Auslasskanal stromabwärts von der Abzweigung des Rezirkulationsgasauslasses mit einer Strömungsdrosseleinrichtung versehen sein. Hiermit lässt sich der statische Druck des Abgases erhöhen und damit die Wirkung des Druckstoßes noch verbessern.
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Vorteilhaft kann die Strömungsdrosseleinrichtung variabel ausgebildet sein. Dies ergibt in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, während der Entnahme von Rezirkulationsgas den statischen Druck zu erhöhen und diesen anschließend soweit abzusenken, dass der einer Spülung des Arbeitsraums entgegenwirkende Gegendruck eine ordnungsgemäße Spülung des Arbeitsraums nicht behindert.
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Eine weitere, besonders zu bevorzugende Maßnahme kann darin bestehen, dass das dem Rezirkulationsgasauslass zugeordnete Ventil als durch den in Auslassrichtung anstehenden Druck öffnendes Ventil ausgebildet ist. Ein derartiges Ventil arbeitet in vorteilhafter Weise selbsttätig und kann einfach nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet sein, was eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise gewährleistet.
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In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann vorgesehen sein, dass der Rezirkulationsgasauslass in einen mehreren Zylindern zugeordneten Rezirkulationsgassammelbehälter mündet, von dem wenigstens eine Rezirkulationsgasleitung abgeht. Der Rezirkulationsgassammelbehälter gewährleistet eine gleichmäßige Beaufschlagung der Rezirkulationsgasleitung mit Rezirkulationsgas.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Rezirkulationsgasleitung in eine mit wenigstens einem Spülgaseinlass kommunizierende, dem Verbrennungsmotor zugeordnete Spülgasversorgungseinrichtung mündet. Dabei reicht in vorteilhafter Weise die Energie des genutzten Druckstoßes aus, um das Rezirkulationsgas ohne zusätzliche Mittel auf seinem ganzen Weg bis zur Einmündung in die Spülgasversorgungseinrichtung voranzutreiben. Hierbei ergibt sich daher eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise.
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Eine andere Ausführung kann darin bestehen, dass jeder Arbeitsraum mit wenigstens einem Rezirkulationsgaseinlass versehen ist, dem eine mit Rezirkulationsgas beaufschlagbare Versorgungsleitung zugeordnet ist. Hierbei lässt sich in vorteilhafter Weise eine auf jeden Arbeitsraum individuell abgestellte Dosierung des Rezirkulationsgases erreichen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines mit einer Abgasrezirkuliereinrichtung versehenen Verbrennungsmotors, wobei das Rezirkulationsgas in die Spülgasversorgungseinrichtung eingespeist wird,
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2: eine Variante zu 1 mit einer direkten Einspeisung des Rezirkulationsgases in den Arbeitsraum über einen durch ein Ventil kontrollierbaren Einlass,
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3: eine Variante zu 2 mit einer direkten Einspeisung des Rezirkulationsgases in den Arbeitsraum über durch den reziprozierenden Kolben kontrollierte Einlässe,
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4: Diagramme mit über dem Kurbelwinkel aufgetragenen Druckverläufen und Strömungsquerschnitten,
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5: ein Beispiel für eine geneigte Anordnung des Rezirkuliergasauslasses,
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6: ein Beispiel für eine im Auslasskanal angeordnete, selbsttätig variable Strömungsdrosseleinrichtung und
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7: ein Beispiel für eine einen Rezirkuationsgassammelbehälter mit zugeordneten Anschlussstutzen umfassende Baugruppe.
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Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung sind Großdieselmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, wie sie als Antriebe für Schiffe oder stationäre Kraftwerksanlagen und dergleichen Verwendung finden. Den gezeigten Beispielen liegt ein Zweitakt-Großdieselmotor zugrunde. Dabei handelt es sich zwar um eine bevorzugte Anwendung. Die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt.
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Ein derartiger Motor enthält in der Regel mehrere Zylinder. In den 1 bis 3 ist jeweils ein derartiger Zylinder 1 gezeigt. Dieser enthält einen als Brennkammer fungierenden Arbeitsraum 2, der durch einen reziprozierenden, hier auf- und abgehend bewegten Kolben 3 begrenzt wird. Der Kolben 3 wirkt über übliche Übertragungselemente mit einer Kurbelwelle 4 zusammen. Der Arbeitsraum 2 wird bei jedem Arbeitstakt zur Bewerkstelligung eines Verbrennungsvorgangs mit Brennstoff und Spülgas, das Sauerstoff (O2) enthält, beaufschlagt. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden über einen Abgasauslass 5 ausgestoßen. Das Spülgas wird durch im unteren Bereich des Arbeitsraums 2 vorgesehene, über den Umfang verteilte, als Einlassschlitze ausgebildete Spülgaseinlässe 6 zugeführt, die vom auf- und abgehenden Kolben 3 auf- und abgesteuert werden. Die Spülgaseinlässe 6 werden durch zweckmäßig als Einlassschlitze ausgebildete Öffnungen gebildet.
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Die Gasfüllung des Arbeitsraums 2 wird durch den Kolben 3 verdichtet. Der Brennstoff wird durch eine im oberen Bereich des Arbeitsraums 2 angeordnete, lediglich schematisch angedeutete Einspritzeinrichtung 7 in die verdichtete Gasfüllung eingespritzt. Der Abgasauslass 5, der im oberen Bereich des Arbeitsraums 2 koaxial zu diesem angeordnet ist, ist mittels eines zugeordneten Auslassventils 8 kontrollierbar, das zum Auslassen des Abgases mittels einer zugeordneten Betätigungseinrichtung von seinem Sitz entfernt, d. h. abgehoben wird und umgekehrt.
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An den Abgasauslass 5 schließt sich ein rohrförmiger Auslasskanal 9 an, dessen auslassventilseitiger Bereich als Rohrkrümmer 10 ausgebildet sein kann. Dieser ist in der Praxis in ein auf einen den Arbeitsraum 2 nach oben begrenzenden, den Abgasauslass 5 enthaltenden Zylinderdeckel aufsetzbares, die dem Auslassventil 8 zugeordnete Antriebseinrichtung und Führungseinrichtung enthaltendes, hier nicht näher dargestelltes Auslass-Ventilgehäuse integriert.
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Die Abgaskanäle 9 mehrerer Zylinder 1 führen zu einem gemeinsamen Abgassammelbehälter 11. Zur Bereitstellung des Spülgases ist im dargestellten Beispiel ein Abgasturbolader 12 vorgesehen, dessen Turbine 12a mit dem Abgas aus dem Abgassammelbehälter 11 beaufschlagt wird, wie durch eine vom Abgassammelbehälter 11 abgehende Abgasleitung 13 angedeutet ist, und dessen Kompressor 12b Luft aus der Umgebung ansaugt und in einen mehreren Zylindern 1 zugeordneten Spülgassammelbehälter 14 pumpt, in den eine vom Kompressor 12b abgehende Ladeluftleitung 15 einmündet. In dieser ist im dargestellten Beispiel ein Ladeluftkühler 16 angeordnet. Eine andere Art oder Platzierung der Ladeluftkühlung wäre denkbar.
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Vom Spülgassammelbehälter 14 gehen den einzelnen Zylindern 1 zugeordnete Stichleitungen 17 ab, die mit den zylinderseitig vorgesehenen, zweckmäßig als Einlassschlitze ausgebildeten Spülgaseinlassen 6 kommunizieren. Hierzu kann eine als den Zylinder 1 umgebender, an eine zugeordnete Stichleitung 17 angeschlossener Ringraum ausgebildete Spülgasbox vorgesehen sein, von dem die die Spülgaseinlässe 6 bildenden Einlassschlitze abgehen. In 3 ist eine derartige Spülgasbox 18 angedeutet.
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In 4 unten ist durch die Kurve a der Verlauf des freien Strömungsquerschnittes im Bereich des Abgasauslasses 5 und durch die Kurve b der Verlauf des freien Strömungsquerschnittes im Bereich der die Spülgaseinlässe 6 bildenden Einlassschlitze in Abhängigkeit von der in °KW nach OT (Grad Kurbelwinkel nach oberem Totpunkt) angegebenen Bewegung des Kolbens 3 dargestellt. Die Öffnung des Auslassventils 8 erfolgt gemäß Kurve a bei 115° KW nach OT. Die Spülgaseinlässe 6 werden gemäß Kurve b bei 140° KW nach OT geöffnet. Vorausgesetzt dass das aus Kolben 3 und Kurbelwelle 4 gebildete Triebwerk im Wesentlichen symmetrisch ist, werden die Spülgaseinlässe 6 dabei beim Aufwärtshub des Kolbens 3 bei etwa 140° KW vor OT geschlossen. Die Schließung des Abgasauslasses 5, die oft nicht symmetrisch zum oberen Totpunkt gesteuert ist, erfolgt hier etwas später, so dass der Arbeitsraum 2 bei geöffnetem Abgasauslass 5 zuverlässig gespült wird. Dabei kann am Ende des Spülvorgangs eine kleine Menge Spülgas über den Abgasauslass 5 in den Abgaskanal 9 und damit in den Abgassammelbehälter 11 gelangen.
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Beim Öffnen des Auslassventils 8 verursacht das über den Abgasauslass 5 entweichende Abgas eine Druckerhöhung im Auslasskanal 9. In 4 oben ist in der Kurve c der Verlauf des Drucks im Auslasskanal 9 in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung, d. h. über dem Kurbelwinkel, aufgetragen. Hieraus ist ersichtlich, dass sich beim Öffnen des Auslassventils 8 der Druck im Auslasskanal 9 schlagartig erhöht. Dies führt zu einem eine oder mehrere Spitzen aufweisenden, bei etwa 115° KW nach OT beginnenden Druckstoß 19. Der Druckstoß 19 ist von vergleichsweise kurzer Dauer und erstreckt sich lediglich über etwa 20° KW. Der Druckstoß 19 ist dementsprechend noch vor dem Öffnen der Einlassschlitze 6 beendet. Gemäß 4 erfolgt die Beendigung bei etwa 135° KW nach OT. Die Öffnung der Spülgaseinlässe 6 würde in jedem Fall zu einer endgültigen Beendigung des Druckstoßes 19 führen.
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In der weiteren in 4 oben angegebenen Kurve d ist der Druckverlauf im Arbeitsraum 2 des Zylinders 1 über dem Kurbelwinkel aufgetragen. Da der Druck im Arbeitsraum 2 relativ hoch wird, gilt hier auf der dem Druck zugeordneten Abzisse für Kurve d ein anderer Maßstab als für Kurve c. In 4 oben schneiden sich zwar die Kurven c und d. Dies beruht jedoch nur auf dem unterschiedlichen Maßstab. Bei Verwendung gleicher Maßstäbe würden sich die Kurven c und d nicht oder allenfalls im Bereich des Druckstoßes 19 schneiden. Gemäß Kurve a ist das Auslassventil 8 ab etwa 135°KW nach OT ganz offen. Deshalb ist der Druck im Arbeitsraum 2 und im Auslasskanal 9 nach Beendigung des Druckstoßes 19 von etwa 150°KW nach OT bis 180°KW nach OT ungefähr gleich. Ab etwa 160°KW nach OT sind gemäß Kurve b die Spülgaseinlässe 6 ganz geöffnet. Dementsprechend ist der Druck im Arbeitsraum 2 und im Auslasskanal 9 nur wenig geringer als der Spülgasdruck.
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Ein Teil des Abgases wird zur Reduzierung des NOx-Ausstoßes in den Arbeitsraum 2 zurückgeführt, d. h. rezirkuliert. Bei diesem sog. Rezirkulationsgas soll es sich zur Vereinfachung der Steuerung und Gewährleistung einer exakten Dosierung um reines Abgas, d. h. nicht durch Spülgas verdünntes Abgas handeln. Zur Bewerkstelligung der genannten Rezirkulation von Abgas ist eine in den Figuren von 1 bis 3 als Ganzes mit 20 bezeichnete Rezirkulationseinrichtung vorgesehen. Diese ist in den 1 bzw. 2 bzw. 3 unterschiedlich ausgestaltet.
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In jedem Fall ist ein von dem an den Abgasauslass 5 anschließenden Auslasskanal 9 abgehender Rezirkulationsgasauslass 21 vorgesehen. Dieser ist mittels eines zugeordneten Ventils 22 verschließbar. Bei dem Rezirkulationsgasauslass 21 kann es sich um einen von dem den Abgaskanal 9 bildenden Rohr abzweigenden Rohrstutzen handeln, der einen dem Ventil 22 zugeordneten Sitz 23 enthält. Der den Rezirkulationsgasauslass 21 bildende Rohrstutzen mündet in einen mehreren Zylindern 1 zugeordneten Rezirkulationsgassammelbehälter 24, von dem eine Rezirkulationsleitung 25 abgeht, über die das Rezirkulationsgas direkt oder indirekt dem Arbeitsraum 2 zugeführt werden kann. Das Ventil 22 ist nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet, das durch den auf Seiten des Auslasskanals 9 anstehenden Drucks gegen eine Ventilfeder 22a selbsttätig öffnet. Diese ist so dimensioniert, dass es im Bereich der ansteigenden Flanke des Druckstoßes 19 öffnet und im Bereich der abfallenden Flanke des Druckstoßes 19 schließt.
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Das Ventil 22 befindet sich dementsprechend maximal zwischen 115° bis 135° KW nach OT im Öffnungszustand und wird bereits geschlossen, bevor die Einlassschlitze geöffnet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur unverdünntes, d. h. nicht durch Spülgas verdünntes Abgas für Rezirkulationszwecke abgezweigt wird. Zudem sorgt der Druckstoß 19 für eine hohe Energie des abgezweigten Rezirkulationsgases, das somit mit Hilfe dieser Energie zuverlässig rezirkuliert werden kann.
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Um die durch den Druckstoß 19 erzeugte statische Energie zu erhöhen kann im Auslasskanal 9 stromabwärts von der Abzweigung des Rezirkulationsgasauslasses 21 eine den Strömungsquerschnitt reduzierende Strömungsdrosseleinrichtung 26 vorgesehen sein. Zweckmäßig wird auch die kinetische Energie des den Druckstoß 19 verursachenden Abgases genutzt. Hierzu ist die durch den Rezirkulationsgasauslass 21 gebildete Abzweigung im Bereich der dem größeren Radius des den Auslasskanal 9 bildenden Rohrkrümmers 10 zugeordneten Seite angeordnet. Der Rezirkulationsgasauslass 21 geht dementsprechend in einem Bereich vom Auslasskanal 9 ab, wo die Strömungsgeschwindigkeit am höchsten ist.
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Die Nutzung der kinetischen Energie kann dadurch noch verbessert werden, dass der den Rezirkulationsgasauslass 21 bildende Rohrstutzen nicht, wie in den 1 bis 3 angedeutet, etwa rechtwinklig an den Auslasskanal 9 anschließt, sondern gemäß 5 hiergegen geneigt ist. In 5 ist die Achse des Rezirkulationsgasauslasses 21 gegenüber der Achse des benachbarten Bereichs des Auslasskanals 9 um einen spitzen Winkel von weit weniger als 90° geneigt und dementsprechend stark an die Strömungsrichtung im Auslasskanal 9 angenähert. Dies ergibt eine zuverlässige Strömungsteilung ohne nennenswerte Umlenkverluste, wie in 5 durch Strömungspfeile angedeutet ist. Hierbei kann vielfach auf eine Strömungsdrossel verzichtet werden. Selbstverständlich wäre es aber denkbar, diese Maßnahmen gleichzeitig vorzusehen.
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Die Strömungsdrosseleinrichtung kann, wie in den 1–3 angedeutet ist, als feststehende Querschnittseinschnürung ausgebildet sein. Diese ist dabei so zu dimensionieren, dass der einer Spülung des Arbeitsraums 2 entgegenwirkende Druck in einem akzeptablen Rahmen bleibt. Zweckmäßig kann die Strömungsdrosseleinrichtung jedoch auch variabel ausgebildet sein. Dabei kann eine mittels einer Stelleinrichtung einstellbare Anordnung oder eine selbsttätig sich einstellende Anordnung vorgesehen sein. Eine derartige variable Ausführung ist in 6 gezeigt.
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Dabei ist zur Bildung einer variablen Strömungsdrosseleinrichtung 26a eine entgegen der Kraft einer Feder 27 auslenkbare Klappe 28 vorgesehen, die im Bereich des Auslasskanals 9 gerade stromabwärts von der Abzweigung des Rezirkulationsgasauslasses 21, vorzugsweise im Bereich der Ecke zwischen dem Auslasskanal 9 und dem Rezirkulationsgasauslass 21, schwenkbar gelagert ist, wie durch eine Achse 29 angedeutet ist. Die Anordnung ist dabei so, dass die auf die Klappe 28 auftreffende Strömung des Abgases die Klappe 28 in den Auslasskanal 9 hineinverschwenkt, wodurch der freie Strömungsquerschnitt des Auslasskanals 9 verkleinert wird. Sobald der Druckstoß 19 vorüber ist und das Ventil 22 schließt, wodurch die Strömung im Rezirkulationsgasauslass 21 beendet wird, wird die Klappe 28 von der zugeordneten Feder 27 zurückgeholt, womit die vorher bewirkte Drosselung des Querschnitts des Auslasskanals 9 aufgehoben wird.
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Bei der Ausführung gemäß 1 wird das Rezirkulationsgas dem Spülgas beigemischt und zusammen mit diesem praktisch indirekt dem Arbeitsraum 2 zugeführt. Hierzu kann die vom Rezirkulationsgassammelbehälter 24 abgehende Rezirkulationsleitung 25 in den Spülgassammelbehälter 14 einmünden. Bei der Ausführung gemäß 1 ist die Rezirkulationsleitung 25 an die Ladeluftleitung 15 angeschlossen. Zur Einstellung des gewünschten Massedurchsatzes durch die Rezirkulationsleitung 25 ist in dieser ein einstellbares Dosierventil 30 angeordnet. Dieses folgt in der Zeichnung dem Ausgang aus dem Rezirkulationsgassammelbehälter 24, könnte aber auch an anderen Stellen der Rezirkulationsleitung 25 angeordnet sein.
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Im dargestellten Beispiel wird das Rezirkulationsgas, wie das oft der Fall ist, vor der Einleitung in die Ladeluftleitung 15 behandelt. Hierzu führt die Rezirkulationsleitung 25 über eine Behandlungseinrichtung. Diese enthält in 1 eine Reinigungsstation 31 zur Entfernung von Verunreinigungen, eine Kühleinrichtung 32 sowie einen Flüssigkeitsabscheider 33. Dabei kann es sich um mehrere, separate Stationen handeln. Die einzelnen Stationen können aber auch in ein einheitliches, die Behandlungseinrichtung bildendes Gerät integriert sein. Bei der dargestellten Ausführung genügt die in Folge der Nutzung des Druckstoßes 19 im Rezirkulationsgas enthaltene Energie, um das Rezirkulationsgas entlang der Rezirkulationsleitung 25 zu bewegen und in die Ladeluftleitung 15 einzuspeisen. Wo die Eigenenergie des Rezirkulationsgases hierfür nicht ausreicht, kann in der Rezirkulationsleitung 25 eine zusätzliche Pumpe zur Erhöhung des Drucks des Rezirkulationsgases vorgesehen sein.
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Die Ausführungen gemäß 2 und 3 unterscheiden sich von der Ausführung gemäß 1 z. B. dadurch, dass das Rezirkulationsgas direkt in den Arbeitsraum 2 eingeführt wird. Nachstehend wird daher nur noch auf diesen Unterschied eingegangen. Bei der Ausführung gemäß 2 ist der Arbeitsraum 2 in seinem oberen, dem Abgasauslass 5 benachbarten Bereich mit einem Rezirkulationsgaseinlass 34 versehen, der mittels eines zugeordneten Ventils 35 kontrollierbar ist. Dieses ist so steuerbar, dass es erst nach dem Schließen des Auslassventils 8 öffnet, so dass kein Rezirkulationsgas über den geöffneten Abgasauslass 5 verlorengehen kann. Die Menge des zugeführten Rezirkulationsgases wird hier durch die Öffnungszeit des Ventils 35 vorgegeben, das hier dementsprechend als Regulierventil fungiert.
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Dem Rezirkulationsgaseinlass 34 jedes Arbeitsraums 2 ist eine Versorgungsleitung 36 zugeordnet, die mit der vom Rezirkulationsgassammelbehälter 24 abgehenden Rezirkulationsleitung 25 kommuniziert. Hierzu ist in den dargestellten Beispielen gemäß 2 und 3 jeweils ein dem an die Rezirkulationsgasauslässe 21 der zugeordneten Zylinder 1 angeschlossenen Rezirkulationsgassammelbehälter 24 nachgeordneter, als Verteiler fungierender Rezirkulationsgaspuffer 37 vorgesehen, der durch die Rezirkulationsleitung 25 mit dem Rezirkulationsgassammelbehälter 24 verbunden ist und von dem den Rezirkulationsgaseinlässen 34 der zugeordneten Zylinder 1 zugeordnete Versorgungsleitungen 36 abgehen.
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Bei der Ausführung gemäß 3 ist der Arbeitsraum 2 mit durch den Kolben 3 steuerbaren, durch Bohrungen in der Zylinderwand gebildeten Rezirkulationsgaseinlässen 38 versehen. Diese sind in einem den die Spülgaseinlässe 6 bildenden Einlassschlitzen auslassventilseitig benachbarten Bereich angeordnet. Dabei sind zweckmäßig mehrere über den Umfang des Zylinders 1 verteilte Rezirkulationsgaseinlässe 38 vorgesehen, die mit einer umlaufenden Ringleitung 39 kommunizieren, in die hier die dem betreffenden Zylinder zugeordnete Versorgungsleitung 36 einmündet. Diese kann dabei zur Erzielung einer zuverlässigen Dosierung der zugeführten Rezirkulationsgasmenge mit einem Regulierventil 40 versehen sein.
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Zur Erhöhung der Energie des Rezirkulationsgases kann bei der Ausführung gemäß 2 und 3, wie das bei Anordnungen mit direkter Einspeisung des Rezirkulationsgases in den Arbeitsraum 2 zweckmäßig sein kann, eine in der Rezirkulationsleitung 25 angeordnete, bei 41 angedeutete Pumpe vorgesehen. Diese kann ähnlich wie der Kompressor eines Abgasturboladers aufgebaut und mittels einer mit Abgas beaufschlagbaren Turbine 42 antreibbar sein. Die Turbine 42 wird über eine von der Abgasleitung 13 abzweigende Abgas-Versorgungsleitung 43 mit Abgas versorgt. Diese ist zweckmäßig mit einem Regulierventil versehen. Es wäre natürlich auch denkbar, die Pumpe 41 und/oder eine andere Pumpe in der Rezirkulierleitung 25 mittels eines zugeordneten Elektromotors oder dergleichen anzutreiben. Die steuerbaren Komponenten des erfindungsgemäßen Rezirkuliersystems, wie Ventile, Pumpen, Klappen etc., können zweckmäßig mittels einer zentralen Steuereinrichtung, die auch programmierbar sein kann, automatisch und mit den augenblicklichen Betriebsbedingungen des Motors korrespondierend gesteuert werden.
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Die der Rezirkulationsleitung 25 zugeordnete Behandlungseinrichtung enthält bei den Ausführungen gemäß 2 und 3 jeweils eine Reinigungseinrichtung 31 mit nachgeordnetem Flüssigkeitsabscheider 33 im der Pumpe 41 vorgeordneten Ast und einen Kühler 32 mit nachgeordnetem Flüssigkeitsabscheider 33 im der Pumpe 41 nachgeordneten Ast der Rezirkulationsleitung 25.
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Der Rezirkulationsgassammelbehälter 24 samt zugeordneten Rezirkulationsgasauslässen 21 kann einer der 7 zugrundeliegenden Baugruppe zugeordnet sein. Dabei sind den zugeordneten Zylindern 1 zugeordnete Rohrstutzen 45 vorgesehen, von denen die Rezirkulationsgasauslässe 21 abgehen, die in den Rezirkulationsgasbehälter 24 einmünden. Die Rohrstutzen 45 sind vorne und hinten mit Rohranschlüssen 46 versehen und hiermit beispielsweise zwischen das obere Ende der Rohrkrümmer 10 der zugeordneten Zylinder 1 und die Eingänge des Abgassammelbehälters 11 anschließbar. Die Rohrstutzen 45 können mit einer variablen Drosseleinrichtung 47 versehen sein, wobei zweckmäßig die Drosseleinrichtungen 47 aller Rohrstutzen 45 mittels einer gemeinsamen, hier als Stange angedeuteten Stelleinrichtung 48 verstellbar sein können.
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Eine derartige Baugruppe 49 kann nachträglich eingebaut werden, was eine Nachrüstung vorhandener Motoren mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglicht. Eine Nachrüstung mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wäre auch durch einen Austausch der in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Auslassventilgehäuse möglich, wobei der hierin integrierte, durch einen Rohrkrümmer gebildete Auslasskanal mit einer mittels eines Rückschlagventils kontrollierbaren Abzweigung für Rezirkulationsgas versehen sein kann.
