DE102009043086B4 - Method for operating an internal combustion engine with high-pressure exhaust gas recirculation - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere selbstzündende Brennkraftmaschine, mit einer Verbrennungsluftanlage, welche Verbrennungsluft zu Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine führt, einer Abgasanlage, die Abgas von den Arbeitszylindern abführt, und einem Abgasturbolader, der einen in der Verbrennungsluftanlage angeordneten Verdichter sowie eine in der Abgasanlage angeordnete Turbine, welche den Verdichter antreibt, aufweist, wobei von dem Verdichter in der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters und stromauf der Arbeitszylinder ein Ladedruck erzeugt wird und wobei in der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine ein Abgasgegendruck erzeugt wird, wobei in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem der Ladedruck größer ist als der Abgasgegendruck, eine fluidleitende Verbindung zwischen der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters sowie stromauf der Arbeitszylinder und der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der fluidleitenden Verbindung eine Abgasrückführleitung einer Hochdruck-Abgasrückführung der Brennkraftmaschine verwendet wird.Method for operating an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine, with a combustion air system, which leads combustion air to working cylinders of the internal combustion engine, an exhaust system, which discharges exhaust gas from the working cylinders, and an exhaust gas turbocharger, which has a compressor arranged in the combustion air system and a turbine arranged in the exhaust system which drives the compressor, wherein a charge pressure is generated by the compressor in the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinder, and wherein an exhaust gas back pressure is generated in the exhaust system downstream of the working cylinder and upstream of the turbine, wherein in at least one operating state of the internal combustion engine , in which the boost pressure is greater than the exhaust back pressure, a fluid-conducting connection between the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinder and the exhaust system downstream of the working cylinder and upstream of the turbine, characterized in that an exhaust gas recirculation line of a high-pressure exhaust gas recirculation system of the internal combustion engine is used to establish the fluid-conducting connection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit einer Verbrennungsluftanlage, welche Verbrennungsluft zu Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine führt, einer Abgasanlage, die Abgas von den Arbeitszylindern abführt, und einem Abgasturbolader, der einen in der Verbrennungsluftanlage angeordneten Verdichter sowie eine in der Abgasanlage angeordnete Turbine, welche den Verdichter antreibt, aufweist, wobei von dem Verdichter in der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters und stromauf der Arbeitszylinder ein Ladedruck erzeugt wird und wobei in der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine ein Abgasgegendruck erzeugt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine, with a combustion air system, which leads combustion air to working cylinders of the internal combustion engine, an exhaust system, which discharges exhaust gas from the working cylinders, and an exhaust gas turbocharger, which has a compressor arranged in the combustion air system and a turbine arranged in the exhaust system, which drives the compressor, wherein a charge pressure is generated by the compressor in the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinder, and wherein an exhaust gas back pressure is generated in the exhaust system downstream of the working cylinder and upstream of the turbine, according to Preamble of claim 1.

Bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader ist das Phänomen des sogenannten „Turboloches“ bekannt. Dies bezeichnet eine als unangenehm empfundene Zeitspanne von einer Lastanforderung an die Brennkraftmaschine bis zum endgültigen Aufbau eines für die Lastanforderung erforderlichen Ladedruckes. Besonders bei niedrigen Drehzahlen mit niedriger Abgasenthalpie ist das Turboloch besonders stark ausgeprägt.The phenomenon of the so-called "turbo lag" is known in internal combustion engines with exhaust gas turbochargers. This refers to a period of time that is felt to be uncomfortable, from a load request to the internal combustion engine to the final build-up of a boost pressure required for the load request. Turbo lag is particularly pronounced at low engine speeds with low exhaust gas enthalpy.

Aus der DE 44 41 164 C2 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der Sekundärluft an einer Druckseite eines mechanischen Laders abgenommen und einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Hierbei ist es eine Bedingung für die Sekundärlufteinblasung, dass ein Druck der Ladeluft größer ist als ein Abgasgegendruck in der Abgasanlage. Ein mechanischer Lader kann das Turboloch verringern, jedoch ist hierfür das zusätzliche Aggregat eines mechanischen Laders notwendig, was Kosten sowie Bauraumbedarf und Komplexität der Brennkraftmaschine erhöht.From the DE 44 41 164 C2 an internal combustion engine is known in which secondary air is taken off on a pressure side of a mechanical supercharger and fed to an exhaust system of the internal combustion engine. It is a condition for the secondary air injection that a pressure of the charge air is greater than an exhaust back pressure in the exhaust system. A mechanical supercharger can reduce the turbo lag, but this requires the additional unit of a mechanical supercharger, which increases the costs, space requirements and complexity of the internal combustion engine.

Die DE 11 2006 000 567 T5 offenbart eine Brennkraftmaschine, die einerseits eine Abgasrückführleitung zur bedarfsweise Realisierung einer (Hochdruck-)Abgasrückführung sowie eine Bypassleitung mit Bypassventil umfasst, wobei die Bypassleitung einen stromab eines Verdichters eines Abgasturboladers gelegenen Abschnitt des Frischgasstrangs der Brennrennkraftmaschine mit einem Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine verbindet. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand, in dem eine Abgasrückführung erfolgen soll und bei dem zudem der Ladedruck höher als der Abgasdruck in dem Abgaskrümmer ist, wird das Bypassventil geöffnet, so dass Frischgas über die Bypassleitung in den Abgaskrümmer strömt und dadurch ein Überleiten von Abgas über die Abgasrückführleitung unterstützt.the DE 11 2006 000 567 T5 discloses an internal combustion engine which, on the one hand, comprises an exhaust gas recirculation line for implementing (high-pressure) exhaust gas recirculation as required, and a bypass line with a bypass valve, the bypass line connecting a section of the fresh gas line of the internal combustion engine, located downstream of a compressor of an exhaust gas turbocharger, to an exhaust manifold of the internal combustion engine. When the internal combustion engine is operated in an operating state in which exhaust gas recirculation is to take place and in which the boost pressure is also higher than the exhaust gas pressure in the exhaust manifold, the bypass valve is opened, so that fresh gas flows into the exhaust manifold via the bypass line, thereby causing a transfer of Exhaust gas supported via the exhaust gas recirculation line.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art hinsichtlich des Ladedruckaufbaus nach einer Lastanforderung an die Brennkraftmaschine zu verbessern.The invention is based on the object of improving a method of the above-mentioned type with regard to the build-up of charge pressure after a load requirement on the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.According to the invention, this object is achieved by a method of the above-mentioned type with the features characterized in claim 1. Advantageous configurations of the invention are described in the further claims.

Dazu ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem der Ladedruck größer ist als der Abgasgegendruck, eine fluidleitende Verbindung zwischen der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters sowie stromauf der Arbeitszylinder und der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine hergestellt wird, wobei zum Herstellen der fluidleitenden Verbindung eine Abgasrückführleitung einer Hochdruck-Abgasrückführung der Brennkraftmaschine verwendet wird.For this purpose, in a method of the above type, the invention provides that in at least one operating state of the internal combustion engine in which the charge pressure is greater than the exhaust gas back pressure, a fluid-conducting connection is established between the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinders and the exhaust system downstream of the working cylinders and is produced upstream of the turbine, an exhaust gas recirculation line of a high-pressure exhaust gas recirculation system of the internal combustion engine being used to establish the fluid-conducting connection.

Dies hat den Vorteil, dass ein Teil der Ladeluft auf direktem Wege in die Turbine geleitet wird und dort den Antrieb der Turbine mit unterstützt. Dies erzielt eine Ladedruckerhöhung insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, bei denen eine entsprechend niedrige Abgasenthalpie vorliegt.This has the advantage that part of the charge air is routed directly into the turbine, where it also supports the drive of the turbine. This achieves an increase in boost pressure, particularly at low speeds of the internal combustion engine, at which there is a correspondingly low exhaust gas enthalpy.

Der mindestens eine Betriebszustand der Brennkraftmaschine umfasst beispielsweise eine Lastanforderung bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine. Hierbei ist die Lastanforderung beispielsweise eine Volllastanforderung und die niedrige Drehzahl umfasst hierbei beispielsweise einen Drehzahlbereich von Leerlaufdrehzahl bis 2000 U/min.The at least one operating state of the internal combustion engine includes, for example, a load requirement when the speed of the internal combustion engine is low. In this case, the load requirement is, for example, a full-load requirement, and the low speed here includes, for example, a speed range from idle speed to 2000 rpm.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

  • 1 eine graphische Darstellung eines Spülgefälles über eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine,
  • 2 eine beispielhafte Brennkraftmaschine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Betriebszustand in schematischer Darstellung und
  • 3 die Brennkraftmaschine gemäß 2 in einem zweiten Betriebszustand.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in
  • 1 a graphical representation of a scavenging gradient over a speed of an internal combustion engine,
  • 2 an exemplary internal combustion engine for carrying out the method according to the invention in a first operating state in a schematic representation and
  • 3 the internal combustion engine according to 2 in a second operating state.

In 1 ist auf einer horizontalen Achse 10 eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine in [1/min] und auf einer vertikalen Achse 12 ist eine Spülgefälle in [mbar] aufgetragen. Das Spülgefälle bezeichnet hierbei eine Druckdifferenz zwischen einem Ladedruck und einem Abgasgegendruck in der mit einem Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschine. Der Ladedruck herrscht hierbei stromab eines Verdichters des Abgasturboladers und stromauf von Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine in einer Verbrennungsluftanlage der Brennkraftmaschine, die Verbrennungsluft an die Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine leitet. Der Abgasgegendruck herrscht in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine stromab der Arbeitszylinder und stromauf einer Turbine des Abgasturboladers. Ein erster Graph 14 veranschaulicht den Verlauf des Abgasgegendruckes 12 über die Drehzahl 10 bei üblicher Auslegung der Aufladung bei Dieselmotoren. Ein zweiter Graph 16 veranschaulicht den Verlauf des Abgasgegendruckes 12 über die Drehzahl 10 bei einer Auslegung der Aufladung mit positivem Spülgefälle. Hierbei ergibt sich bei niedrigen Drehzahlen ein Bereich 18 mit positivem Spülgefälle, der durch das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren genutzt wird.In 1 a rotational speed of an internal combustion engine in [1/min] is plotted on a horizontal axis 10 and a scavenging gradient in [mbar] is plotted on a vertical axis 12 . The scavenging gradient denotes a pressure difference between a charge pressure and an exhaust back pressure in the with an exhaust gas turbocharger supercharged internal combustion engine. The boost pressure prevails here downstream of a compressor of the exhaust gas turbocharger and upstream of working cylinders of the internal combustion engine in a combustion air system of the internal combustion engine, which directs combustion air to the working cylinders of the internal combustion engine. The exhaust back pressure prevails in an exhaust system of the internal combustion engine downstream of the working cylinder and upstream of a turbine of the exhaust gas turbocharger. A first graph 14 illustrates the course of the exhaust gas back pressure 12 over the speed 10 with the usual design of the supercharging in diesel engines. A second graph 16 illustrates the progression of the exhaust gas back pressure 12 over the engine speed 10 when the supercharging is designed with a positive scavenging gradient. At low speeds, this results in a region 18 with a positive scavenging gradient, which is used by the present method according to the invention.

Die in 2 dargestellte, beispielhafte Brennkraftmaschine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Arbeitszylinder 20, eine Verbrennungsluftanlage 22, welche den Arbeitszylindern 20 Verbrennungsluft 24 zuführt, eine Abgasanlage 26, welche von den Arbeitszylindern 20 Abgas 28 abführt, und einen Abgasturbolader 30, welcher einen in der Verbrennungsluftanlage 22 angeordneten Verdichter 32 und eine in der Abgasanlage 26 angeordnete Turbine 34 aufweist. In der Verbrennungsluftanlage 22 ist ein Ladeluftkühler 36 angeordnet und stromab des Verdichters 32 sowie stromauf der Arbeitszylinder 20 herrscht in der Verbrennungsluftanlage 22 ein Ladedruck 38. In diesem Bereich ist üblicherweise die Verbrennungsluftanlage 22 als Saugrohr ausgebildet. In der Abgasanlage 26 ist ein die Turbine 34 überbrückender Bypasskanal 40 mit einer Bypassklappe 42, sowie ein Abgaskrümmer 44 angeordnet. In der Abgasanlage 26 herrscht stromauf der Turbine 34 und stromab der Arbeitszylinder 20 ein Abgasgegendruck 46.In the 2 The exemplary internal combustion engine shown for carrying out the method according to the invention comprises working cylinder 20, a combustion air system 22, which supplies combustion air 24 to working cylinders 20, an exhaust system 26, which discharges exhaust gas 28 from working cylinders 20, and an exhaust gas turbocharger 30, which has a combustion air system 22 arranged in it Compressor 32 and arranged in the exhaust system 26 turbine 34 has. A charge air cooler 36 is arranged in the combustion air system 22 and a charge pressure 38 prevails in the combustion air system 22 downstream of the compressor 32 and upstream of the working cylinder 20. In this area, the combustion air system 22 is usually designed as an intake manifold. A bypass channel 40 bridging the turbine 34 with a bypass flap 42 and an exhaust manifold 44 are arranged in the exhaust system 26 . In the exhaust system 26 there is an exhaust back pressure 46 upstream of the turbine 34 and downstream of the working cylinders 20.

Eine Differenz von Ladedruck 38 und Abgasgegendruck 46 ist ein Spülgefälle, wobei das Spülgefälle positiv ist, wenn der Ladedruck 38 größer ist als der Abgasgegendruck 46. A difference between boost pressure 38 and exhaust back pressure 46 is a scavenging gradient, with the scavenging gradient being positive when boost pressure 38 is greater than exhaust back pressure 46.

Weiterhin weist die Brennkraftmaschine eine Hochdruck-Abgasrückführleitung 48 (HD-AGR-Leitung bzw. nachfolgend auch kurz AGR-Leitung genannt) für eine Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR) auf, die die Verbrennungsluftanlage 22 stromab des Verdichters 32 und stromauf der Arbeitszylinder 20 mit der Abgasanlage 26 stromauf der Turbine 34 und stromab der Arbeitszylinder 20 fluidleitend miteinander verbindet. In der AGR-Leitung 48 ist ein AGR-Kühler 50 zum Kühlen von rückgeführtem Abgas 28a angeordnet. Ein in der AGR-Leitung 48 angeordnetes AGR-Ventil 52 dient zum wahlweisen Öffnen und Schließen der AGR-Leitung 48.The internal combustion engine also has a high-pressure exhaust gas recirculation line 48 (HP-EGR line or also referred to below as EGR line for short) for high-pressure exhaust gas recirculation (HP-EGR), which feeds the combustion air system 22 downstream of the compressor 32 and upstream of the working cylinders 20 fluidly connected to the exhaust system 26 upstream of the turbine 34 and downstream of the working cylinder 20 . An EGR cooler 50 for cooling recirculated exhaust gas 28a is arranged in EGR line 48 . An EGR valve 52 arranged in the EGR line 48 serves to selectively open and close the EGR line 48.

In 2 ist ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine dargestellt, bei dem der Abgasgegendruck 46 höher ist als der Ladedruck 38 (negatives Spülgefälle). Falls in diesem Betriebszustand das AGR-Ventil 52 geöffnet wird, entnimmt aufgrund des negativen Spülgefälles die AGR-Leitung 48 Abgas aus der Abgasanlage 26 und führt dieses der Verbrennungsluftanlage 22 zu.In 2 an operating state of the internal combustion engine is shown in which the exhaust gas back pressure 46 is higher than the boost pressure 38 (negative scavenging gradient). If the EGR valve 52 is opened in this operating state, the EGR line 48 removes exhaust gas from the exhaust system 26 due to the negative scavenging gradient and feeds it to the combustion air system 22 .

In 3 ist die Brennkraftmaschine gemäß 2 in einem anderen Betriebszustand dargestellt, bei dem das Spülgefälle positiv ist, d.h. es liegt der Bereich 18 von 1 vor, d.h. der Ladedruck 38 ist größer als der Abgasgegendruck 46. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, in diesem Betriebszustand eine fluidleitende Verbindung zwischen der Verbrennungsluftanlage 22 stromab des Verdichters 32 sowie stromauf der Arbeitszylinder 20 und der Abgasanlage 26 stromauf der Turbine 34 und stromab der Arbeitszylinder 20 herzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass das AGR-Ventil 52 geöffnet wird. Hierdurch strömt aufgrund des positiven Spülgefälles Verbrennungsluft 24 über die AGR-Leitung 48 in die Abgasanlage 26 und unterstützt den Antrieb der Turbine 34, die ihrerseits den Verdichter 32 antreibt. Hierdurch wird ein Ladedruckaufbau durch die zusätzliche Energie der Verbrennungsluft 24 unterstützt. Dabei ist es nicht erforderlich, dass Ein-/Auslassventile der Arbeitszylinder 20 mit großer Überscheidung der Öffnungszeiten vorgesehen sind, da die Einleitung der Verbrennungsluft 24 in die Abgasanlage 26 direkt und nicht über die Arbeitszylinder 20 erfolgt. Auf diese Weise kann diese Art der Unterstützung des Antriebs der Turbine 34 besonders vorteilhaft bei Dieselmotoren eingesetzt werden, wo eine große Überschneidung der Öffnungszeiten von Einlass- und Auslassventilen aus mechanischen Gründen nicht möglich ist, da ein Hubkolben gegen die Ventile stoßen würde.In 3 is the internal combustion engine according to 2 shown in another operating state in which the flushing gradient is positive, ie it is the area 18 of 1 before, i.e. the boost pressure 38 is greater than the exhaust gas back pressure 46. According to the invention, in this operating state a fluid-conducting connection is provided between the combustion air system 22 downstream of the compressor 32 and upstream of the working cylinder 20 and the exhaust system 26 upstream of the turbine 34 and downstream of the working cylinder 20 to manufacture. This is accomplished by opening the EGR valve 52 . As a result, due to the positive scavenging gradient, combustion air 24 flows via the EGR line 48 into the exhaust system 26 and supports the drive of the turbine 34 , which in turn drives the compressor 32 . As a result, a boost pressure build-up is supported by the additional energy of the combustion air 24 . In this case, it is not necessary for the inlet/outlet valves of the working cylinders 20 to be provided with a large overlap in the opening times, since the combustion air 24 is introduced into the exhaust system 26 directly and not via the working cylinders 20 . In this way, this type of support for the drive of the turbine 34 can be used particularly advantageously in diesel engines, where a large overlap in the opening times of the intake and exhaust valves is not possible for mechanical reasons, since a reciprocating piston would hit the valves.

Erfindungsgemäß wird das positive Spülgefälle genutzt, indem die Verbrennungsluft bzw. Ladeluft 24 auf möglichst direktem Wege in die Abgasanlage 26 eingespeist wird und durch ein „Anschieben“ der Turbine 34 eine deutliche Drehmomentsteigerung um bis zu 20% erzielt. Dazu werden bei Ottomotoren üblicherweise die Steuerzeiten der Einlassventile so verstellt, dass eine größere Überschneidung mit den Auslassventilsteuerzeiten auftritt und die Ladeluft 24 über einen Brennraum in den Arbeitszylindern 20 in die Abgasanlage 44 geleitet wird. Positiver Nebeneffekt: Durch die einhergehende Restgasausspülung wird die Klopfneigung gesenkt und die Frischgasfüllung etwas verbessert.According to the invention, the positive scavenging gradient is used in that the combustion air or charge air 24 is fed into the exhaust system 26 as directly as possible and a significant increase in torque of up to 20% is achieved by “pushing” the turbine 34 . For this purpose, the control times of the intake valves are usually adjusted in gasoline engines in such a way that there is a greater overlap with the exhaust valve control times and the charge air 24 is routed via a combustion chamber in the working cylinders 20 into the exhaust system 44 . Positive side effect: The associated residual gas scavenging reduces the knocking tendency and improves the fresh gas filling somewhat.

Bei Dieselmotoren kann üblicherweise die Verstellung der Steuerzeiten nicht genutzt werden, da aufgrund der höheren Verdichtung im OT-Bereich der Kolben näher an den Ventilen steht und somit die erforderliche, deutliche Veränderung der Einlassventilsteuerzeiten zu Kollisionen des noch offenen Einlassventils mit dem Kolben führen würde.In the case of diesel engines, it is usually not possible to adjust the valve timing because the piston is closer to the valves due to the higher compression in the TDC range, and the necessary, significant change in the inlet valve valve timing would therefore lead to collisions between the still open inlet valve and the piston.

Dieselmotoren weisen jedoch üblicherweise die externe HD-AGR-Leitung 48 mit steuer- oder regelbarem Durchfluss auf, die im Teillastbetrieb Abgas 28 vom Krümmer 44 in das Saugrohr der Verbrennungsluftanlage 22 leitet. Im Volllastbetrieb wird der Dieselmotor üblicherweise ohne AGR betrieben, um eine maximale Frischgasfüllung und damit maximale Leistung zu erzielen. Wird die AGR-Leitung 48 bei aufgeladenen Motoren mit positivem Spülgefälle auch im Volllastbetrieb bei niedrigen Drehzahlen geöffnet, so wird, anders als im Teillastbetrieb, durch das positive Spülgefälle (Bereich 18 in 1) Ladeluft 24 in die Abgasanlage 26 vor die Turbine 34 des Abgasturboladers 30 transportiert und der gewünschte Aufladeeffekt unter Umgehung des Brennraums erreicht. Grundsätzlich ist diese Vorgehensweise auch bei aufgeladenen Ottomotoren nutzbar, sofern diese über eine externe HD-AGR verfügen und ein Restgas-Spüleffekt über Brennräume der Arbeitszylinder nicht genutzt werden muss.However, diesel engines usually have the external HP-EGR line 48 with a controllable or adjustable flow rate, which conducts exhaust gas 28 from the manifold 44 into the intake manifold of the combustion air system 22 in part-load operation. In full-load operation, the diesel engine is usually operated without EGR in order to achieve maximum fresh gas filling and thus maximum performance. If the EGR line 48 is also opened in supercharged engines with a positive scavenging gradient in full-load operation at low engine speeds, then, unlike in partial-load operation, the positive scavenging gradient (area 18 in 1 ) Charge air 24 is transported into the exhaust system 26 in front of the turbine 34 of the exhaust gas turbocharger 30 and the desired charging effect is achieved while bypassing the combustion chamber. In principle, this procedure can also be used with turbocharged gasoline engines, provided they have an external HP EGR and a residual gas flushing effect via the combustion chambers of the working cylinders does not have to be used.

Bei Ottomotoren führt die Durchspülung zu einer Ausmagerung des Abgases. Dies behindert im λ=1-Betrieb die Funktion der NOx-Abgasreinigung und führt aufgrund der höheren Reaktionsgeschwindigkeiten bei der HC-/CO-Oxidation zu einer erhöhten Temperaturbelastung eines in der Abgasanlage 26 angeordneten Katalysators (nicht dargestellt). Wird zur Kompensation der Ausmagerung das Brenngemisch angereichert, ist neben dem Verbrauchsnachteil eine weitere Anhebung der Katalysatorbelastung zu verzeichnen. Somit kann dieser Aufladeeffekt beim Ottomotor in Dauer und Intensität nur begrenzt genutzt werden. Dieselmotoren haben üblicherweise stets ein mageres Abgas 28. Weiterhin liegen die HC-und CO-Konzentrationen im Abgas 28 sowie die Abgastemperatur niedriger als beim Ottomotor. Der Aufladeeffekt über die HD-AGR-Leitung 48 kann daher ohne deutliche Zusatzbelastung des Katalysators mit maximal sinnvoller Dauer und Intensität genutzt werden.In petrol engines, the flushing leads to a leaning of the exhaust gas. In λ=1 operation, this impedes the function of the NOx exhaust gas purification and, due to the higher reaction speeds in the HC/CO oxidation, leads to an increased thermal load on a catalytic converter (not shown) arranged in the exhaust system 26 . If the combustion mixture is enriched to compensate for leaning, a further increase in the load on the catalyst can be seen in addition to the consumption disadvantage. As a result, this charging effect can only be used to a limited extent in terms of duration and intensity in Otto engines. Diesel engines usually always have a lean exhaust gas 28. Furthermore, the HC and CO concentrations in the exhaust gas 28 and the exhaust gas temperature are lower than in the Otto engine. The charging effect via the HP-EGR line 48 can therefore be used with the maximum reasonable duration and intensity without significant additional loading of the catalytic converter.

Grundsätzlich ist beim Dieselmotor die Nutzung des positiven Spülgefälles in zwei Richtungen möglich. Erstens durch Anhebung des Drehmoments in der oben stehend genannten Höhe und zweitens durch Senkung der Emissionen durch stärkere Ladungsverdünnung. Die Anwendung der Volllast-AGR ist daher bevorzugt bei Fahrzeugen mit Dieselmotor wirkungsvoll, die die EU5- oder EU6-Norm bzw. die EURO-V- oder EURO-VI-Norm erfüllen.In principle, the diesel engine can use the positive scavenging gradient in two directions. Firstly by increasing the torque by the amount mentioned above and secondly by reducing emissions through greater charge dilution. The application of the full-load EGR is therefore preferably effective in vehicles with diesel engines that meet the EU5 or EU6 standard or the EURO V or EURO VI standard.

Die Motoren haben mindestens einen, bevorzugt zwei oder mehr Turbolader oder mindestens eine mechanische Aufladevorrichtung, die mit einem ATL kombiniert ist.The engines have at least one, preferably two or more, turbochargers or at least one mechanical supercharging device combined with an ATL.

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere selbstzündende Brennkraftmaschine, mit einer Verbrennungsluftanlage, welche Verbrennungsluft zu Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine führt, einer Abgasanlage, die Abgas von den Arbeitszylindern abführt, und einem Abgasturbolader, der einen in der Verbrennungsluftanlage angeordneten Verdichter sowie eine in der Abgasanlage angeordnete Turbine, welche den Verdichter antreibt, aufweist, wobei von dem Verdichter in der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters und stromauf der Arbeitszylinder ein Ladedruck erzeugt wird und wobei in der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine ein Abgasgegendruck erzeugt wird, wobei in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem der Ladedruck größer ist als der Abgasgegendruck, eine fluidleitende Verbindung zwischen der Verbrennungsluftanlage stromab des Verdichters sowie stromauf der Arbeitszylinder und der Abgasanlage stromab der Arbeitszylinder und stromauf der Turbine hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der fluidleitenden Verbindung eine Abgasrückführleitung einer Hochdruck-Abgasrückführung der Brennkraftmaschine verwendet wird.Method for operating an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine, with a combustion air system, which leads combustion air to working cylinders of the internal combustion engine, an exhaust system, which discharges exhaust gas from the working cylinders, and an exhaust gas turbocharger, which has a compressor arranged in the combustion air system and a turbine arranged in the exhaust system which drives the compressor, wherein a boost pressure is generated by the compressor in the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinder, and wherein an exhaust gas back pressure is generated in the exhaust system downstream of the working cylinder and upstream of the turbine, wherein in at least one operating state of the internal combustion engine , in which the boost pressure is greater than the exhaust back pressure, a fluid-conducting connection between the combustion air system downstream of the compressor and upstream of the working cylinder and the exhaust system downstream of the working cylinder and upstream of the turbine, characterized in that an exhaust gas recirculation line of a high-pressure exhaust gas recirculation system of the internal combustion engine is used to establish the fluid-conducting connection. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine Lastanforderung bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine umfasst.procedure after claim 1 , characterized in that the at least one operating condition of the internal combustion engine comprises a load request at low speed of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastanforderung eine Volllastanforderung ist.procedure after claim 2 , characterized in that the load requirement is a full load requirement. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrige Drehzahl einen Drehzahlbereich von Leerlaufdrehzahl bis 2000 U/min umfasst.procedure after claim 2 or 3 , characterized in that the low speed includes a speed range from idle speed to 2000 rpm.
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