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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor und bevorzugt einen Zweitakt-Großdieselmotor mit Turboaufladung und Abgasrezirkulation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Besonders bei großen Dieselmotoren sind Turboladerstufen üblich, um dem aus dem Motor kommenden Abgas Energie zu entziehen damit die dem Motor zuzuführende Ladeluft bzw. das dem Motor zu zuführende Ladegas zu verdichten und so zu einer verbesserten Verbrennung zu kommen. Insbesondere bei Mehrzylindermotoren werden dafür auch mehrere Turbolader eingesetzt. Die komprimierte Ladeluft wird dabei häufig gekühlt, um mehr Ladeluft einspeisen zu können, siehe z.B. die deutsche Patentanmeldung
DE 29 23 852 A1 .
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Neben den die Energierückgewinnung aus dem abgeführten Brenngas bzw. Abgas betreffenden Maßnahmen wie der Turboaufladung, ist der Fokus heutzutage auf eine möglichst saubere Verbrennung gerichtet. Dazu wird häufig ein Teil des Abgases zur Einlassseite des Motors rezirkuliert, um auf diese Weise die NOx-Emissionen des Motors zu senken. Ein Beispiel für einen Zweitakt-Großdieselmotor mit Rezirkulation des Ab- bzw. Brenngases ist der eigenen deutschen Patentschrift
DE 103 31 187 B4 zu entnehmen. In der Rezirkulationleitung ist dabei ein Verdichter vorgesehen, um den rückzuführenden Teil des Abgases auf den erwünschten Ladeluftdruck zu verdichten, der in einem einlassseitigen Ladeluftssammelbehälter herrscht. Ferner ist in der Rezirkulationsleitung ein Wärmetauscher vorgesehen, an dem der rückzuführende Abgasstrom mittels Ladeluft gekühlt wird. Zur weiteren Kühlung des zur Motoreinlassseite zurückzupumpenden Abgasteilstroms ist dort ferner eine Wassereinspritzeinrichtung vorgesehen.
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Einen weiteren turboaufgeladenen Motor mit Abgasrückführung zeigt die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2010 003 864 A1 , wobei hier ein Abgaskühler und ein Neutralisator zur Neutralisation von korrosiven Abgasbestandteilen in der Abgas-Rezirkulationsleitung vorgesehen ist. Die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2008 035 747 A1 zeigt einen ebenfalls turboaufgeladenen Kleindieselmotor mit Abgasrückführung, bei dem in der Abgas-Rezirkulationsleitung ein Abgaskühler angeordnet ist, bzw. bei dem die Abgas-Rezirkulationsleitung durch einen Abgaskühler geführt ist. Die Abgas-Rezirkulationsleitung hat dabei einen zum Abgaskühler parallelen Bypassleitungsast, um das rezirkulierte Abgas am Abgaskühler vorbeizuführen, wenn die Temperatur im rezirkulierten Abgas unter den Taupunkt zu fallen droht, um so Fouling in der Abgas-Rezirkulationsleitung durch auskondensierendes Wasser zu vermeiden.
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Zur Reinigung des rezirkulierten Abgases ist gemäß dem deutschen Patent
DE 10 2009 010 808 B3 und der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2007 040 934 A1 bereits vorgeschlagen worden, die Rezirkulationsleitung durch einen Gaswäscherapparat zu führen.
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Während durch die Abgasrezirkulation die NOx-Emissionen gesenkt werden, wird auf der anderen Seite der Wirkungsgrad des Motors insgesamt dadurch signifikant abgesenkt. Denn zum Einen steht die rückgeführte Abgasmenge nicht mehr zum Antrieb des Turboladers und und damit zur Verdichtung der Ladeluft zur Verfügung und zum Anderen muss die rückgeführt Abgasmenge über einen Verdichter, beispielsweise ein Sauggebläse zur Motoreinlassseite, also beispielsweise in den Ladeluftsammelsbehälter gepumpt werden, wodurch zusätzliche Verluste für den Antrieb des Rezirkulationsverdichters anfallen.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 2010/105620 A1 betrifft einen Zweitakt-Großdieselmotor mit Turboaufladung und Abgasrückführung, bei dem in der Abgasrezirkulationsleitung ein Kühler mit nachgeordnetem Wasserdunstfänger angeordnet sind.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 99/55607 A1 betrifft einen mehrstufig aufgeladenen Zweitakt-Großdieselmotor mit Abgasrückführung.
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Die US-Patentanmeldung
US 2009/0031722 A1 betrifft einen mehrstufig turboaufgeladenen Motor mit Abgasrückführung, bei dem stromab der Turboladerstufen und der Einmündung der Abgasrezirkulationsleitung in die Ladeluftzufuhrleitung ein Ladeluftkühler angeordnet ist, der den sich aus der turbokomprimierten Frischluft und gegebenenfalls dem rückgeführten Abgas zusammensetzenden Ladeluftstrom kühlt.
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Mit der europäischen Patentanmeldung
EP 2 196 660 A1 ist daher bereits ein turboaufgeladener Großmotor mit Abgasrezirkulation vorgeschlagen worden, bei dem das Abgas wahlweise der Rezirkulationsleitung oder einem parallel zu einem ersten Turbolader und parallel zur Rezirkulationsleitung angeordneten zweiten Turbolader zugeführt werden kann. Der Motor kann also in zwei Betriebsmodi betrieben werden, einerseits mit Verringerung der NOx-Emission und andererseits mit hohem Wirkungsgrad.
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Bei diesem gattungsgemäßen Großmotor ist außer der bekannten Rezirkulationeinrichtung bzw. außer einer zur Einlassseite zurückführenden Rezirkulationsleitung und außer einer bei solchen Verbrennungsmotoren vorhandenen Turboladerstufe - im folgenden Erstturboladerstufe genannt - eine dazu parallel geschaltene Zweit- bzw. Nebenturboladerstufe vorgesehen, sowie ferner eine Schalteinrichtung über welche wahlweise diese Zweitturbobladerstufe mit einem Abgasteilstrom des aus der Brennkammer abgeführten Abgases, im folgenden Zweitabgasstrom genannt, beaufschlagt wird oder die Rezirkulationsleitung.
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Auf diese Weise kann beispielsweise ein von dem gattungsgemäßen Verbrennungsmotor in Form eines Zweitakt-Großdieselmotors angetriebenes Schiff bzw. der Verbrennungsmotor selbst einerseits in einem „Öko“-Modus betrieben werden, in dem mittels zugeschalteter Abgasrezirkulation die NOx-Emissionen gesenkt werden, beispielsweise im küstennahen Bereich (oder bei einem Automobil-Verbrennungsmotor in Innenstädten). Andererseits kann, um im Beispiel zu bleiben, das Schiff auf hoher See oder das Automobil bei Überland-Fahrt in einem Hocheffizienz-Modus betrieben werden, in dem zwar keine Abgasrezirkulation und damit NOx-Emissionsreduzierung durchgeführt wird, dafür aber durch Zuschalten der Zweitturboladerstufe ein größerer Gesamtladeluftstrom oder ein höher verdichteter Gesamtladeluftstrom erzeugt wird, der dem Motor einlassseitig zugeführt wird und dadurch den Motorwirkungsgrad verbessert.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, bei einem gattungsgemäßen Verbrennungsmotor, der in einem Hocheffizienz-Modus und einem Modus mit geringer NOx-Emission betreibbar ist, patzsparend und kostengünstig in beiden Betriebsmodi vorteilhafte Betriebsbedingungen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist in der Abgasrezirkulationsleitung ein Kühler vorhanden, der dann gleichzeitig als Kühler für den Zweitladeluftstrom dienen kann. Dazu ist eine verdichterseitig durch die Zweitturboladerstufe führende Leitung (bzw. Leitungsanordnung) für den Zweitladeluftstrom, im folgenden Zweitladeluftleitung genannt, ebenfalls durch den in der Abgasrezirkulationsleitung angeordneten Abgaskühler geführt. Eine parallele Nebenordnung der Zweitturboladerstufe zur Erstturboladerstufe ist dabei von Vorteil. Die Zweitladeluftleitung kann in einem durch den Kühler führenden Leitungsabschnitt mit dem durch den Kühler führenden Leitungsabschnitt der Abgasrezirkulationsleitung zu einem gemeinsamen Leitungsabschnitt vereinigt sein.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist in der Rezirkulationsleitung ferner ein Abgas- bzw. Brenngaswäscher bzw. eine Abgaswaschvorrichtung vorgesehen. Denn im Abgas befindet sich Ruß und andere Partikel, die vor dem Rückführen tunlichst ausgeschieden werden sollen. Dafür eignen sich Abgas- bzw. Rauchgaswäscher, wie die in dem eigenen deutschen Patent
DE 10 2009 010 808 B3 und der eigenen deutschen Patentanmeldung
DE 10 2007 040 934 A1 gezeigte Vorrichtung, bei der das Abgas durch ein Reinigungsflüssigkeitsbad geleitet wird und zuvor eine Aufteilung in mehrere Teilströme durchgeführt wird, denen jeweils Reinigungsflüssigkeit eingedüst wird. Diese Schriften werden bezüglich eines Abgaswäschers hier vollumfänglich mit einbezogen.
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Im Sinne eines kompakten Aufbaus und optimaler Strömungsbedingungen führt der gemeinsame Leitungsabschnitt dabei auch durch den Rauch- bzw. Abgaswäscher und einen dem Brenn- bzw. Abgaswäscher nachgeordneten Wasserdunstfänger. Vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Vorrichtung zum Ablassen des Wassers bzw. der Reinigungsflüssigkeit aus dem Rauchgaswäscher vorgesehen ist, mit der der Rauchgaswäscher entleert wird, bevor auf Nebenturboaufladung geschaltet wird. Vorzugsweise ist diese Einrichtung über die Schalteinrichtung ansteuerbar. Andererseits kann in dem Rauchgaswäscher auch im Zweitturboladerbetrieb eine Flüssigkeitseindüsung vorgenommen werden, um den Zweitladeluftstrom weiter zu kühlen. In dem Wasserdunstfänger werden die in dem so entstandenen Aerosol vorhandenen oder durch Kondensation entstandenen Wassertröpfchen abgeschieden.
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Vorteilhaft ist die Zweitturboladerstufe dabei auf den zur Abgasrezirkulation üblicherweise vorgesehenen Anteil am Gesamtabgasstrom abgestimmt. Der Gesamtabgasstrom setzt sich zusammen aus einem rezirkulierenden oder zum Antrieb der Zweitturboladerstufe verwendeten Abgasteilstrom, dem Zweitabgasstrom, und einem zum Antrieb der Ersttturboladerstufe eingesetzten und dann in die Umgebung abführbaren Abgasteilstrom, dem Erstabgasstrom, welcher zur Erzielung eines hohen Motorwirkungsgrads bei gleichzeitiger NOx-Reduktion sinnvoller Weise größer als der Zweitabgasstrom sein sollte. Entsprechend ist im vorstehend genannten Hocheffizienzmodus (wenn die Rezirkulationseinrichtung abgeschaltet ist und die Zweitturbobladerstufe zugeschaltet ist, also im Zweitturboladerbetrieb) vorteilhaft ein Erstladeluftstrom, also der durch die Ersttturboladerstufe verdichtete Ladeluftteilstrom, größer als ein Zweitladeluftstrom, also der durch die Zweittturboladerstufe verdichtete Ladeluftteilstrom.
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Die Turbinenseite der Zweitturboladerstufe ist daher bevorzugt kleiner bzw. ist für einen kleineren Durchsatz ausgelegt bzw. dimensioniert als die Turbinenseite Erstturboladerstufe. Das Gleiche gilt vorteilhaft für die Dimension der Kompressor- bzw. Verdichterseite der Zweitturboladerstufe im Verhältnis zur Dimension der Verdichterseite der Erstturboladerstufe. Ebenso ist die Rezirkulationseinrichtung bevorzugt kleiner bzw. für einen kleineren Durchsatz ausgelegt bzw. dimensioniert als die Turbinenseite der Erstturboladerstufe. Bevorzugt ist die Rezirkulationseinrichtung für den gleichen Durchsatz ausgelegt bzw. dimensioniert wie die Turbinenseite der Zweitturboladerstufe.
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Insbesondere bei Zweitakt-Großdieselmotoren hat es sich dabei als besonders geeignet erwiesen, wenn der Durchsatz (des Zweitabgasstroms), für den die Turbinenseite der Zweitturboladerstufe dimensioniert ist, im Verhältnis zum Durchsatz (des Erstabgasstroms), für den die Turbinenseite der Erstturboladerstufe dimensioniert ist, in etwa ein Drittel zu zwei Drittel beträgt. Entsprechendes gilt daher vorteilhaft auch für die Dimension der Rezirkulationseinrichtung im Verhältnis zur Dimension der Turbinenseite der Ersttu rboladerstufe.
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Die Ersttturboladerstufe kann dabei einen oder mehrere Turbolader, im folgenden Erstturbolader genannt, aufweisen. Das gleiche gilt für die Zweitturboladerstufe, die einen oder mehrere Turbolader, im folgenden Zweitturbolader genannt, aufweisen kann. Oft wird die Erstturboladerstufe aber einen einzigen Ersttturbolader aufweisen, mit einer einzigen Turbine, im folgenden Erstturbine und einem einzigen davon angetriebenen Verdichter, im folgenden Erstverdichter genannt, aufweisen, und die Zweitturboladerstufe einen einzigen Zweitturbolader aufweisen, mit einer einzigen Turbine, im folgenden Zweitturbine und einem einzigen davon angetriebenen Verdichter, im folgenden Zweitverdichter genannt, aufweisen. Nicht nur für die eingangs beschriebenen Motoren, bei denen die Ersttturboladerstufe mehrere Erstturbolader aufweist, kann die Zweittturboladerstufe aber auch mehrere Zweitturbolader aufweisen.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Zweitturboladerstufe parallel zur Erstturboladerstufe angeordnet ist, wenn also der von der Zweitturboladerstufe verdichtete Nebenladegas- bzw. Zweitladeluftstrom ein anderer Gasstrom als der Hauptladegas- bzw. Erstladeluftstrom ist, der von der Erstturboladerstufe verdichtet wird. Es wäre aber auch denkbar, die Zweitturboladerstufe in Reihe mit der Erstturboladerstufe zu schalten, so dass mit der Zweitturboladerstufe der Erstladeluftstrom insgesamt oder ein Teilstrom davon höher verdichtet werden kann als durch die Erstturboladerstufe allein.
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Vorteilhaft ist dabei ferner, wenn die Schalteinrichtung nicht nur zum wahlweisen Schalten der Brenn- bzw. Abgasrezirkulation oder der Verdichtung des Zweitladeluftstroms ausgebildet ist, sondern auch ein vollständiges Abschalten von beidem zulässt. Auf diese Weise kann beim Anfahren des Motors schneller ein stabiler Betriebszustand erreicht werden, in dem zunächst nur die Erstturboladerstufe freigeschalten wird, bevor dann wahlweise die Abgasrezirkulation oder die Zweitturboladerstufe zugeschaltet wird. Beim Hochfahren des Motors kann dabei auch als erstes die (kleinere) Zweitturboladerstufe angeschaltet werden, bevor die Erstturboladerstufe angeschaltet wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist es auch, wenn die Schalteinrichtung auch Zwischenstellungen zwischen dem Zuschalten der Zweitturboladerstufe oder der Abgasrezirkulation und vorzugsweise dem vollständigen abgeschaltetem Zustand von beidem zulässt, so dass auch Betriebsmodi gefahren werden können, in denen eine teilweise NOx-Emissionsreduzierung und eine teilweise zusätzliche Aufladung erfolgt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche und werden an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung bei zugeschalteter Abgasrezirkulation und abgeschalteter Zweitturboladerstufe;
- 2 eine der 1 entsprechende Ansicht bei zugeschalteter Zweitturboladerstufe und abgeschalteter Abgasrezirkulation.
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Man erkennt dabei einen mit 5 bezeichneten Berenngassammelbehälter, der auf seiner Einlassseite mit einem Auslass bzw. mit Auslässen einer nicht dargestellten Brennkammer bzw. nicht dargestellten Brennkammern eines Verbrenn ungsmotors verbunden ist. Man erkennt ferner einen mit 4 bezeichneten Ladeluftsammelbehälter, der auf seiner Auslassseite mit einem Einlass der Motorbrennkammer bzw. mit Einlässen von Motorbrennkammern verbunden ist.
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Vom Abgassammelbehälter 5 führt eine Erstbrenn- bzw. abgasleitung B1 durch eine Erstturbine 8, welche einen Erstverdichter 9 antreibt, mit dem ein durch eine Erstladeluftleitung L1, L1B2 dem Ladeluftsammelbehälter 4 zuzuführender Erstladeluftstrom verdichtet wird. Die Erstturbine 8 und der Erstverdichter 9 bilden so zusammen den im dargestellten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft einzigen Erstturbolader, welcher somit für sich genommen eine mit 1 bezeichnete Erstturboladerstufe bildet.
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Parallel nebengeordnet zur Erstturboladerstufe 1 befinden sich ein dargestellten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft einziger, im dargestellten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gegenüber dem Erstturbolader kleinerer Turbolader, der für sich genommen eine Zweitturboladerstufe 2 bildet, die somit im dargestellten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft kleiner ist als die Erstturboladerstufe 1. Die Zweitturboladerstufe 2 ist über eine im folgenden als Zweitabgasleitung bezeichnete Leitung B2a mit dem Abgassammelbehälter 5 verbunden.
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Die Zweitturboladerstufe 2 weist eine Zweitturbine 18 auf, die bei zugeschalteter Zweittturboladerstufe 2 und abgeschalteter Abgasrezirkulation (2) von einem Zweitbrenn- bzw. abgasstrom angetrieben wird, welcher durch eine mit dem Abgassammelbehälter 5 verbundene Zweitbrenn- bzw -abgasleitung B2a durch die Zweitturbine 18 geleitet wird. Die Zweitturbine 18 treibt bei freigeschalteter Zweitabgasleitung B2a (bei zugeschalteter Zweittturboladerstufe 2 und abgeschalteter Abgasrezirkulation) wiederum einen Zweitverdichter 19 an, durch den ein ebenfalls dem Ladeluftsammelbehälter 4 zuzuführender Zweitladeluftstrom verdichtet wird. Der Weg des Zweitabgasstroms durch die Zweitabgasleitung B2a ist dabei in 2 mit fein gestrichelter Linie eingezeichnet. Der Weg des Zweitladeluftstroms durch eine Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 zum Ladeluftsammelbehälter 4 ist dabei in 2 ebenfalls mit fein gestrichelter Linie eingezeichnet. Die Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 weist dabei einen Einlaufabschnitt L21 auf, in der der Zweitverdichter 19 angeordnet ist.
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In 1 ist dagegen der Verbrennungsmotor bei zugeschalteter Abgasrezirkulation und abgeschalteter Zweittturboladerstufe gezeigt. Der Weg des Zweitabgasstroms durch eine insgesamt mit 3 bezeichnete Abgasrezirkulationsleitung ist dabei mit grob getrichelter Linie eingezeichnet. Die Abgasrezirkulationsleitung 3 weist dabei einen Einlaufabschnitt B2b auf, mit dem sie an den Abgassammelbehälter 5 angeschlossen ist.
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In einem den Einlaufabschnitten L21 bzw. B2b nachgeordneten Bereich vereinigen sich die Rezirkulationsleitung 3 (grob gestrichelt in 1) und die Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 (fein gestrichelt in 2) zu einem gemeinsamen Leitungsabschnitt L2B2. Am Ende des gemeinsamen Leitungsabschnitts L2B2 verzweigen die Rezirkulationsleitung 3 und die Zweitladeluftleitung L21, L2B, L2 wieder. Die Rezirkulationsleitung 3 führt weiter in einen den gemeinsamen Leitungsabschnitt L2B2 mit einem Mündungsabschnitt L1B2 der Erstladeluftleitung L1, L1B2 verbindenden Zwischenabschnitt B22. Den Mündungsabschnitt L1B2 teilen sich wiederum die Rezirkulationsleitung 3 und die Erstladeluftleitung L1, L1B2. Schließlich ist der gemeinsame Leitungsabschnitt L2B2 der Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 und der Rezirkulationsleitung 3 über einen Mündungsabschnitt L2 mit dem Ladeluftsammelbehälter 4 verbunden. Dieser Mündungsabschnitt L2 der Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 (fein gestrichelt in 2) zweigt am Ende des gemeinsamen Leitungsabschnitts L2B2 von der Rezirkulationsleitung 3 (grob gestrichelt in 1) ab.
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In dem Einlaufabschnitt B2b der Abgasrezirkulationsleitung 3 ist ein Rezirkulationsabschaltventil 11 angeordnet, über welches die Rezirkulationsleitung 3 freigegeben oder abgeschaltet werden kann. In der Zweitabgasleitung B2a ist ein entsprechendes Nebenladeabschaltventil 12 angeordnet, mit dem die Verbindung des Abgassammelbehälters 4 mit der Zweitturboladerstufe 2 freigebbar und sperrbar ist. In dem Einlaufabschnitt L21 der Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 ist ein Rezirkulationsgasrückfluss-Verhinderungsventil 13 angeordnet, mit dem die Verbindung des Zweitverdichters 19 der Zweitturboladerstufe 2 mit der Abgasrezirkulationsleitung 3 freigebbar und sperrbar ist.
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Die Ventile 11, 12, 13 bilden insgesamt die Schalteinrichtung 11, 12, 13 zum wahlweisen Zuschalten der Abgasrezirkulation (1) oder der Zweitturboladerstufe 2 (2). Soll Brenn- bzw. Abgas rezirkuliert werden, wird das Nebenladeabschaltventil 12 geschlossen und das Rezirkulationsabschaltventil 11 geöffnet. Zudem wird auch das Rezirkulationsgasrückfluss-Verhinderungsventil 13 geschlossen, so dass das in die Abgasrezirkulationsleitung 3 strömende Abgas nicht zur Einlassseite des Zweitverdichters 19 strömen kann. Soll dagegen die Zweitturboladerstufe 2 zugeschaltet werden, so wird das Rezirkulationsabschaltventil 11 geschlossen und das Nebenladeabschaltventil 12 geöffnet.
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In dem gemeinsamen Leitungsabschnitt L2B2 können ein Wasserkühler 6 und ein dem Wasserkühler 6 nachgeordneter Rauchgaswäscher 7 angeordnet sein. Wiederum dem Rauchgaswäscher 7 nachgeordnet kann sich ein Wasserdunstfänger 17 in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt L2B2 der Rezirkulationsleitung 3 und der Zweitladeluftleitung L21, L2B, L2 befinden.
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Der Vorteil dabei ist, dass ein für die Kühlung und Reinigung des rezirkulierten Abgasstroms benötigter Kühler 6 gleichzeitig als Kühler für die an der Zweitturboladerstufe 2 aufgeladene Nebenladeluft verwendet werden kann. Denn durch die Verdichtung in der Turboladerstufe erwärmt sich die Nebenladeluft oft auf relativ hohe Temperaturen von beispielsweise 200°C. Je kälter der Ladeluftstrom jedoch ist, um so mehr Ladeluft kann auf Grund der höheren Dichte bei gleichem Druck in die Brennkammer des Motors eingebracht werden.
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Aus dem gleichen Grund ist auch in der Erstladeluftleitung L1, L1B2 in einem dem Erstverdichter 9 strömungsmäßig nachgeordneten Bereich ein Kühlersatz 27, 28 bestehend aus zwei Wasserkühlern 27, 28 vorgesehen, um den ebenfalls durch die Verdichtung erwärmten Erstladeluftstrom zu kühlen, beispielsweise auf akzeptable 35°C.
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Dem Rezirkulationsabschaltventil 11 nachgeordnet und dem Kühler 6 vorgeordnet kann ferner ein Wasservoreinspritz- bzw. düsungsaggregat 10 im Einlaufbereich B2b der Rezirkulationsleitung 3 angeordnet sein, mit dem im Falle zugeschalteter Rezirkulation dem rezirkulierten Abgasstrom Wasser zugedüst wird, um auf diese Weise bereits vorab Rußpartikel an die eingedüsten Wassertröpfchen anlagern zu lassen und dadurch aus dem Abgasstrom ausfiltern zu können.
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Die Einmündung des Zwischenabschnitts B22 der Rezirkulationsleitung 3 in die Erstladeluftleitung L1, L1B2 befindet sich dabei stromab der beiden Wasserkühler 27, 28 am Eingang in den gemeinsamen Mündungsabschnitt L1B2. Es wäre aber auch denkbar, anstatt die Rezirkulationsleitung und die Zweitladeluftleitung durch einen eigenen Kühler zu führen, diese vor dem Kühlersatz in die Erstladeluftleitung münden zu lassen. In diesem Fall müsste die Abgaswaschung in der Rezirkulationsleitung (sofern vorhanden) jedoch vorab vorgenommen werden.
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In den Zwischenabschnitt B22 der Rezirkulationsleitung 3 befindet sich ein Sauggebläse 15, um den Rezirkulationsgasstrom auf das Druckniveau des Erstladeluftstroms zu heben. Ferner ist stromab des Sauggebläses 15 ein Regelventil 14 vorgesehen, mit dem der Öffnungsgrad der Rezirkulationsgasleitung 3 eingestellt werden kann.
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Stromab der Einmündung des Zwischenabschnitts B22 in die Hauptladeladeluftleitung L1, L1B2 befindet sich ein weiterer Wasserdunstfänger 16, um sowohl das auf Grund der Kühlung der Hauptladeluft im Erstladeluftstrom vorhandene Kondenswasser auszufällen, als auch das eventuell in dem Rezirkulationsgasstrom noch vorhandene, ungebundene Wasser. Stromab davon teilt sich der Mündungsabschnitt L1B2 in zwei parallel zum Ladeluftsammelbehälter 4 hinführende Äste auf, einen Leitungsast mit einem darin angeordneten Hilfsgebläse 20 und einem Bypassleitungsast, welcher das Hilfsgebläse 20 umgeht. Über Sperrventile 25, 26 wird sichergestellt, dass keine hochverdichtete Ladeluft aus dem Ladeluftsammelbehälter 4 in den Mündungsabschnitt L1b2 der Erstladeluftleitung L1, L1B2 zurückströmen kann. Um den Hilfsgebläseast oder wahlweise den den Bypassast freizugeben bzw. zu sperren können, können dabei nicht dargestellte, zusätzliche Ventile vorgesehen sein.
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Der Mündungsabschnitt L2 der Zweitladeluftleitung L21, L2B2, L2 spaltet sich wie der Mündungsabschnitt L1B2 der Erstladeluftleitung L1, L1B2 in zwei Äste auf, einen Leitungsast mit einem darin angeordneten Hilfsgebläse 21 und einen Bypassleitungsast dafür. Um eine Rückströmung der im Ladeluftsammelbehälter 4 befindlichen Ladeluft in die Nebenladegasleitung L21, L2B2, L2 zu verhindern sind wiederum Rückschlagventile 23, 24 vorgesehen. Auch hier können weitere Ventile vorhanden sein, um wahlweise den Hilfsgebläseast oder den Bypassast freizugeben.
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Abwandlungen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsform sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Beispielsweise wäre es denkbar, die Rezirkulationsleitung anstatt über den Zwischenabschnitt B22 zur Erstladeluftleitung L1, L1B2 weiter gemeinsam mit der Zweitladeluftleitung durch deren Mündungsabschnitt L2 zu führen. Das Sauggebläse 15 könnte dann durch das Hilfsgebläse 21 ersetzt werden, welches entsprechend stark auszulegen wäre, wobei über geeignete Ventile der Bypassast oder der Leitungsast mit dem Hilfsgebläse freigegeben werden könnte. Hierzu wäre es auch denkbar anstatt eines größeren Hilfsgebläses ein oder mehrere weitere Hilfsgebläse in einem (oder mehreren) weiteren Bypassast vorzusehen, um dieses im Rezirkulationsmodus zuschalten zu können. Anstatt des zusätzlichen zweiten Hilfsgebläses könnte auch eine Leitungsverbindung vom zweitladeluftleitungsseitigen Hilfsgebläse zum erstladeluftleitungsseitigen Hilfsgebläse vorgesehen sein.
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Es sei hier angemerkt, dass vereinfachend immer von „Ladeluft“ gesprochen wird, die der Brennkammer zugeführt wird. Im Falle zugeschalteter Abgasrezirkulatioin bzw. -rückführung besteht das der Brennkammer zugeführte Gasgemisch aber strenggenommen nicht nur aus Luft, sondern auch aus dem rückgeführten Abgas. Weiterhin kann das der Brennkammer zugeführte Gasgemisch auch andere Gase enthalten als Luft oder rückgeführtes Abgas. Der Begriff „Ladeluft“ ist daher im Rahmen der Erfindung als ein der Brennkammer einlassseitig zuzuführendes Gas, also ein Ladegas zu verstehen und in diesem Sinne auch die Begriffe „Ladeluftsammelbehälter“ und „Ladeluftleitung“ als Sammelbehälter und Leitung für dieses Ladegas.
