DE102012205851B4

DE102012205851B4 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102012205851B4
Application number: DE102012205851.6A
Authority: DE
Inventors: Alan W. Hayman; Rodney E. Baker; Robert S. McAlpine
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: CN102733936A; US20120260897A1; CN102733936B; DE102012205851A1

Abstract

Verbrennungsmotor (10) mit Abgasrückführung, umfassend: einen Arbeitszylinder (12A, 12D); einen AGR-Zylinder (12B, 12C); ein Ansaugsystem (24) zur Lieferung einer Verbrennungsluftladung (18) an die Zylinder, ein erstes Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von dem Arbeitszylinder (12A, 12D) und an die Atmosphäre; ein zweites Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) und zur Lieferung des Abgases (48) durch eine AGR-Lieferleitung (54) an das Ansaugsystem (24), eine AGR-Bypassleitung (62), die sich zwischen der AGR-Lieferleitung (54) und dem Abgasbehandlungssystem (44) erstreckt und diese fluidtechnisch verbindet; eine erste Ventilbaugruppe (64), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; eine zweite Ventilbaugruppe (66), die in der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; und eine dritte Ventilbaugruppe (70), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen Verbrennungsmotoren mit Abgasrückführung und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit einem Motorzylinder, der zur Erzeugung und Lieferung von rückgeführtem Abgas an einen anderen Zylinder des Motors zweckgebunden bzw. dediziert ist, und eine Vorrichtung zur Lieferung daran.
HINTERGRUND
Mit zunehmendem Fokus auf Fahrzeugwirtschaftlichkeit wenden sich Kraftfahrzeughersteller kleineren leichteren Fahrzeugen und einzigartigen Fahrzeugantriebssträngen zu, um den Wirkungsgrad zu verstärken. Rückgeführtes Abgas (”AGR”) wird in den meisten herkömmlichen Verbrennungsmotoren dazu verwendet, die Reduzierung von Drosselungsverlusten bei Niedriglasten zu unterstützen und eine Klopftoleranz zu verbessern und Niveaus an Stickoxiden (”NOx”) in dem Abgas zu reduzieren. AGR ist insbesondere als ein Emissionsreduzierer in Verbrennungsmotoren wichtig, die mit magerer Stöchiometrie laufen und somit zur Emission höherer Niveaus an NOx-Emissionen anfällig sind.
Ein Vorschlag, der bei der Konstruktion von Verbrennungsmotorsystemen betrachtet worden ist, besteht darin, einen oder eine Mehrzahl von Zylindern als eine dedizierte AGR-Quelle zu verwenden. Genauer laufen beispielsweise in einem Vierzylindermotor zwei oder drei der vier Zylinder mit normalen Luft-, Kraftstoff- und AGR-Gemischen (Arbeitszylinder). Das durch diese Zylinder erzeugte Abgas verlässt den Verbrennungsmotor als Abgas und wird vor seiner Freisetzung an die Atmosphäre in einem Abgasbehandlungssystem behandelt. Einer oder zwei der vier Zylinder wird/werden mit individuell angepassten Niveaus von Luft und Kraftstoff (AGR-Zylinder) betrieben; wie durch einen Motorcontroller bestimmt werden kann, der in Signalkommunikation mit verschiedenen Motor-, Fahrzeug- und Abgassystemsensoren steht. Das in diesen Zylindern erzeugte Abgas wird an das Ansaugsystem übertragen, um AGR bereitzustellen. Eine derartige Konfiguration erlaubt eine fettere AGR, die höhere Niveaus an Wasserstoff enthält, wodurch die Klopfbeständigkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Verbrennungsstabilität verbessert werden, während dennoch die Beibehaltung von stöchiometrisch verbranntem Abgas in dem Abgasbehandlungssystem zur Kompatibilität mit den katalytischen Behandlungsvorrichtungen zugelassen wird.
In einigen Betriebsmoden können die beschriebenen Systemkonstruktionen die Betriebsstabilität des Verbrennungsmotors gefährden. Derartige Moden können einem Kaltstart, einer äußerst leichten Last (z. B. Leerlaufdrehzahl), einer hohen Last und einer hohen Last bei hoher Motordrehzahl folgen.
Die DE 10 2007 011 680 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, die eine erste und zweite Zylindergruppe aufweist, wobei die zweite Zylindergruppe eine Abgasrückführung für die erste Zylindergruppe bereitstellen kann.
Hierbei kann über eine erste und zweite Steuereinrichtung zwischen einer Lieferung der Abgase der zweiten Zylindergruppe an die Abgasbehandlungsvorrichtung oder eine Lieferung der Abgase als Abgasrückführung an die Ansaugseite der ersten Zylindergruppe umgeschaltet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit Abgasrückführung arbeitenden Verbrennungsmotor zu schaffen, mit dem auch bei Kaltstart oder sehr geringer oder hoher Last, insbesondere bei hoher Motordrehzahl die Betriebsstabilität zuverlässig gewährleistet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Bei einer Ausführungsform können während des ersten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe in einer modulierten, allgemein offenen Position und die zweite Ventilbaugruppe in einer modulierten, allgemein geschlossenen Position sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform können während des zweiten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe in einer modulierten, allgemein geschlossenen Position und die zweite Ventilbaugruppe in einer modulierten, allgemein offenen Position sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Eigenschaften Vorteile und Einzelheiten sind in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen nur beispielhaft vorgesehen, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnung nimmt, in welchen:
die Figur eine schematische Ansicht von Abschnitten eines Verbrennungsmotorsystems ist, das Merkmale der Erfindung verkörpert.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die in verschiedenen Ausführungsformen hier beschriebene Erfindung umfasst eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren für die Lieferung von Abgas an die Zylinder eines Verbrennungsmotors (d. h. regeneriertes Abgas ”AGR”). Wie oben diskutiert ist, ist die AGR nützlich bei der Beibehaltung verschiedener Leistungsparameter des Verbrennungsmotors, einschließlich der Beibehaltung reduzierter Niveaus von Stickoxiden (”NOx”), die einen regulierten Abgasbestandteil darstellen und in Motoren vorherrschender sind, die auf der mageren Seite der Stöchiometrie (d. h. Überschuss-Sauerstoff) betrieben werden. Die Grundvoraussetzung der Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor mit zwei Konfigurationen von Zylindern zu versehen; einem ersten ”Arbeitstyp” und einem zweiten ”AGR-Typ”. Während alle Zylinder auf eine Weise betrieben werden, die Arbeitsausgang von dem Motor bereitstellt, wird der erste Arbeitstyp bei normalen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen betrieben, die optimale Leistung und geeignete Abgasemissionen an ein Abgasbehandlungssystem liefern. Der zweite AGR-Typ wird auf eine Weise betrieben, die möglicherweise nicht unbedingt optimale Leistung und geeignete Abgasemissionen zu liefern braucht, sondern stattdessen optimale AGR direkt an die Ansaugdurchgänge des ersten Arbeitstyps von Zylindern liefert. Mechanisch sind die Abgasdurchlässe des zweiten AGR-Typs von Zylindern fluidtechnisch mit dem Ansaugsystem des Verbrennungsmotors und nicht mit dem Abgasbehandlungssystem verbunden. Der Pfad für das Abgas von diesen Zylindern zu dem Abgasbehandlungssystem entsteht durch Rückführung durch das Ansaugsystem und durch den ersten Arbeitstyp der Zylinder.
Eine Optimierung des Verbrennungsmotors resultiert bevorzugt in einer konsistenten, zuverlässigen Lieferung von AGR an die Arbeitszylinder bei der geeigneten Zeit und während geeigneter Betriebsmoden für optimales Leistungsvermögen des/der Arbeitszylinder/s. Wie es offensichtlich ist, ist es denkbar, dass die Erfindung Anwendung auf viele Konfigurationen von Verbrennungsmotoren findet, ohne von dem Schutzumfang derselben abzuweichen. Beispielsweise kann ein 2-Zylinder-Motor einen Arbeitszylinder und einen AGR-Zylinder umfassen, ein 3-Zylinder-Motor kann 2 Arbeitszylinder und einen AGR-Zylinder, der in einem Zweitaktzyklus oder einem 4-Taktzyklus arbeitet, umfassen, ein 4-Zylinder-Motor kann zwei oder drei Arbeitszylinder und einen oder zwei AGR-Zylinder umfassen, ein 6-Zylinder-Motor kann bis zu drei Arbeitszylinder und drei AGR-Zylinder umfassen, ein 8-Zylinder-Motor kann bis zu vier Arbeitszylinder und vier AGR-Zylinder umfassen, etc.
Nun Bezug nehmend auf die Fig. und nur zu Zwecken der Beschreibung ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung auf ein Reihen-4-Zylinder-Verbrennungsmotorsystem 10 gerichtet, das eine Mehrzahl von Motorzylindern 12 umfasst. Wie gezeigt ist, ist bei der gezeigten Ausführungsform das Verbrennungsmotorsystem 10 ein Reihen-Verbrennungsmotor mit vier Motorzylindern 12, wobei jedoch die Konfiguration auch eine beliebige Anzahl von Zylindern (wie detaillierter beschrieben wird) wie auch andere Konfigurationen, wie V-Konfiguration, Boxerkonfiguration und dergleichen aufweisen kann, ohne die Anwendung der Erfindung darauf zu beeinflussen.
Bezugnehmend auf die Motorzylinder 12 sind bei der beispielhaften Ausführungsform, die gezeigt ist, die einzelnen Zylinder als Zylinder #1, 12A (Arbeitszylinder), Zylinder #2, 12B (AGR-Zylinder), Zylinder #3, 12C (AGR-Zylinder) und Zylinder #4, 12D (Arbeitszylinder) beziffert. Verbrennungsluft 18 tritt in ein Ansaugsystem 24 durch einen Einlass 26 ein und wird durch einen Drosselkörper 28 auf eine bekannte Art und Weise dosiert. Die dosierte Verbrennungsluft 18 wird mit einem Abgasverdünnungsmittel gemischt, das allgemein als rückgeführtes Abgas oder AGR 30 bezeichnet wird, um eine Verbrennungsladung 32 zu bilden, die ein Gemisch aus Verbrennungsluft 18 und AGR 30 umfasst.
Die Verbrennungsladung 32 kann durch einen Kompressor 20 komprimiert werden, der bei der beispielhaften Ausführungsform, die gezeigt ist, ein motorgetriebener Superlader ist, und wird an jeden der Motorzylinder 12 durch einen Ansaugkrümmer 34 geliefert, der eine Mehrzahl von Ansaugkanälen 34A, 34B, 34C und 34D entsprechend den jeweiligen Motorzylindern 12A–12D umfasst. Die Verbrennungsladung 32 wird mit Kraftstoff in den Zylindern 12 gemischt und darin verbrannt. Eine oder mehrere Zündvorrichtungen, wie Zündkerzen 36, können in Kommunikation mit den Zylindern 12 positioniert sein und betrieben werden, um das Kraftstoff/Luft-Gemisch darin zu zünden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform verlässt Abgas 38 aus der Verbrennung von Kraftstoff und Verbrennungsladung 32 in den Arbeitszylindern 12A und 12D (Zylinder #1 und #4) die Zylinder durch die Abgasdurchgänge 40 eines ersten Abgaskrümmers 42. Der Abgaskrümmer 42 steht in Fluidkommunikation mit einem Abgasbehandlungssystem 44, das eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen (beispielsweise Oxidationskatalysatorvorrichtung, Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, Partikelfänger oder eine Kombination daraus) 46 für die Oxidation, Reduktion oder Filterung von Abgasbestandteilen vor der Freisetzung des Abgases an die Atmosphäre aufweisen kann. Abgas 48 aus der Verbrennung von Kraftstoff und Verbrennungsladung 32 in den AGR-Zylindern 12B und 12C (Zylinder #2 und #3) verlässt die Zylinder durch die Abgasdurchgänge 50 eines zweiten Abgaskrümmers 52. Der Abgaskrümmer 52 steht in Fluidkommunikation mit der AGR-Lieferleitung 54, die das Abgas als AGR 30 an das Ansaugsystem 24 liefert. Ein AGR-Kühler 56 kann in der AGR-Lieferleitung 54 angeordnet sein, um das Abgas 48 vor seiner Wiedereinführung in das Ansaugsystem als AGR 30 und Mischung mit der Verbrennungsluft 18 zu kühlen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Zylinderzündfolge des Verbrennungsmotors 10 der Arbeitszylinder #1, 12A, der AGR-Zylinder #3, 12C, der Arbeitszylinder #4, 12D und der AGR-Zylinder #2, 12B sein. Aufgrund dieser Zündfolge zünden die Zylinder, die AGR 30 an das Ansaugsystem 24 (d. h. Zylinder 12B und 12C) liefern, zwischen den Verbrennungsereignissen der Arbeitszylinder 12A und 12D, wodurch eine konsistente Strömung von AGR 30 an den AGR-Einlass zur Lieferung an die Verbrennungsladung 32 bereitgestellt wird. Somit umfasst die Verbrennungsladung 32 ein homogenes Gemisch aus Verbrennungsluft 18 und AGR 30 bei Lieferung an die Zylinder 12 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10.
Während die Ausführungsform der eben beschriebenen Figur mit zwei Arbeitszylindern und zwei AGR-Zylindern gezeigt ist, ist es bei einigen Anwendungen denkbar, dass möglicherweise eine geringere Menge an Gesamt-AGR über den vollständigen Bereich des Motorbetriebs erforderlich sein kann. Bei einer beispielhaften Ausführungsform können die Ansaugkanäle 34B und 34C des Ansaugkrümmers 34 zumindest einen Drosselkörper 58 aufweisen, der bei einer beispielhaften Ausführungsform durch einen Controller 72 elektrisch gesteuert ist. Der Drosselkörper 58 steht in Signalkommunikation mit dem Controller 72, der verschiedene Motor- und Abgassystemparameter (wie einen Eingang von den Sauerstoffsensoren 73) überwacht und die Strömung der Verbrennungsladung in die AGR-Zylinder 12B und 12C einstellt, wodurch die Zusammensetzung der in die AGR-Zylinder eintretenden Verbrennungsladung mit dem Ergebnis eingestellt wird, dass das die AGR-Zylinder verlassende Abgas 48 für die Arbeitszylinder 12A und 12B optimiert ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich eine AGR-Bypassleitung 62 zwischen der AGR-Lieferleitung 54 und dem Abgasbehandlungssystem 44 und verbindet diese fluidtechnisch an einer Stelle stromaufwärts der Abgasbehandlungsvorrichtung(en) 46. Eine derartige Stelle kann auch eine Fluidkommunikation mit dem zweiten Abgaskrümmer 52 aufweisen. Eine erste Ventilbaugruppe 64 ist in der AGR-Lieferleitung 54 zwischen dem Ansaugsystem 24 und dem Einlass 68 der AGR-Bypassleitung 62 angeordnet. Auf ähnliche Weise ist eine zweite Ventilbaugruppe 66 in der AGR-Bypassleitung 62 angeordnet.

Bezug nehmend auf TABELLE 1 befindet sich bei einer beispielhaften Ausführungsform eines ersten Betriebsmodus (VOLLE AGR) des Verbrennungsmotors 10 die erste Ventilbaugruppe 64 in einer offenen Position, um eine Strömung von Abgas 48 durch die AGR-Lieferleitung 54 und an das Ansaugsystem 24 zur Mischung mit Verbrennungsluft 18 zuzulassen, während die zweite Ventilbaugruppe geschlossen bleibt, um die Strömung von Abgas 48 direkt von den AGR-Zylindern 12B und 12C an das Abgasbehandlungssystem 44 zu verhindern. TABELLE 1

MODUS	VENTIL 64	VENTIL 66	DROSSELKÖRPER 70 (OPTIONAL)	GASSTRÖMUNG

VOLLE AGR	OFFEN/MODULIEREN	GESCHLOSSEN/MODULIEREN	OFFEN/MODULIEREN	Von AGR-Zylindern zu Einlass
LEERLAUF/START	GESCHLOSSEN/MODULIEREN	OFFEN/MODULIEREN	GESCHLOSSEN/MODULIEREN	Gesamtes (meistes) Gas durch Abgassystem
HOHE DREH-ZAHL	GESCHLOSSEN/MODULIEREN	OFFEN/MODULIEREN	GESCHLOSSEN/MODULIEREN	Gesamtes (meistes) Gas durch Abgassystem (für höhere Last und Drehzahl)
TEIL-AGR	OFFEN/MODULIEREN	OFFEN/MODULIEREN	MODULIEREN	AGR zu Einlass nach Erfordernis & an Abgassystem

Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann während einiger Betriebsmoden des Verbrennungsmotors 10 AGR 30 die Verbrennungsstabilität gefährden und kann möglicherweise keine erwünschte Komponente der Verbrennungsladung 32 darstellen. Derartige Betriebsmoden des Verbrennungsmotors 10 können umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Kaltstarts, wenn kein überschüssiger Wasserdampf in der AGR 30 in dem Ansaugsystem 24 gewünscht ist, äußerst leichte Beladung, wie im Leerlauf und Betrieb unter hohen Lasten und hohen Lasten bei hohen Drehzahlen. In solchen Fällen kann der Verbrennungsmotor 10 der Erfindung möglicherweise umkonfiguriert werden, um ohne oder mit beschränkter AGR 30 zu arbeiten. In einem derartigen zweiten Betriebsmodus (LEERLAUF/START) befindet sich die erste Ventilbaugruppe 64 in einer geschlossenen Position oder ist geringfügig moduliert, um dadurch den größten Teil oder die gesamte Strömung von Abgas 48 in die AGR-Lieferleitung 54 zu verhindern, während sich die zweite Ventilbaugruppe 66 in einer offenen oder breit modulierten Position befindet, um eine Strömung des Abgases 48 durch die AGR-Bypassleitung 62 und an das Abgasbehandlungssystem 44 zu ermöglichen.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann es in einigen Fällen mit hohen Lasten und hohen Lasten und hohen Motordrehzahlen (z. B. weit offene Drosselklappe ”WOT von engl.: ”wide open throttle””) nützlich sein, eine begrenzte Menge an AGR 30 (d. h. weniger als während des normalen Motorbetriebs) in dem Bereich von 5–17% zu liefern. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann es nützlich sein, eine noch stärker eingeschränkte Menge an AGR 30 (d. h. weniger als während des normalen Motorbetriebs) in dem Bereich von 3–12% zu liefern. Eine derartige geringere Menge an AGR 30 kann tatsächlich einen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 bei einem höheren Kompressionsverhältnis für größere Leistung und erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit zulassen. In solchen Fällen und bei einer beispielhaften Ausführungsform kann eine optionale dritte Ventilbaugruppe 70 in der AGR-Lieferleitung 54 zwischen dem Ansaugsystem 24 und dem Einlass 68 der AGR-Bypassleitung 62 angeordnet sein. Die dritte Ventilbaugruppe 70 ist bevorzugt derart konfiguriert, eine Modulierung des Ventilelements (nicht gezeigt) zuzulassen, wodurch ein Betrieb der Ventilbaugruppe in einem Bereich zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zugelassen wird (z. B. eine Vorrichtung vom Drosselkörpertyp). Während eines derartigen dritten Betriebsmodus(Teil-AGR) des Verbrennungsmotors 10 befindet sich die erste Ventilbaugruppe 64 in einer allgemein offenen Position, um eine Strömung von Abgas 48 durch die AGR-Lieferleitung 54 und an das Ansaugsystem 24 zur Mischung mit Verbrennungsluft 18 zuzulassen, während die zweite Ventilbaugruppe auch allgemein offen verbleibt, um die Strömung von Abgas 48 direkt von den AGR-Zylindern 12B und 12C an das Abgasbehandlungssystem 44 zuzulassen. Wenn die dritte Ventilbaugruppe 70 zwischen einer vollständig offenen und einer vollständig geschlossenen Position moduliert wird, strömt eine gewünschte Menge an AGR 30 an das Ansaugsystem 24. Der Gegendruck in der AGR-Lieferleitung, der durch die Modulation der Ventilbaugruppe 70 bewirkt wird, treibt den Rest des Abgases 48 zur Strömung durch die AGR-Bypassleitung und an das Abgasbehandlungssystem 44. Während die Erfindung unter Verwendung einer dritten Ventilbaugruppe 70 beschrieben worden ist, um die AGR 30, die durch die AGR-Lieferleitung strömt, zu modulieren, ist es denkbar, dass unter Voraussetzung richtiger Haltbarkeits- und Auflösungscharakteristiken die erste, die zweite oder eine Kombination beider Ventilbaugruppen 64, 66 als vollständig offene/vollständig geschlossene Ventile, als modulierte Ventile oder als eine Kombination daraus betrieben werden können; wodurch auf eine dritte Ventilbaugruppe 70 verzichtet wird. Ähnlicherweise ist es denkbar, dass unter Voraussetzung richtiger Haltbarkeits- und Auflösungscharakteristiken die dritte, die zweite oder eine Kombination beider Ventilbaugruppen 70, 66 als vollständig offene/vollständig geschlossene Ventile, als modulierte Ventile oder als eine Kombination daraus betrieben werden können; wodurch auf eine erste Ventilbaugruppe 64 verzichtet werden kann.
Es ist denkbar, dass die erste, zweite und dritte Ventilbaugruppe 64, 66 und 70 elektrisch gesteuert sein können. Die elektrisch gesteuerten Ventilbaugruppen stehen in Signalkommunikation mit dem Controller 72, der verschiedene Motor- und Abgassystemparameter überwacht und den Modus des Motorbetriebs und somit die richtige Positionierung der Ventilbaugruppen bestimmt.
Eine Anwendung der Erfindung erlaubt den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 mit direkter AGR als einen superaufgeladenen Standard-Verbrennungsmotor, wenn erforderlich. Durch Beseitigung oder Steuerung der Menge an AGR, die an die Verbrennungsladung geliefert wird, kann der dynamische Bereich des Verbrennungsmotors 10 mit direkter AGR gesteigert und eine größere Freiheit bei der Auswahl des Motorhubraums und Zunahmen eines spezifischen Ausgangs ermöglicht werden, der erforderlich sein kann, um Fahrzeug- oder andere Anwendungsleistungsanforderungen zu erfüllen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang derselben abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen beschränkt ist, die offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallen.

Claims

Verbrennungsmotor (10) mit Abgasrückführung, umfassend: einen Arbeitszylinder (12A, 12D); einen AGR-Zylinder (12B, 12C); ein Ansaugsystem (24) zur Lieferung einer Verbrennungsluftladung (18) an die Zylinder, ein erstes Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von dem Arbeitszylinder (12A, 12D) und an die Atmosphäre; ein zweites Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) und zur Lieferung des Abgases (48) durch eine AGR-Lieferleitung (54) an das Ansaugsystem (24), eine AGR-Bypassleitung (62), die sich zwischen der AGR-Lieferleitung (54) und dem Abgasbehandlungssystem (44) erstreckt und diese fluidtechnisch verbindet; eine erste Ventilbaugruppe (64), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; eine zweite Ventilbaugruppe (66), die in der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; und eine dritte Ventilbaugruppe (70), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei während eines ersten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer offenen Position ist, um eine Abgasströmung von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) durch die AGR-Lieferleitung (54) und an das Ansaugsystem (24) zuzulassen, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer geschlossenen Position ist, um die Strömung von Abgas (48) direkt von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) und an das Abgasbehandlungssystem zu verhindern.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 2, wobei während eines zweiten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer geschlossenen Position ist, um die Strömung von Abgas (48) von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) und in die AGR-Lieferleitung (54) zu verhindern, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer offenen Position ist, um die Strömung von Abgas (48) von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) durch die AGR-Bypassleitung (62) und an das Abgasbehandlungssystem zuzulassen.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) derart konfiguriert ist, in einem Bereich zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zu arbeiten.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 4, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) derart konfiguriert ist, eine variable Menge an AGR während eines dritten Betriebsmodus zu liefern.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 5, wobei in dem dritten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer offenen Position ist, um eine Strömung von Abgas (48) von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) durch die AGR-Lieferleitung (54) und an das Ansaugsystem (24) zuzulassen, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer offenen Position ist, um eine Strömung von Abgas (48) direkt von dem AGR-Zylinder (12B, 12C) an das Abgasbehandlungssystem zuzulassen.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Ventilbaugruppe (64, 66) durch einen Controller (72) elektrisch gesteuert sind, der Motor- und Abgassystemparameter überwacht, den Motorbetriebsmodus und die relative Position der Ventilbaugruppen (64, 66), offen/geschlossen oder moduliert zwischen offen und geschlossen, überwacht.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) durch einen Controller (72) elektrisch gesteuert ist, der Motor- und Abgassystemparameter überwacht, den Motorbetriebsmodus und die Position der Ventilbaugruppe (70) bestimmt.
Verbrennungsmotor (10) mit Abgasrückführung, umfassend: eine Mehrzahl von Arbeitszylindern (12A, 12D); eine Mehrzahl von AGR-Zylindern (12B, 12C); ein Ansaugsystem (24) zur Lieferung einer Verbrennungsluftladung (18) an die Zylinder, ein erstes Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von den Arbeitszylindern (12A, 12D) und an die Atmosphäre; und ein zweites Abgassystem zur Entfernung von Abgas (48) von den AGR-Zylindern (12B, 12C) und zur Lieferung des Abgases (48) durch eine AGR-Lieferleitung (54) an das Ansaugsystem (24), eine AGR-Bypassleitung (62), die sich zwischen der AGR-Lieferleitung (54) und dem Abgasbehandlungssystem erstreckt und diese fluidtechnisch verbindet; eine erste Ventilbaugruppe (64), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; eine zweite Ventilbaugruppe (66), die in der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist; und eine dritte Ventilbaugruppe (70), die in der AGR-Lieferleitung (54) zwischen dem Ansaugsystem (24) und einem Einlass der AGR-Bypassleitung (62) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 9, wobei während eines ersten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer offenen Position ist, um eine Abgasströmung von den AGR-Zylindern (12B, 12C) durch die AGR-Lieferleitung (54) und an das Ansaugsystem (24) zuzulassen, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer geschlossenen Position ist, um die Strömung von Abgas (48) direkt von den AGR-Zylindern (12B, 12C) und an das Abgasbehandlungssystem zu verhindern.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 10, wobei während eines zweiten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer geschlossenen Position ist, um die Strömung von Abgas (48) von den AGR-Zylindern (12B, 12C) an die AGR-Lieferleitung (54) zu verhindern, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer offenen Position ist, um die Abgasströmung hindurch von den AGR-Zylindern (12B, 12C) an die AGR-Bypassleitung (62) und an das Abgasbehandlungssystem zuzulassen.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 9, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) derart konfiguriert ist, in einem Bereich zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zu arbeiten.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 12, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) derart konfiguriert ist, eine variable Menge von AGR während eines dritten Betriebsmodus zu liefern.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 13, wobei in dem dritten Betriebsmodus die erste Ventilbaugruppe (64) in einer offenen Position ist, um eine Abgasströmung von den AGR-Zylindern (12B, 12C) durch die AGR-Lieferleitung (54) und an das Ansaugsystem (24) zuzulassen, und die zweite Ventilbaugruppe (66) in einer offenen Position ist, um eine Abgasströmung von den AGR-Zylindern (12B, 12C) direkt von den AGR-Zylindern (12B, 12C) an das Abgasbehandlungssystem zuzulassen.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 9, wobei die erste und zweite Ventilbaugruppe (64, 66) durch einen Controller (72) elektrisch gesteuert sind, der Motor- und Abgassystemparameter überwacht, den Motorbetriebsmodus und die Position der Ventilbaugruppen (64, 66) bestimmt.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 9, wobei die dritte Ventilbaugruppe (70) durch einen Controller (72) elektrisch gesteuert ist, der Motor- und Abgassystemparameter überwacht, den Motorbetriebsmodus und die Position der Ventilbaugruppe (70) bestimmt.