DE102015219628A1 - Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine - Google Patents

Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102015219628A1
DE102015219628A1 DE102015219628.3A DE102015219628A DE102015219628A1 DE 102015219628 A1 DE102015219628 A1 DE 102015219628A1 DE 102015219628 A DE102015219628 A DE 102015219628A DE 102015219628 A1 DE102015219628 A1 DE 102015219628A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
exhaust
return line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015219628.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Kindl
Andreas Kuske
Jörg Kemmerling
Vanco Smiljanovski
Franz Arnd Sommerhoff
Christian Winge Vigild
Hanno Friederichs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102015219628.3A priority Critical patent/DE102015219628A1/en
Priority to DE202015106073.4U priority patent/DE202015106073U1/en
Publication of DE102015219628A1 publication Critical patent/DE102015219628A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/068Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for warming-up
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit – einem Ansaugsystem (1) zum Zuführen von Ladeluft, – einem Abgasabführsystem (2) zum Abführen von Abgas, – mindestens einem Abgasturbolader (3), der eine im Abgasabführsystem (2) angeordnete Turbine (3b) und einen im Ansaugsystem (1) angeordneten Verdichter (3a) umfasst, und – einer Niederdruck-Abgasrückführung (4) umfassend eine Rückführleitung (4a), die stromabwärts der Turbine (3b) des mindestens einen Abgasturboladers (3) vom Abgasabführsystem (2) abzweigt und stromaufwärts des Verdichters (3a) des mindestens einen Abgasturboladers (3) in das Ansaugsystem (1) mündet. Es soll eine Brennkraftmaschine der genannten Art bereitgestellt werden, die hinsichtlich der Kondensatbildung in der Niederdruck-AGR (4) verbessert ist. Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine der genannten Art, bei der die Niederdruck-Abgasrückführung (4) mit mindestens einem abgasseitigen Absperrelement (4d, 5c) ausgestattet ist, das stromabwärts des ersten Knotenpunktes (5a) und stromaufwärts des zweiten Knotenpunktes (5b) angeordnet ist.The invention relates to a supercharged internal combustion engine having - an intake system (1) for supplying charge air, - a Abgasabführsystem (2) for discharging exhaust gas, - at least one exhaust gas turbocharger (3) arranged in the Abgasabführsystem (2) turbine (3b) and a compressor (3a) arranged in the intake system (1), and - a low-pressure exhaust gas recirculation (4) comprising a return line (4a) which branches off from the exhaust gas removal system (2) downstream of the turbine (3b) of the at least one exhaust gas turbocharger (3) upstream of the compressor (3a) of the at least one exhaust gas turbocharger (3) opens into the intake system (1). It is an internal combustion engine of the type mentioned are provided, which is improved in terms of condensate formation in the low-pressure EGR (4). This is achieved by an internal combustion engine of the type mentioned, in which the low-pressure exhaust gas recirculation (4) with at least one exhaust-side shut-off (4d, 5c) is provided, which downstream of the first node (5a) and upstream of the second node (5b) is arranged ,

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
  • – mindestens einem Abgasturbolader, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, und
  • – einer Niederdruck-Abgasrückführung umfassend eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers in das Ansaugsystem mündet, wobei in der Rückführleitung ein Kühler und stromabwärts des Kühlers ein Steuerelement angeordnet sind, und eine Bypassleitung zur Umgehung des Kühlers, die unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes stromaufwärts des Kühlers von der Rückführleitung abzweigt und unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes zwischen dem Kühler und dem Steuerelement in die Rückführleitung mündet, wobei am zweiten Knotenpunkt eine ansaugseitige Umschaltvorrichtung angeordnet ist, die in einer ersten Schaltposition die Rückführleitung freigibt und die Bypassleitung versperrt und in einer zweiten Schaltposition die Bypassleitung freigibt und die Rückführleitung versperrt.
The invention relates to a supercharged internal combustion engine with
  • An intake system for supplying charge air,
  • An exhaust gas removal system for removing exhaust gas,
  • At least one exhaust-gas turbocharger comprising a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system, and
  • A low-pressure exhaust gas recirculation system comprising a return line which branches off from the exhaust gas removal system downstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger and opens into the intake system upstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger, a control element being arranged in the return line and a control element downstream of the cooler; Bypass line for bypassing the radiator, which branches off to form a first node upstream of the radiator from the return line and opens to form a second node between the radiator and the control in the return line, wherein at the second node a suction-side switching device is arranged in a first Switching position releases the return line and blocks the bypass line and in a second switching position releases the bypass line and the return line obstructed.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine.Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine.

Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines that use a hybrid combustion process, as well as hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine include an electric motor which can be connected to the engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.

In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie nimmt weiter ständig zu.In recent years, there has been a trend toward small, supercharged engines, with supercharging primarily a method of increasing performance by compressing the air needed for the engine combustion process. The economic importance of these engines for the automotive industry continues to increase.

Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Regelmäßig wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Ladeluftkühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Ladeluftkühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.Frequently, an exhaust gas turbocharger is used for charging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust stream is supplied to the turbine and relaxes with energy release in the turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charging of the cylinder is achieved. Regularly, a charge air cooler is provided downstream of the compressor in the intake system, with which the compressed charge air is cooled before entering the at least one cylinder. The intercooler lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the intercooler for a better filling of the cylinder, d. H. contributes to a larger air mass. There is a compaction by cooling.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger compared to a mechanical supercharger is that there is no mechanical connection to the power transmission between the supercharger and the internal combustion engine or is required. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Die Aufladung dient – wie bereits erwähnt – der Leistungssteigerung. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.The charge is - as already mentioned - the increase in performance. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the displacement is reduced, the load spectrum can be shifted to higher loads, where the specific fuel consumption is lower.

Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Charging thus supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Ein weiteres grundsätzliches Ziel ist es, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Bei der Lösung dieser Aufgabe kann die Aufladung ebenfalls hilfreich sein. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können nämlich Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden. Um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten sind aber neben der Aufladung weitere innermotorische Maßnahmen erforderlich.Another fundamental goal is to reduce pollutant emissions. In solving this problem, charging can also be helpful. In a targeted interpretation of the charge can namely advantages in efficiency and in the Exhaust emissions are achieved. In order to comply with future limits for pollutant emissions but in addition to the charging further internal engine measures are required.

So dient die Abgasrückführung zur Reduzierung der Stickoxidrohemissionen. Die Rückführrate xAGR bestimmt sich dabei zu xAGR = mAGR/(mAGR + mFrischluft), wobei mAGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und mFrischluft die zugeführte Frischluft bezeichnet. Gegebenenfalls muss noch via Rückführleitung rückgeführter Sauerstoff mitberücksichtigt werden, d. h. der unverbrannte Anteil der den Zylinder zuvor zugeführten Frischladung.Exhaust gas recirculation, for example, reduces nitrogen oxide emissions. The recirculation rate x AGR is determined to be x AGR = m AGR / (m AGR + m fresh air ), where m AGR designates the mass of recirculated exhaust gas and m fresh air the fresh air supplied. If necessary, oxygen returned via the return line must also be taken into account, ie the unburned portion of the fresh charge previously supplied to the cylinder.

Die erfindungsgemäße mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine ist mit einer Abgasrückführung (AGR) ausgestattet und zwar mit einer Niederdruck-AGR. Im Gegensatz zu einer Hochdruck-AGR, die stromaufwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem entnommenes Abgas in das Ansaugsystem stromabwärts des Verdichters einleitet, wird bei einer Niederdruck-AGR Abgas auf die Einlassseite zurückgeführt, welches die Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu umfasst die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem mündet. Erfindungsgemäß ist in der Rückführleitung ein Kühler vorgesehen, um das heiße Abgas im Rahmen der Rückführung zu kühlen, wobei stromabwärts des Kühlers, d. h. ansaugseitig, ein Steuerelement zur Einstellung der Rückführrate angeordnet ist. Eine Bypassleitung dient der Umgehung des Kühlers, beispielsweise nach einem Kaltstart.The inventive supercharged by exhaust gas turbocharger internal combustion engine is equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) and that with a low-pressure EGR. In contrast to a high pressure EGR, which introduces exhaust gas taken from the exhaust gas removal system upstream of the turbine into the intake system downstream of the compressor, at a low pressure EGR, exhaust gas is returned to the inlet side which has already passed through the turbine. For this purpose, the low-pressure EGR comprises a return line, which branches off downstream of the turbine from the Abgasabführsystem and opens upstream of the compressor in the intake system. According to the invention, a cooler is provided in the return line to cool the hot exhaust gas as part of the recirculation, wherein downstream of the cooler, d. H. suction side, a control for adjusting the return rate is arranged. A bypass line serves to bypass the radiator, for example after a cold start.

Der wesentliche Vorteil der Niederdruck-AGR gegenüber der Hochdruck-AGR ist, dass der in die Turbine eingeleitete Abgasstrom im Falle einer Abgasrückführung nicht um die rückgeführte Abgasmenge vermindert wird. Es steht immer der gesamte Abgasstrom an der Turbine zur Generierung eines ausreichend hohen Ladedrucks zur Verfügung.The main advantage of the low-pressure EGR compared with the high-pressure EGR is that the exhaust gas flow introduced into the turbine is not reduced by the amount of recirculated exhaust gas in the case of exhaust gas recirculation. It is always the entire exhaust gas flow to the turbine to generate a sufficiently high boost pressure available.

Das mittels Niederdruck-AGR auf die Einlassseite zurückgeführte und vorzugsweise gekühlte Abgas wird stromaufwärts des Verdichters mit Frischluft gemischt. Die auf diese Weise erzeugte Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas bildet die Ladeluft, die dem Verdichter zugeführt und komprimiert wird.The exhaust gas, which is returned to the inlet side by means of low-pressure EGR and is preferably cooled, is mixed with fresh air upstream of the compressor. The mixture of fresh air and recirculated exhaust gas produced in this way forms the charge air, which is supplied to the compressor and compressed.

Dabei ist es unschädlich, dass im Rahmen der Niederdruck-AGR Abgas durch den Verdichter hindurchgeführt wird, da Abgas rückgeführt wird, welches stromabwärts der Turbine einer Abgasnachbehandlung, insbesondere in einem Partikelfilter, unterzogen wurde. Ablagerungen im Verdichter, welche die Geometrie des Verdichters, insbesondere die Strömungsquerschnitte, verändern und auf diese Weise den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern, sind daher nicht zu befürchten.It is harmless that exhaust gas is passed through the compressor in the context of the low-pressure EGR, since exhaust gas is recirculated, which downstream of the turbine of an exhaust aftertreatment, in particular in a particulate filter was subjected. Deposits in the compressor, which change the geometry of the compressor, in particular the flow cross-sections, and thus worsen the efficiency of the compressor, are therefore not to be feared.

Probleme können sich hingegen stromaufwärts des Verdichters ergeben, wenn die Temperatur des rückgeführten heißen Abgases abnimmt und sich Kondensat bildet. Dabei sind zwei Szenarien zu unterscheiden.However, problems may arise upstream of the compressor as the temperature of the recirculated hot exhaust gas decreases and condensate forms. There are two scenarios to distinguish.

Zum einen kann sich Kondensat bilden, wenn das rückgeführte heiße Abgas mit kühler Frischluft zusammentrifft und gemischt wird. Das Abgas kühlt sich ab, wohingegen die Temperatur der Frischluft angehoben wird. Die Temperatur der Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas, d. h. die Ladelufttemperatur, liegt unterhalb der Abgastemperatur des rückgeführten Abgases. Im Rahmen der Abkühlung des Abgases können zuvor noch gasförmig im Abgas bzw. in der Ladeluft enthaltene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auskondensieren, wenn die Tautemperatur einer Komponente der gasförmigen Ladeluftströmung unterschritten wird.On the one hand, condensate can form when the returned hot exhaust gas coincides with cool fresh air and is mixed. The exhaust gas cools, whereas the temperature of the fresh air is raised. The temperature of the mixture of fresh air and recirculated exhaust gas, d. H. the charge air temperature is below the exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas. As part of the cooling of the exhaust gas previously liquids in gaseous form in the exhaust gas or in the charge air, in particular water, condense out when the taut temperature of a component of the gaseous charge air flow is exceeded.

Es kommt zu einer Kondensatbildung in der freien Ladeluftströmung, wobei häufig Verunreinigungen in der Ladeluft den Ausgangspunkt für die Bildung von Kondensattröpfchen bilden.It comes to a condensation in the free charge air flow, often impurities in the charge air form the starting point for the formation of condensate droplets.

Zum anderen kann sich Kondensat bilden, wenn das rückgeführte heiße Abgas bzw. die Ladeluft auf die Innenwandung des Ansaugsystems bzw. auf die Innenwandung des Verdichtergehäuses trifft, da die Wandtemperatur in der Regel unterhalb der Tautemperatur der relevanten gasförmigen Komponenten liegt.On the other hand, condensate can form if the recycled hot exhaust gas or the charge air strikes the inner wall of the intake system or on the inner wall of the compressor housing, since the wall temperature is usually below the taut temperature of the relevant gaseous components.

Kondensat und Kondensattröpfchen sind unerwünscht und führen zu einer erhöhten Geräuschemission im Ansaugsystem, gegebenenfalls zur Beschädigung der Schaufeln des mindestens einen Verdichterlaufrades. Letzteres ist mit einer Verminderung des Wirkungsgrades des Verdichters verbunden.Condensate and condensate droplets are undesirable and lead to increased noise in the intake system, possibly damaging the blades of the at least one compressor impeller. The latter is associated with a reduction in the efficiency of the compressor.

Die vorstehend beschriebene Problematik verschärft sich mit zunehmender Rückführrate, da mit der Zunahme der rückgeführten Abgasmenge die Anteile der einzelnen Abgaskomponenten in der Ladeluft zwangsläufig zunehmen, insbesondere der Anteil des im Abgas enthaltenen Wassers. Nach dem Stand der Technik wird daher die mittels Niederdruck-AGR rückgeführte Abgasmenge häufig begrenzt, um das Auskondensieren zu unterbinden bzw. zu vermindern. Die notwendige Begrenzung der Niederdruck-AGR einerseits und die für eine deutliche Absenkung der Stickoxidemissionen erforderlichen hohen Abgasrückführraten andererseits führen zu unterschiedlichen Zielsetzungen bei der Bemessung der rückgeführten Abgasmenge. Nach dem Stand der Technik wird daher neben der Niederdruck-AGR regelmäßig eine Hochdruck-AGR eingesetzt.The problem described above is exacerbated with increasing recirculation rate, since with the increase in the amount of recirculated exhaust gas, the proportions of the individual exhaust gas components in the charge air inevitably increase, in particular the proportion of water contained in the exhaust gas. According to the prior art, therefore, the amount of exhaust gas recirculated by means of low-pressure EGR is often limited in order to prevent or reduce the condensation out. The necessary limitation of the low-pressure EGR on the one hand and the high exhaust gas recirculation rates required for a significant reduction in nitrogen oxide emissions on the other hand lead to different objectives in the dimensioning of the recirculated exhaust gas quantity. According to the state of Technology is therefore used in addition to the low-pressure EGR regularly a high-pressure EGR.

Die Problematik der Kondensatbildung betrifft nicht nur das Ansaugsystem. Auch die Niederdruck-AGR als solche, d. h. die Rückführleitung, der Kühler und die Bypassleitung sind anfällig und geeignet für die Bildung von Kondensat und dies – im Gegensatz zum Ansaugsystem – nicht nur während der Abgasrückführung, sondern auch dann, wenn gar kein Abgas zurückgeführt wird, d. h. das ansaugseitige AGR-Ventil geschlossen ist. Nach dem Stand der Technik sind nämlich sowohl die Rückführleitung als auch die Bypassleitung auf der heißen Seite der Niederdruck-AGR, d. h. abgasseitig, zum Abgasabführsystem hin dauerhaft offen.The problem of condensate formation does not only affect the intake system. Also, the low-pressure EGR as such, d. H. the return line, the radiator and the bypass line are vulnerable and suitable for the formation of condensate and this - in contrast to the intake system - not only during exhaust gas recirculation, but also when no exhaust gas is returned, d. H. the intake-side EGR valve is closed. Namely, according to the prior art, both the return line and the bypass line are on the hot side of the low pressure EGR, that is, the low pressure EGR. H. Exhaust side, permanently open to the exhaust system.

Auf der kalten Seite der Niederdruck-AGR, d. h. ansaugseitig, ist neben dem AGR-Ventil, das zur Deaktivierung der Abgasrückführung geschlossen wird, auch eine Umschaltvorrichtung vorgesehen, die in einer ersten Schaltposition die Rückführleitung freigibt und die Bypassleitung versperrt und in einer zweiten Schaltposition die Bypassleitung freigibt und die Rückführleitung versperrt.On the cold side of the low-pressure EGR, d. H. suction side, in addition to the EGR valve, which is closed to deactivate the exhaust gas recirculation, also a switching device is provided which releases the return line in a first switching position and blocks the bypass line and in a second switching position releases the bypass line and blocks the return line.

Ist die Abgasrückführung deaktiviert, kann sich infolgedessen im Kühler und in der Rückführ- sowie der Bypassleitung zumindest bis hin zur Umschaltvorrichtung Kondensat bilden und sammeln. Wird die Abgasrückführung dann durch Öffnen des AGR-Ventils aktiviert, kann das in der Niederdruck-AGR gebildete Kondensat schlagartig und in größeren Mengen freigesetzt und in das Ansaugsystem eingebracht werden. Letzteres kann nicht nur zu einer schweren Störung des Betriebs der Brennkraftmaschine, sondern auch zu einer irreversiblen Beschädigung des Verdichters führen.If the exhaust gas recirculation is deactivated, as a result, condensate can form and collect in the cooler and in the return line and the bypass line at least as far as the switching device. If the exhaust gas recirculation is then activated by opening the EGR valve, the condensate formed in the low-pressure EGR can be released suddenly and in larger quantities and introduced into the intake system. The latter can not only lead to a serious failure of the operation of the internal combustion engine, but also to irreversible damage to the compressor.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der Kondensatbildung in der Niederdruck-AGR verbessert ist.Against this background, it is an object of the present invention to provide a supercharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1 which is improved in condensate formation in the low-pressure EGR.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.A further sub-task of the present invention is to show a method for operating such an internal combustion engine.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
  • – mindestens einem Abgasturbolader, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, und
  • – einer Niederdruck-Abgasrückführung umfassend eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers in das Ansaugsystem mündet, wobei in der Rückführleitung ein Kühler und stromabwärts des Kühlers ein Steuerelement angeordnet sind, und eine Bypassleitung zur Umgehung des Kühlers, die unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes stromaufwärts des Kühlers von der Rückführleitung abzweigt und unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes zwischen dem Kühler und dem Steuerelement in die Rückführleitung mündet, wobei am zweiten Knotenpunkt eine ansaugseitige Umschaltvorrichtung angeordnet ist, die in einer ersten Schaltposition die Rückführleitung freigibt und die Bypassleitung versperrt und in einer zweiten Schaltposition die Bypassleitung freigibt und die Rückführleitung versperrt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – die Niederdruck-Abgasrückführung mit mindestens einem abgasseitigen Absperrelement ausgestattet ist, das stromabwärts des ersten Knotenpunktes und stromaufwärts des zweiten Knotenpunktes angeordnet ist.
The first subtask is solved by a supercharged internal combustion engine
  • An intake system for supplying charge air,
  • An exhaust gas removal system for removing exhaust gas,
  • At least one exhaust-gas turbocharger comprising a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system, and
  • A low-pressure exhaust gas recirculation system comprising a return line which branches off from the exhaust gas removal system downstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger and opens into the intake system upstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger, a control element being arranged in the return line and a control element downstream of the cooler; Bypass line for bypassing the radiator, which branches off to form a first node upstream of the radiator from the return line and opens to form a second node between the radiator and the control in the return line, wherein at the second node a suction-side switching device is arranged in a first Switching position releases the return line and blocks the bypass line and in a second switching position releases the bypass line and the return line is blocked, which is characterized in that
  • - The low-pressure exhaust gas recirculation is equipped with at least one exhaust-side shut-off, which is arranged downstream of the first node and upstream of the second node.

Die Niederdruck-Abgasrückführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist abgasseitig, d. h. auf der heißen Seite, mit mindestens einem Absperrelement ausgestattet, das in der Schließstellung die Rückführleitung, den Kühler und/oder die Bypassleitung vom Abgasabführsystem abtrennt. Eine Kondensatbildung in der Rückführleitung, dem Kühler und/oder der Bypassleitung kann auf diese Weise verhindert bzw. vermindert werden.The low-pressure exhaust gas recirculation of the internal combustion engine according to the invention is exhaust-side, d. H. on the hot side, equipped with at least one shut-off element which separates the return line, the radiator and / or the bypass line from the exhaust system in the closed position. Condensation in the return line, the radiator and / or the bypass line can be prevented or reduced in this way.

Bei Aktivierung der Abgasrückführung durch Öffnen des AGR-Ventils werden keine größeren Mengen Kondensat freigesetzt bzw. in das Ansaugsystem eingebracht. Eine schwere Störung des Betriebs der Brennkraftmaschine sowie eine irreversible Beschädigung des Verdichters sind nicht zu befürchten. Der Wirkungsgrad des Verdichters bleibt somit von der Abgasrückführung mittels Niederdruck-AGR unbeeinflusst. Mit dem Kondensat entfällt auch die erhöhte Geräuschemission infolge des Kondensats.When exhaust gas recirculation is activated by opening the EGR valve, no large amounts of condensate are released or introduced into the intake system. A serious failure of the operation of the internal combustion engine and irreversible damage to the compressor are not to be feared. The efficiency of the compressor thus remains unaffected by the exhaust gas recirculation by means of low-pressure EGR. The condensate also eliminates the increased noise emission due to the condensate.

Dadurch wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine bereitgestellt, die hinsichtlich der Kondensatbildung in der Niederdruck-AGR verbessert ist.Thereby, the first object of the invention is achieved, namely provided a supercharged internal combustion engine, which is improved in terms of condensate formation in the low-pressure EGR.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der Bypassleitung ein abgasseitiges Absperrelement angeordnet ist. Embodiments of the internal combustion engine in which an exhaust gas-side shut-off element is arranged in the bypass line are advantageous.

Vorliegend ist die Niederdruck-Abgasrückführung auf der heißen Seite mit einem abgasseitigen Absperrelement ausgestattet, das in der Schließstellung die Bypassleitung vom Abgasabführsystem trennt, wohingegen die Rückführleitung und der Kühler abgasseitig offen bleiben bzw. ausgeführt sind. Eine Kondensatbildung in der Rückführleitung bzw. dem Kühler wird auf diese Weise nicht verhindert.In the present case, the low-pressure exhaust gas recirculation on the hot side is equipped with an exhaust-side shut-off element which in the closed position separates the bypass line from the exhaust-gas removal system, whereas the return line and the radiator remain open on the exhaust side. Condensation in the return line or the radiator is not prevented in this way.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das abgasseitige Absperrelement nahe des ersten Knotenpunktes angeordnet ist. Eine möglichst nahe Anordnung des Absperrelements am Knotenpunkt stellt sicher, dass die Bypassleitung möglichst umfänglich vor einer Kondensatbildung bewahrt wird, indem ein möglichst langer Abschnitt der Bypassleitung vom übrigen Abgasabführsystem getrennt wird.In this connection, embodiments of the internal combustion engine in which the exhaust-gas-side shut-off element is arranged close to the first node point are advantageous. The closest possible arrangement of the shut-off element at the junction ensures that the bypass line is prevented from condensate formation as far as possible by separating the longest possible section of the bypass line from the rest of the exhaust-gas removal system.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der Rückführleitung stromabwärts des ersten Knotenpunktes und stromaufwärts des Kühlers ein abgasseitiges Absperrelement angeordnet ist.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine, in which an exhaust-gas-tight shut-off element is arranged in the return line downstream of the first node and upstream of the radiator.

Vorliegend ist die Niederdruck-Abgasrückführung auf der heißen Seite mit einem abgasseitigen Absperrelement ausgestattet, das in der Schließstellung die Rückführleitung und den Kühler vom Abgasabführsystem trennt, wohingegen die Bypassleitung abgasseitig offen bleibt bzw. ausgeführt ist. Eine Kondensatbildung in der Bypassleitung wird auf diese Weise nicht verhindert.In the present case, the low-pressure exhaust gas recirculation on the hot side is equipped with an exhaust-side shut-off element which in the closed position separates the return line and the radiator from the exhaust-gas removal system, whereas the bypass line remains open on the exhaust side. Condensation in the bypass line is not prevented in this way.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang wieder Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das abgasseitige Absperrelement nahe des ersten Knotenpunktes angeordnet ist. Durch die möglichst nahe Anordnung des Absperrelements am Knotenpunkt sollen die Rückführleitung sowie der Kühler möglichst umfänglich vor einer Kondensatbildung geschützt werden.Embodiments of the internal combustion engine in which the exhaust-gas-side shut-off element is arranged close to the first node point are advantageous in this connection. By the closest possible arrangement of the shut-off element at the junction, the return line and the radiator should be protected as far as possible against condensation.

Vorteilhaft können zudem Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen in der Bypassleitung ein erstes abgasseitiges Absperrelement angeordnet ist und in der Rückführleitung stromabwärts des ersten Knotenpunktes und stromaufwärts des Kühlers ein zweites abgasseitiges Absperrelement angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird sowohl die Bypassleitung als auch die Rückführleitung mitsamt dem Kühler durch eine möglichst nahe Anordnung der Absperrelemente am Knotenpunkt weitestgehend vor einer Kondensatbildung geschützt.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which a first exhaust-gas-side shut-off element is arranged in the bypass line and a second exhaust-side shut-off element is arranged in the return line downstream of the first node and upstream of the radiator. According to this embodiment, both the bypass line and the return line together with the radiator are largely protected from condensate formation by the closest possible arrangement of the shut-off elements at the junction.

Vorteilhaft sind auch in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die abgasseitigen Absperrelemente nahe des ersten Knotenpunktes angeordnet sind.Also advantageous in this context are embodiments of the internal combustion engine in which the exhaust-gas-side shut-off elements are arranged close to the first node.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers ein Absperrelement im Abgasabführsystem angeordnet ist, wobei die Rückführleitung zwischen der Turbine und dem Absperrelement von dem Abgasabführsystem abzweigt. Das Absperrelement kann dazu verwendet werden, den Abgasdruck stromaufwärts im Abgasabführsystem zu steigern, und damit zu einer Erhöhung des Druckgefälles zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem beitragen bzw. genutzt werden. Dies bietet insbesondere Vorteile bei hohen Rückführraten, die ein größeres Druckgefälle erfordern.Embodiments of the internal combustion engine in which a shut-off element in the exhaust-gas removal system is arranged downstream of the turbine of the at least one exhaust-gas turbocharger are advantageous, wherein the return line between the turbine and the shut-off element branches off from the exhaust-gas removal system. The shut-off element may be used to increase the exhaust pressure upstream in the exhaust system and thus contribute to an increase in the pressure differential between the exhaust system and the intake system. This offers particular advantages at high recirculation rates, which require a larger pressure gradient.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers ein Absperrelement im Ansaugsystem angeordnet ist, wobei die Rückführleitung zwischen dem Verdichter und dem Absperrelement in das Ansaugsystem mündet. Das Absperrelement dient einlassseitig zur Reduzierung des Drucks im Ansaugsystem und kann damit – wie das zuvor behandelte Absperrelement – zu einer Erhöhung des Druckgefälles zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem beitragen. Beide Absperrelemente können als verschwenkbare Klappen ausgebildet sein bzw. werden, wie beispielsweise auch die Umschaltvorrichtung.Embodiments of the internal combustion engine in which upstream of the compressor of the at least one exhaust-gas turbocharger a shut-off element is arranged in the intake system are advantageous, with the return line opening into the intake system between the compressor and the shut-off element. The shut-off element is used on the inlet side to reduce the pressure in the intake system and can thus - as the previously treated shut-off - contribute to an increase in the pressure gradient between the Abgasabführsystem and the intake system. Both shut-off elements can be designed as pivotable flaps or be, as for example, the switching device.

Vorteilhaft sind nämlich auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Umschaltvorrichtung eine verschwenkbare Klappe ist.Namely advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the switching device is a pivotable flap.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers mindestens ein Abgasnachbehandlungssystem im Abgasabführsystem angeordnet ist, wobei die Rückführleitung zwischen der Turbine und dem mindestens einen Abgasnachbehandlungssystem von dem Abgasabführsystem abzweigt.Embodiments of the internal combustion engine in which at least one exhaust aftertreatment system is arranged in the exhaust system downstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger are advantageous, wherein the return line between the turbine and the at least one exhaust aftertreatment system branches off from the exhaust system.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine Abgasnachbehandlungssystem einen Partikelfilter umfasst.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which the at least one exhaust aftertreatment system comprises a particle filter are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Ansaugsystem mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist. Mittels Heizeinrichtung kann die Temperatur der Innenwandung des Ansaugsystems erhöht werden, wobei die Wandtemperatur über die Tautemperatur der gasförmigen Komponenten des Abgases bzw. der Ladeluft hinaus angehoben werden kann. Eine Kondensatbildung an der Innenwandung des Ansaugsystems bzw. an der Innenwandung des Verdichtergehäuses kann auf diese Weise vermieden bzw. vermindert werden.Embodiments of the internal combustion engine in which the intake system is equipped with a heating device are advantageous. By means of heating means, the temperature of the inner wall of the intake system can be increased, wherein the wall temperature on the taut temperature of the gaseous components of the exhaust gas or the charge air can be lifted out. Condensation on the inner wall of the intake system or on the inner wall of the compressor housing can be avoided or reduced in this way.

Vorteilhaft sind dabei grundsätzlich Ausführungsformen, bei denen die Heizeinrichtung außen am Ansaugsystem angeordnet ist, so dass eine Einflussnahme auf die Ladeluftströmung im Ansaugsystem unterbleibt. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, die Heizeinrichtung in einer Wandung des Ansaugsystems zu integrieren.In principle, embodiments in which the heating device is arranged on the outside of the intake system are advantageous, so that there is no influence on the charge air flow in the intake system. It is advantageous in this context to integrate the heater in a wall of the intake system.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Heizeinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung ist. Eine elektrische Heizeinrichtung kann im Bedarfsfall jederzeit eingesetzt werden und unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine zur Erwärmung der Innenwandung des Ansaugsystems aktiviert werden. Eine Versorgung der elektrischen Heizeinrichtung mit Energie kann beispielsweise mittels der Bordbatterie eines Fahrzeuges erfolgen.Embodiments in which the heating device is an electrical heating device are advantageous. An electric heater can be used at any time in case of need and be activated independently of the operating condition of the internal combustion engine for heating the inner wall of the intake system. A supply of energy to the electric heater can be done for example by means of the on-board battery of a vehicle.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Rückführleitung mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, wobei die Heizeinrichtung stromabwärts des Steuerelementes angeordnet ist.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine, in which the return line is equipped with a heating device, wherein the heating device is arranged downstream of the control element.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers ein Radialverdichter ist. Diese Ausführungsform gestattet ein dichtes Packaging des Abgasturboladers und damit der Aufladung insgesamt. Das Verdichtergehäuse kann als Spiral- oder Schneckengehäuse ausgeführt werden, wobei die Umlenkung der Ladeluftströmung im Verdichter des Abgasturboladers in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, die komprimierte Ladeluft auf kürzestem Weg von der Auslassseite, auf der die Turbine des Abgasturboladers regelmäßig angeordnet ist, auf die Einlassseite zu führen.Embodiments of the internal combustion engine in which the compressor of the at least one exhaust-gas turbocharger is a radial compressor are advantageous. This embodiment allows a tight packaging of the exhaust gas turbocharger and thus the overall charge. The compressor housing can be designed as a spiral or worm housing, wherein the deflection of the charge air flow in the compressor of the exhaust gas turbocharger can be used advantageously to the compressed charge air on the shortest route from the outlet side, on which the turbine of the exhaust gas turbocharger is regularly arranged on the Lead inlet side.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine Radialturbine ist. Diese Ausführungsform gestattet ebenfalls ein dichtes Packaging des Abgasturboladers und damit der Aufladung insgesamt.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which the turbine of the at least one exhaust-gas turbocharger is a radial turbine are advantageous. This embodiment also allows a tight packaging of the exhaust gas turbocharger and thus the overall charge.

Anders als bei den Turbinen werden Verdichter über ihre Abströmung definiert. Ein Radialverdichter ist somit ein Verdichter, dessen Abströmung aus den Laufschaufeln im Wesentlichen radial erfolgt. Im Wesentlichen radial bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente.Unlike the turbines, compressors are defined by their outflow. A radial compressor is thus a compressor whose outflow from the blades takes place substantially radially. In the context of the present invention, essentially radial means that the velocity component in the radial direction is greater than the axial velocity component.

Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers ein Axialverdichter ist. Die Abströmung aus den Laufradschaufeln eines Axialverdichters erfolgt im Wesentlichen axial.Embodiments of the internal combustion engine in which the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger is an axial compressor can also be advantageous. The outflow from the impeller blades of an axial compressor takes place substantially axially.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers einen Eintrittsbereich aufweist, der koaxial zur Welle des Verdichters verläuft und ausgebildet ist, so dass die Anströmung der Ladeluft zu dem Verdichter im Wesentlichen axial erfolgt.Embodiments of the internal combustion engine in which the compressor of the at least one exhaust-gas turbocharger has an inlet region which runs coaxially to the shaft of the compressor and is designed so that the flow of the charge air to the compressor takes place essentially axially are advantageous.

Bei einer axialen Anströmung des Verdichters entfällt häufig eine Umlenkung bzw. Richtungsänderung der Ladeluftströmung im Ansaugsystem stromaufwärts des mindestens einen Verdichterlaufrades, wodurch unnötige Druckverluste in der Ladeluftströmung infolge Strömungsumlenkung vermieden werden und der Druck der Ladeluft am Eintritt in den Verdichter des Abgasturboladers erhöht wird. Die fehlende Richtungsänderung vermindert auch den Kontakt des Abgases bzw. der Ladeluft mit der Innenwandung des Ansaugsystems bzw. mit der Innenwandung des Verdichtergehäuses und reduziert damit den Wärmeübergang und die Kondensatbildung.In an axial flow of the compressor often eliminates a deflection or change in direction of the charge air flow in the intake upstream of the at least one compressor impeller, whereby unnecessary pressure losses in the charge air flow due to flow deflection can be avoided and the pressure of the charge air is increased at the inlet to the compressor of the exhaust gas turbocharger. The lack of change in direction also reduces the contact of the exhaust gas or the charge air with the inner wall of the intake system or with the inner wall of the compressor housing and thus reduces the heat transfer and condensation.

Vorteilhaft können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen das Steuerelement, welches der Einstellung der rückgeführten Abgasmenge dient, an der Stelle angeordnet ist, an der die Rückführleitung in das Ansaugsystem mündet. Dann kann das Steuerelement auch als kombiniertes Ventil ausgeführt sein, mit dem sich sowohl die Menge rückgeführten Abgases als auch die Frischluftmenge einstellen lässt.Embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which the control element which serves to adjust the recirculated exhaust gas quantity is arranged at the point at which the return line opens into the intake system. Then, the control can also be designed as a combined valve with which both the amount of recirculated exhaust gas and the amount of fresh air can be adjusted.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind.Embodiments of the internal combustion engine in which at least two exhaust-gas turbochargers are provided are advantageous.

Häufig bereitet die Auslegung der Abgasturboaufladung Schwierigkeiten, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Es wird aber häufig ein starker Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet.Often, the design of the turbocharger turbocharger is difficult, with basically a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. But it is often observed a strong torque drop when falling below a certain speed.

Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem geringeren Abgasstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Ladedruckabfall bzw. Drehmomentabfall.This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. If the engine speed is reduced, this leads to a lower exhaust gas flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. Consequently, the boost pressure ratio also decreases toward lower speeds. This is equivalent to a boost pressure drop or torque drop.

Wird ein kleinerer Abgasturbolader, d. h. ein Abgasturbolader mit einem kleineren Turbinenquerschnitt, eingesetzt, kann dadurch das Turbinendruckverhältnis erhöht werden. Überschreitet der Abgasstrom eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung mittels einer Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Diese Variante hat aber den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen unzureichend ist und der Drehmomentabfall lediglich hin zu niedrigen Drehzahlen verschoben wird. Zudem sind dieser Vorgehensweise, d. h. der Verkleinerung des Turbinenquerschnittes, Grenzen gesetzt, da die gewünschte Aufladung und Leistungssteigerung auch bei hohen Drehzahlen uneingeschränkt und in dem gewünschten Maße möglich sein soll. If a smaller exhaust gas turbocharger, ie an exhaust gas turbocharger with a smaller turbine cross section, used, thereby the turbine pressure ratio can be increased. If the exhaust gas flow exceeds a critical size, part of the exhaust gas flow is guided past the turbine by means of a bypass line as part of the so-called exhaust gas blow-off. Such a turbine is also referred to as a waste gate turbine. However, this variant has the disadvantage that the charging behavior at high speeds is insufficient and the torque drop is only shifted to low speeds. In addition, this approach, ie the reduction of the turbine cross section, limits, since the desired charging and performance increase should be possible without restriction and to the desired extent, even at high speeds.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge sukzessive Turbinen zugeschaltet werden.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine may be further characterized by a plurality of turbochargers arranged in parallel, i. H. be improved by a plurality of parallel turbines of smaller turbine cross-section, with successive turbines are switched on with increasing exhaust gas.

Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.The torque characteristic can also be advantageously influenced by means of a plurality of exhaust-gas turbochargers connected in series. By switching in series of two exhaust gas turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high pressure stage and an exhaust gas turbocharger as a low pressure stage, the compressor map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams as well as towards larger compressor streams.

Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, was im unteren Drehzahlbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem. In der Bypassleitung ist ein Absperrelement angeordnet, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.In particular, in the case of the exhaust gas turbocharger serving as a high-pressure stage, the pumping limit can be shifted towards smaller compressor flows, which means that high boost pressure ratios can be achieved even with small compressor flows, which significantly improves the torque characteristic in the lower rpm range. This is achieved by designing the high-pressure turbine for small exhaust gas mass flows and providing a bypass line, with which increasing exhaust gas mass flow increasingly exhaust gas is passed to the high-pressure turbine. For this purpose, the bypass line branches off the exhaust-gas removal system upstream of the high-pressure turbine and returns to the exhaust-gas removal system upstream of the low-pressure turbine. In the bypass line, a shut-off element is arranged to control the exhaust gas flow passed past the high-pressure turbine.

Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erzielen, sind hohe Abgasrückführraten erforderlich. Vorteilhaft können daher auch Ausführungsformen sein, bei denen eine zusätzliche Abgasrückführung vorgesehen ist, welche eine Leitung umfasst, die stromaufwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers aus dem Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers wieder in das Ansaugsystem mündet.In order to achieve a significant reduction in nitrogen oxide emissions, high exhaust gas recirculation rates are required. Advantageous may therefore be embodiments in which an additional exhaust gas recirculation is provided, which comprises a line which branches off upstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger from the Abgasabführsystem and opens downstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger back into the intake system.

Im Gegensatz zu der bereits erwähnten Niederdruck-AGR wird bei einer Hochdruck-AGR stromaufwärts der Turbine Abgas aus dem Abgasabführsystem entnommen und stromabwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingeleitet, d. h. Abgas rückgeführt, welches die Turbine noch nicht durchströmt hat. Ein Vorteil der Hochdruck-AGR ist, dass ein ausreichend hohes Druckgefälle zur Förderung des Abgases vorliegt und das Abgas keiner Abgasnachbehandlung unterzogen werden muss.In contrast to the low-pressure EGR already mentioned, exhaust gas is taken from the exhaust system at a high-pressure EGR upstream of the turbine and introduced into the intake system downstream of the compressor, i. H. Exhaust gas recirculated, which has not yet passed through the turbine. One advantage of the high-pressure EGR is that there is a sufficiently high pressure gradient for conveying the exhaust gas and the exhaust gas does not have to undergo any exhaust gas aftertreatment.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine einer vorstehend beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem in der Bypassleitung angeordnetem abgasseitigen Absperrelement, bei dem dieses abgasseitige Absperrelement während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine geöffnet wird, um die Bypassleitung freizugeben.The second sub-task on which the invention is based, namely to disclose a method for operating an internal combustion engine of the type described above, is achieved by a method for operating an internal combustion engine with an exhaust-gas-side shut-off element arranged in the bypass line, in which this shut-off element is opened during a warm-up phase of the internal combustion engine is to release the bypass line.

Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich der aufgeladenen Brennkraftmaschine gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Brennkraftmaschinen erfordern teils unterschiedliche Verfahrensvarianten.What has already been said for the internal combustion engine according to the invention also applies to the method according to the invention, which is why at this point in general reference is made to the statements made above with regard to the supercharged internal combustion engine. The various internal combustion engines sometimes require different process variants.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention is based on two embodiments according to the 1 and 2 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch den im Ansaugsystem angeordneten Verdichter und die im Abgasabführsystem angeordnet Turbine einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Niederdruck-Abgasrückführung, und 1 schematically the arranged in the intake compressor and arranged in Abgasabführsystem turbine of a first embodiment of the internal combustion engine including low-pressure exhaust gas recirculation, and

2 schematisch den im Ansaugsystem angeordneten Verdichter und die im Abgasabführsystem angeordnet Turbine einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Niederdruck-Abgasrückführung. 2 schematically the arranged in the intake compressor and arranged in the Abgasabführsystem turbine of a second embodiment of the internal combustion engine together with low-pressure exhaust gas recirculation.

1 zeigt schematisch den im Ansaugsystem 1 auf der Ansaugseite 1 angeordneten Verdichter 3a und die im Abgasabführsystem 2 auf der Abgasseite 2 angeordnete Turbine 3b einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Niederdruck-Abgasrückführung 4. 1 schematically shows the intake system 1 on the suction side 1 arranged compressor 3a and those in the exhaust system 2 on the exhaust side 2 arranged turbine 3b a first embodiment of the internal combustion engine together with low-pressure exhaust gas recirculation 4 ,

Zum Zuführen der Ladeluft zu den Zylindern verfügt die Brennkraftmaschine über ein Ansaugsystem 1 und zum Abführen der Abgase aus den Zylindern ist ein Abgasabführsystem 2 vorgesehen.For supplying the charge air to the cylinders, the internal combustion engine has an intake system 1 and for exhausting the exhaust gases from the cylinders is an exhaust discharge system 2 intended.

Zwecks Aufladung der Zylinder ist die Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader 3 ausgestattet, der eine im Abgasabführsystem 2 angeordnete Turbine 3b und einen im Ansaugsystem 1 angeordneten Verdichter 3a umfasst.For the purpose of charging the cylinder, the internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger 3 equipped, the one in the exhaust system 2 arranged turbine 3b and one in the intake system 1 arranged compressor 3a includes.

Die Brennkraftmaschine ist des Weiteren mit einer Niederdruck-Abgasrückführung 4 ausgestattet, welche eine Rückführleitung 4a umfasst, die stromabwärts der Turbine 3b vom Abgasabführsystem 2 abzweigt und stromaufwärts des Verdichters 3a in das Ansaugsystem 1 mündet. In der Rückführleitung 4a sind ein Kühler 4c und stromabwärts des Kühlers 4c ein Steuerelement 4b zur Einstellung der rückgeführten Abgasmenge angeordnet.The internal combustion engine is further equipped with a low-pressure exhaust gas recirculation 4 equipped, which is a return line 4a includes, the downstream of the turbine 3b from the exhaust system 2 branches off and upstream of the compressor 3a into the intake system 1 empties. In the return line 4a are a cooler 4c and downstream of the radiator 4c a control 4b arranged to adjust the amount of recirculated exhaust gas.

Eine Bypassleitung 5, die unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes 5a stromaufwärts des Kühlers 4c von der Rückführleitung 4a abzweigt und unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes 5b zwischen dem Kühler 4c und dem Steuerelement 4b wieder in die Rückführleitung 4a mündet, dient der Umgehung des Kühlers 4c. Am zweiten Knotenpunkt 5b ist eine verschwenkbare Klappe 6a angeordnet, die als ansaugseitige Umschaltvorrichtung 6 dient, welche in einer ersten Schaltposition die Rückführleitung 4a freigibt und die Bypassleitung 5 versperrt und in einer zweiten Schaltposition die Bypassleitung 5 freigibt und die Rückführleitung 4a versperrt.A bypass line 5 that under formation of a first node 5a upstream of the radiator 4c from the return line 4a branches off and forming a second node 5b between the radiator 4c and the control 4b back into the return line 4a opens, serves the bypass of the radiator 4c , At the second junction 5b is a hinged flap 6a arranged as the suction-side switching device 6 serves, which in a first switching position, the return line 4a releases and the bypass line 5 locked and in a second switching position, the bypass line 5 releases and the return line 4a blocked.

Vorliegend ist die Niederdruck-Abgasrückführung 4 auf der heißen Seite mit einem abgasseitigen Absperrelement 4d ausgestattet, das in der Schließstellung die Rückführleitung 4a und den Kühler 4c vom Abgasabführsystem 2 trennt, wohingegen die Bypassleitung 5 abgasseitig offen bleibt bzw. ausgeführt ist. Auf diese Weise wird eine Kondensatbildung in der Rückführleitung 4a und dem Kühler 4c insbesondere bei deaktivierter Abgasrückführung 4 verhindert. Das abgasseitige Absperrelement 4d ist nahe des ersten Knotenpunktes 5a angeordnet, wodurch die Rückführleitung 4a sowie der Kühler 4c umfänglich vor einer Kondensatbildung geschützt werden.In the present case, the low-pressure exhaust gas recirculation 4 on the hot side with an exhaust-side shut-off element 4d equipped in the closed position, the return line 4a and the radiator 4c from the exhaust system 2 separates, whereas the bypass line 5 exhaust side remains open or executed. In this way, a condensate formation in the return line 4a and the radiator 4c especially with deactivated exhaust gas recirculation 4 prevented. The exhaust-side shut-off element 4d is near the first node 5a arranged, whereby the return line 4a as well as the radiator 4c be protected circumferentially from condensation.

2 zeigt schematisch den im Ansaugsystem 1 auf der Ansaugseite 1 angeordneten Verdichter 3a und die im Abgasabführsystem 2 auf der Abgasseite 2 angeordnete Turbine 3b einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Niederdruck-Abgasrückführung 4. Es sollen nur die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet. 2 schematically shows the intake system 1 on the suction side 1 arranged compressor 3a and those in the exhaust system 2 on the exhaust side 2 arranged turbine 3b A second embodiment of the internal combustion engine together with low-pressure exhaust gas recirculation 4 , It should only the differences to the in 1 Otherwise, reference will be made to FIG 1 , The same reference numerals have been used for the same components.

Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist bei der in 2 dargestellten Brennkraftmaschine 1 ein abgasseitiges Absperrelement 5c in der Bypassleitung 5 angeordnet.Unlike the in 1 embodiment shown is in the in 2 illustrated internal combustion engine 1 an exhaust-side shut-off element 5c in the bypass line 5 arranged.

Dieses auf der heißen Seite der AGR 4 vorgesehene abgasseitige Absperrelement 5c trennt in der Schließstellung die Bypassleitung 5 vom Abgasabführsystem 2, wohingegen die Rückführleitung 4a und der Kühler 4c abgasseitig offen bleiben bzw. ausgeführt sind. Eine Kondensatbildung in der Bypassleitung 5 wird auf diese Weise insbesondere bei deaktivierter Abgasrückführung 4 verhindert. Das abgasseitige Absperrelement 5c ist nahe des ersten Knotenpunktes 5a angeordnet, um die Bypassleitung 5 umfänglich vor einer Kondensatbildung zu bewahren.This on the hot side of the AGR 4 provided exhaust-side shut-off 5c separates in the closed position, the bypass line 5 from the exhaust system 2 whereas the return line 4a and the radiator 4c on the exhaust side remain open or executed. Condensation in the bypass line 5 in this way, especially with deactivated exhaust gas recirculation 4 prevented. The exhaust-side shut-off element 5c is near the first node 5a arranged to the bypass line 5 circumferentially to protect against condensation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Ansaugsystem, Ansaugseite Intake system, intake side
22
Abgasabführsystem, Abgasseite Exhaust system, exhaust side
33
Abgasturbolader turbocharger
3a3a
Verdichter des Abgasturboladers Compressor of the exhaust gas turbocharger
3b3b
Turbine des Abgasturboladers Turbine of the exhaust gas turbocharger
44
Niederdruck-Abgasrückführung Low-pressure exhaust gas recirculation
4a4a
Rückführleitung Return line
4b4b
Steuerelement der Abgasrückführung, AGR-Ventil Exhaust gas recirculation control, EGR valve
4c4c
Kühler, AGR-Kühler Radiator, EGR cooler
4d4d
abgasseitiges Absperrelement, kühlerzugehöriges Absperrelement Exhaust gas shut-off element, radiator-related shut-off element
55
Bypassleitung bypass line
5a5a
erster Knotenpunkt first node
5b5b
zweiter Knotenpunkt second node
5c5c
abgasseitiges Absperrelement, der Bypassleitung zugehöriges Absperrelement Exhaust gas shut-off element, the bypass line associated shut-off element
66
ansaugseitige Umschaltvorrichtung suction-side switching device
6a6a
verschwenkbare Klappe swiveling flap
77
Abgasnachbehandlungssystem aftertreatment system
7a7a
Partikelfilter particulate Filter
AGRAGR
Abgasrückführung Exhaust gas recirculation
mAGR m AGR
Masse an zurückgeführtem Abgas  Mass of recirculated exhaust gas
mFrischluft Fresh air
Masse an zugeführter Frischluft bzw. Ladeluft Mass of supplied fresh air or charge air
xAGR x AGR
Abgasrückführrate Exhaust gas recirculation rate

Claims (15)

Aufgeladene Brennkraftmaschine mit – einem Ansaugsystem (1) zum Zuführen von Ladeluft, – einem Abgasabführsystem (2) zum Abführen von Abgas, – mindestens einem Abgasturbolader (3), der eine im Abgasabführsystem (2) angeordnete Turbine (3b) und einen im Ansaugsystem (1) angeordneten Verdichter (3a) umfasst, und – einer Niederdruck-Abgasrückführung (4) umfassend eine Rückführleitung (4a), die stromabwärts der Turbine (3b) des mindestens einen Abgasturboladers (3) vom Abgasabführsystem (2) abzweigt und stromaufwärts des Verdichters (3a) des mindestens einen Abgasturboladers (3) in das Ansaugsystem (1) mündet, wobei in der Rückführleitung (4a) ein Kühler (4c) und stromabwärts des Kühlers (4c) ein Steuerelement (4b) angeordnet sind, und eine Bypassleitung (5) zur Umgehung des Kühlers (4c), die unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (5a) stromaufwärts des Kühlers (4c) von der Rückführleitung (4a) abzweigt und unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes (5b) zwischen dem Kühler (4c) und dem Steuerelement (4b) in die Rückführleitung (4a) mündet, wobei am zweiten Knotenpunkt (5b) eine ansaugseitige Umschaltvorrichtung (6) angeordnet ist, die in einer ersten Schaltposition die Rückführleitung (4a) freigibt und die Bypassleitung (5) versperrt und in einer zweiten Schaltposition die Bypassleitung (5) freigibt und die Rückführleitung (4a) versperrt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Niederdruck-Abgasrückführung (4) mit mindestens einem abgasseitigen Absperrelement (4d, 5c) ausgestattet ist, das stromabwärts des ersten Knotenpunktes (5a) und stromaufwärts des zweiten Knotenpunktes (5b) angeordnet ist.Charged internal combustion engine with - an intake system ( 1 ) for supplying charge air, - an exhaust gas removal system ( 2 ) for the removal of exhaust gas, - at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ), one in the exhaust system ( 2 ) arranged turbine ( 3b ) and one in the intake system ( 1 ) arranged compressors ( 3a ), and - a low pressure exhaust gas recirculation ( 4 ) comprising a return line ( 4a ) downstream of the turbine ( 3b ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ) from the exhaust gas removal system ( 2 ) branches off and upstream of the compressor ( 3a ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ) into the intake system ( 1 ), wherein in the return line ( 4a ) a cooler ( 4c ) and downstream of the radiator ( 4c ) a control ( 4b ) are arranged, and a bypass line ( 5 ) to bypass the radiator ( 4c ) forming a first node ( 5a ) upstream of the radiator ( 4c ) from the return line ( 4a ) branches off and forming a second node ( 5b ) between the radiator ( 4c ) and the control ( 4b ) in the return line ( 4a ), wherein at the second node ( 5b ) a suction-side switching device ( 6 ) is arranged, which in a first switching position, the return line ( 4a ) and the bypass line ( 5 ) and in a second switching position, the bypass line ( 5 ) and the return line ( 4a ), characterized in that - the low pressure exhaust gas recirculation ( 4 ) with at least one exhaust-side shut-off element ( 4d . 5c ) located downstream of the first node ( 5a ) and upstream of the second node ( 5b ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung (5) ein abgasseitiges Absperrelement (5c) angeordnet ist. Supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the bypass line ( 5 ) an exhaust-side shut-off element ( 5c ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abgasseitige Absperrelement (5c) nahe des ersten Knotenpunktes (5a) angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the exhaust-side shut-off element ( 5c ) near the first node ( 5a ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (4a) stromabwärts des ersten Knotenpunktes (5a) und stromaufwärts des Kühlers (4c) ein abgasseitiges Absperrelement (4d) angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the return line ( 4a ) downstream of the first node ( 5a ) and upstream of the radiator ( 4c ) an exhaust-side shut-off element ( 4d ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das abgasseitige Absperrelement (4d) nahe des ersten Knotenpunktes (5a) angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the exhaust-side shut-off element ( 4d ) near the first node ( 5a ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung (5) ein erstes abgasseitiges Absperrelement (5c) angeordnet ist und in der Rückführleitung (4a) stromabwärts des ersten Knotenpunktes (5a) und stromaufwärts des Kühlers (4c) ein zweites abgasseitiges Absperrelement (4d) angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the bypass line ( 5 ) a first exhaust-side shut-off element ( 5c ) and in the return line ( 4a ) downstream of the first node ( 5a ) and upstream of the radiator ( 4c ) a second exhaust-gas shut-off element ( 4d ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgasseitigen Absperrelemente (4d, 5c) nahe des ersten Knotenpunktes (5a) angeordnet sind.Supercharged internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the exhaust-side shut-off elements ( 4d . 5c ) near the first node ( 5a ) are arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Turbine (3b) des mindestens einen Abgasturboladers (3) ein Absperrelement im Abgasabführsystem (2) angeordnet ist, wobei die Rückführleitung (4a) zwischen der Turbine (3b) und dem Absperrelement von dem Abgasabführsystem (2) abzweigt. Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the turbine ( 3b ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ) a shut-off element in the exhaust gas removal system ( 2 ), wherein the return line ( 4a ) between the turbine ( 3b ) and the shut-off element of the exhaust gas removal system ( 2 ) branches off. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Verdichters (3a) des mindestens einen Abgasturboladers (3) ein Absperrelement im Ansaugsystem (1) angeordnet ist, wobei die Rückführleitung (4a) zwischen dem Verdichter (3a) und dem Absperrelement in das Ansaugsystem (1) mündet.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the compressor ( 3a ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ) a shut-off element in the intake system ( 1 ), wherein the return line ( 4a ) between the compressor ( 3a ) and the shut-off element in the intake system ( 1 ) opens. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (6) eine verschwenkbare Klappe (6a) ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 6 ) a pivotable flap ( 6a ). Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Turbine (3b) des mindestens einen Abgasturboladers (3) mindestens ein Abgasnachbehandlungssystem (7) im Abgasabführsystem (2) angeordnet ist, wobei die Rückführleitung (4a) zwischen der Turbine (3b) und dem mindestens einen Abgasnachbehandlungssystem (7) von dem Abgasabführsystem (2) abzweigt.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the turbine ( 3b ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 3 ) at least one exhaust aftertreatment system ( 7 ) in the exhaust gas removal system ( 2 ), wherein the return line ( 4a ) between the turbine ( 3b ) and the at least one exhaust aftertreatment system ( 7 ) of the exhaust gas removal system ( 2 ) branches off. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abgasnachbehandlungssystem (7) einen Partikelfilter (7a) umfasst.Supercharged internal combustion engine according to claim 11, characterized in that the at least one exhaust aftertreatment system ( 7 ) a particle filter ( 7a ). Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugsystem (1) mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the intake system ( 1 ) is equipped with a heater. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4a) mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, wobei die Heizeinrichtung stromabwärts des Steuerelementes (4b) angeordnet ist. Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the return line ( 4a ) is provided with a heating device, wherein the heating device downstream of the control ( 4b ) is arranged. Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der in der Bypassleitung (5) ein abgasseitiges Absperrelement (5c) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das abgasseitige Absperrelement (5c) während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine geöffnet wird, um die Bypassleitung (5) freizugeben.Method for operating a supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, in which in the bypass line ( 5 ) an exhaust-side shut-off element ( 5c ), characterized in that the exhaust side Shut-off element ( 5c ) is opened during a warm-up phase of the internal combustion engine to the bypass line ( 5 ).
DE102015219628.3A 2015-10-09 2015-10-09 Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine Withdrawn DE102015219628A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015219628.3A DE102015219628A1 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE202015106073.4U DE202015106073U1 (en) 2015-10-09 2015-11-11 Charged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015219628.3A DE102015219628A1 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015219628A1 true DE102015219628A1 (en) 2017-04-13

Family

ID=58405489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015219628.3A Withdrawn DE102015219628A1 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015219628A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014206644B4 (en) Charged internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine
DE102011084782B4 (en) Method for operating a supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation
DE102017210962B4 (en) Supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE102014216162A1 (en) Charged internal combustion engine with exhaust gas turbocharger and method for operating such an internal combustion engine
DE202014103795U1 (en) Charged internal combustion engine with turbocharger
DE102013206690A1 (en) Internal combustion engine with intercooler and exhaust gas recirculation and method for producing such an internal combustion engine
DE102014220905B4 (en) Internal combustion engine with exhaust gas turbocharging and exhaust gas recirculation
DE102014221331A1 (en) Method for operating a supercharged internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method comprising a variable turbine
DE102015219625B4 (en) Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE102018209238B4 (en) Turbocharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE202013101511U1 (en) By internal supercharged engine
DE202016105725U1 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor, exhaust gas recirculation and valve unit
DE202014104419U1 (en) Charged internal combustion engine with exhaust gas turbochargers arranged in series
DE102014216103A1 (en) Supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE202014103770U1 (en) Charged internal combustion engine with exhaust gas recirculation
DE102014216101A1 (en) Supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE102016215862A1 (en) Internal combustion engine with compressor, exhaust gas recirculation and a valve unit connected to the compressor
DE102015219617A1 (en) Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE102015219628A1 (en) Supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and method for operating such an internal combustion engine
DE202015106073U1 (en) Charged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation
DE102016207344A1 (en) Supercharged internal combustion engine with parallel compressors and exhaust gas recirculation
DE102016215873A1 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor, exhaust gas recirculation and valve unit
DE102016215861B4 (en) Internal combustion engine with compressor, exhaust gas recirculation and a valve unit connected to the compressor
DE102015219122A1 (en) Method for boost pressure adjustment of a supercharged internal combustion engine with electric machine and internal combustion engine for carrying out such a method
DE202015102241U1 (en) Two-stage rechargeable internal combustion engine with exhaust aftertreatment

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0025070000

Ipc: F02M0026250000

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination