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Die Erfindung betrifft die Rückführung von Abgas aus einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, zurück in den Brennraum.
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Abgasrückführungssysteme dienen insbesondere der Minderung von Emission von Stickoxiden. Bei einer Verbrennung von Kraftstoff in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine entstehen unter anderem umweltschädliche Stickoxide, insbesondere wenn ein hoher Sauerstoffgehalt im Brennraum vorliegt. Zur Minderung der Emission von Stickoxiden kann Abgas aus einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine durch Rohrleitungen umgeleitet werden und zu Reinluft beigemischt werden, die dem Brennraum zugeführt wird. Durch erneutes Passieren des Brennraums wird der Stickoxidgehalt im Abgas reduziert. Gleichzeitig wird die Bildung von Stickoxid selbst minimiert.
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Weiterhin bekannt sind Vorrichtungen zum Kühlen von Reinluft und von rückgeführtem Abgas, welche dem Brennraum zugeführt werden. Durch Kühlen der Reinluft und des rückgeführten Abgases, die dem Brennraum zugeführt werden, kann der Brennraum mehr Reinluft aufnehmen. Damit erhöhen sich die Leistung und der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine, weil mehr Sauerstoff für die Verbrennung von Kraftstoff zur Verfügung steht.
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Die bekannten Systeme haben häufig den Nachteil, dass die Kühlleistung, mit der das rückgeführte Abgas in der Kühlvorrichtung gekühlt wird, nicht hinreichend einstellbar ist. Dies ist insbesondere in Niedriglastphasen nachteilig. Unter Niedriglast ist zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine nur einen Teil ihrer maximalen Leistung leistet. In solchen Niedriglastphasen der Verbrennungskraftmaschine kann eine zu große Kühlleistung vorliegen. Eine zu niedrige Temperatur von rückgeführtem Abgas kann zu Bauteilversottung führen. Dabei bedeutet Versottung, dass in zu kaltem Abgas Bestandteile des Abgases auskondensieren. Dies können insbesondere Wasserdampf, unverbrannte Kohlenwasserstoffe oder Säuren sein.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiterhin zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführungseinrichtung vorgestellt werden, die eine gute Einstellbarkeit der Kühlleistung ermöglicht, mit der das rückgeführte Abgas gekühlt wird.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbrennungskraftmaschine sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Verbrennungskraftmaschinekraftmaschine mit einer Abgasrückführungseinrichtung zur Rückführung von Abgasen der Verbrennungskraftmaschine in einen Ansaugbereich der Verbrennungskraftmaschine. Die Abgasrückführungseinrichtung weist folgende Komponenten auf:
- – mindestens einen Abgaskühler, durch welchen ein erster Strömungsweg zur Rückführung von Abgas verläuft, aufweisend mindestens eine erste Kühlstufe und mindestens eine zusätzliche Kühlstufe,
- – mindestens eine Klappenanordnung, mit welcher die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe zuschaltbar ist,
- – eine Bypassleitung, durch welche ein zweiter Strömungsweg zur Rückführung von Abgas verläuft, mit welcher der Abgaskühler bei der Rückführung von Abgas gebypasst werden kann,
- – ein AGR-Ventil mit mindestens drei möglichen Stellungen:
– eine Ruhestellung, in welcher die Abgasrückführungseinrichtung geschlossen ist,
– eine erste Stellung, in welcher der erster Strömungsweg durch den Abgaskühler geöffnet ist, und
– eine zweite Stellung, in welcher der zweiter Strömungsweg durch die Bypassleitung geöffnet ist.
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Die Verbrennungskraftmaschine ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante eine Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader. Bei solchen Verbrennungskraftmaschinen kann man unterscheiden zwischen Hochdruckabgasrückführung und Niederdruckabgasrückführung. Bei der Hochdruckabgasrückführung wird üblicherweise das Abgas stromaufwärts einer Abgasseite des Turboladers abgezweigt und stromabwärts einer Reinluftseite des Turboladers der verdichteten Reinluft zugeführt. Stromaufwärts bedeutet in Flussrichtung der Reinluft vor dem Verdichter. Stromabwärts bedeutet in Flussrichtung der Reinluft nach dem Verdichter. Bei der Niederdruckabgasrückführung wird Abgas stromabwärts der Abgasseite des Turboladers abgezweigt und stromaufwärts der Reinluftseite des Turboladers der noch nicht verdichteten Reinluft zugeführt. Es sind auch Mischformen und Kombinationen von Hochdruckabgasrückführung und Niederdruckabgasrückführung bekannt und technisch möglich.
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Die Verbrennungskraftmaschine kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Arbeitsmaschinen ein Luftfahrzeug oder ähnliche Maschinen gedacht sein. Die Verbrennungskraftmaschine weist üblicherweise Brennräume auf, die nach Art von Zylindern ausgeführt sind. Diesen Brennräumen kann über eine Reinluftführung Reinluft zugeführt werden. Nach der Verbrennung von Kraftstoff in den Brennräumen kann Abgas über eine Abgasanlage abgeführt werden. Die Abgasanlage weißt üblicherweise eine Abgasnachbehandlungseinrichtung auf, z. B. aufweisend einen Katalysator und/oder einen Partikelfilter zur Abgasreinigung. An die Abgasanlage ist eine Abgasrückführungseinrichtung angeschlossen. Diese Abgasrückführungseinrichtung umfasst eine Abgasrückführungsleitung zwischen Abgas führenden Leitungen und der Reinluftführung. Die Abgasrückführungsleitung kann zumindest teilweise von einem Schlauch oder einem Rohr aus Gummi oder Plastik gebildet sein. Über die Abgasrückführungseinrichtung kann Abgas der Reinluftführung zugeführt werden. Wie oben beschrieben, ist diese Rückführung von Abgas vorteilhaft in Bezug auf die Minimierung von Stickoxidemissionen einer Verbrennungskraftmaschine. Die Abgase können in einen Ansaugbereich der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt werden.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform weist die Abgasrückführungseinrichtung mindestens einen Abgaskühler auf, durch welchen ein erster Strömungsweg verläuft, und eine Bypassleitung, durch welche ein zweiter Strömungsweg verläuft.
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Der Abgaskühler ist derart aufgebaut, dass Abgas, das entlang des ersten Strömungswegs strömt, gekühlt wird. Diese Kühlung kann dadurch stattfinden, dass Abgas auf dem ersten Strömungsweg die mindestens eine erste Kühlstufe passiert.
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Der Abgaskühler weist über die erste Kühlstufe hinaus eine zusätzliche Kühlstufe auf. Das Passieren mehrerer Kühlstufen bedeutet eine erhöhte Kühlleistung. Ein Strömungsweg für Abgas durch die zusätzliche Kühlstufe wird hier auch als erster Strömungsweg bzw. als Teil des ersten Strömungswegs bezeichnet.
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Die Bypassleitung ist derart aufgebaut, dass Abgas, das entlang des zweiten Strömungswegs strömt, nicht gekühlt wird. Dies bedeutet, dass Abgas an dem Abgaskühler vorbeigeleitet wird, also der Abgaskühler gebypasst wird.
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In dem Abgaskühler kann eine erhöhte Kühlleistung über die mindestens eine Klappenanordnung zugeschaltet werden. Es können auch mehrere zusätzliche Kühlstufen existieren. Vorzugsweise ist dann pro zusätzlicher Kühlstufe eine Klappenanordnung vorgesehen. Die Klappenanordnung kann bspw. eine einfache Klappe sein, die in einer ersten Stellung eine Öffnung hin zu der zusätzlichen Kühlstufe gasdicht verschließt, und die in einer zweiten Stellung die Öffnung für den Durchtritt von Abgas hin zur zusätzlichen Kühlstufe freigibt. Die Klappenanordnung ist derart in den Abgaskühler integriert, dass bei Stellung der Klappe in der ersten Stellung lediglich die mindestens eine erste Kühlstufe für Abgas zugänglich ist, und dass in der zweiten Stellung der Klappe zusätzlich auch die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe zugänglich ist.
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Außerdem ist ein AGR-Ventil vorgesehen, welches dazu dient, wahlweise die erste Kühlstufe oder die Bypassleitung zu öffnen oder die Abgasrückführungseinrichtung vollständig zu verschließen. Dabei steht die Abkürzung „AGR“ für Abgasrückführung. Das AGR-Ventil ist ein Ventil mit mindestens den drei weiter vorne besprochenen möglichen Stellungen: eine Ruhestellung, eine erste Stellung und eine zweite Stellung. Es kann sich bei dem AGR-Ventil um ein Mehrwegeventil handeln. Das AGR-Ventil ermöglicht eine Einstellung, welche der beschriebenen Strömungswege das Abgas nimmt. Das AGR-Ventil befindet sich normalerweise in der Ruhestellung. Dies gilt insbesondere, wenn keine Kräfte auf das AGR-Ventil wirken. Das AGR-Ventil wird beispielsweise durch eine Feder in die Ruhestellung gedrückt. Ist das AGR-Ventil in der Ruhestellung, so ist die Abgasrückführungseinrichtung geschlossen. Dies bedeutet, dass Abgas weder über den ersten Strömungsweg noch über den zweiten Strömungsweg strömen kann. Es gelangt also kein Abgas aus den Abgas führenden Leitungen in die Reinluftführung der Verbrennungskraftmaschine. Wird das AGR-Ventil in die erste Stellung gebracht, so kann Abgas über den ersten Strömungsweg strömen. Dabei passiert das Abgas den Abgaskühler. Je nach Stellung der Klappenanordnung passiert es dabei die mindestens eine erste Kühlstufe und ggf. auch eine zusätzliche Kühlstufe (der mindestens einen zusätzlichen Kühlstufe). Wird das AGR-Ventil in die zweite Stellung gebracht, ist der zweite Strömungsweg freigegeben. Das bedeutet, dass Abgas an den Kühlstufen vorbei durch die Bypassleitung strömt. Dabei wird das Abgas nicht aktiv gekühlt.
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Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, die Kühlleistung des Abgaskühlers in mindestens drei Stufen einzustellen. Der zweite Strömungsweg ermöglicht eine Abgasrückführung ohne jede aktive Kühlung, der erste Strömungsweg ermöglicht eine Abgasrückführung mit Kühlung, wobei je nach Anzahl der zugänglichen Kühlstufen eine unterschiedliche Kühlleistung vorliegt.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine sind die mindestens eine erste Kühlstufe, die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe, die Bypassleitung, das AGR-Ventil und die Klappenanordnung in einem Gehäuse der Abgasrückführungseinrichtung integriert.
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Die genannten Elemente in ein Gehäuse zu integrieren, bedeutet, dass eine kompakte Bauweise möglich ist.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn entsprechend einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine das AGR-Ventil und die Klappenanordnung derart angeordnet sind, dass eine Verankerung der Klappe an einer Außenwand des AGR-Ventils vorgesehen ist, wobei die Außenwand des AGR-Ventils zugleich eine Innenwand der mindestens einen ersten Kühlstufe und der mindestens einen zweiten Kühlstufe darstellt.
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Mit der Außenwand ist hier insbesondere ein Abschnitt eines Gehäuses des AGR-Ventils und der Kühlstufen gemeint. Das AGR-Ventil kann beispielsweise zylinderförmig ausgeführt sein. In dem Fall ist die Außenwand des AGR-Ventils eine Mantelfläche bzw. ein mantelförmiger Abschnitt eines Gehäuses. Das AGR-Ventil kann derart in den Abgaskühler integriert sein, dass die Mantelfläche geeignet ist, um die Klappenanordnung an dieser zu befestigen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise der Abgasrückführungseinrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine ist die Bypassleitung thermisch isoliert.
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Insbesondere existiert eine thermische Isolation gegenüber der mindestens einen ersten Kühlstufe und der mindestens einen zusätzlichen Kühlstufe. Zur thermischen Isolation kann bspw. ein thermisch isolierender Schaumstoff oder ein vergleichbares Material verwendet werden, das üblicherweise zur thermischen Isolation in einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird. Dieses Material wird insbesondere zwischen die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe und die Bypassleitung derart angebracht, dass ein thermischer Kontakt der Kühlstufen zur Bypassleitung zumindest minimiert wird. Die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe ist vorzugsweise zwischen der ersten Kühlstufe und der Bypassleitung angeordnet. Die zusätzliche Kühlstufe wird häufig nicht von Abgas durchströmt. Die zusätzliche Kühlstufe trägt daher ggf. zur Verbesserung der Isolation der Bypassleitung gegenüber der Umgebung bei.
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Eine thermische Isolation der Bypassleitung ermöglicht eine Temperaturerhaltung von durch die Bypassleitung rückgeführtem Abgas. Eine solche Temperaturerhaltung ist in Niedriglastphasen ggf. sinnvoll, um die Temperatur der rückgeführten Abgase nicht zu weit zu reduzieren und insbesondere auch, um ein Auskondensieren des Abgases und die Bildung von Ablagerungen in der Bypassleitung (thermisch) zu verhindern. Vorzugsweise erfolgt eine thermische Isolation aber nicht nur gegenüber dem Abgaskühler und den Kühlstufen, sondern auch gegenüber der Umgebung.
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In einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine ist das AGR-Ventil ein Tellerventil, welches einen Einlass, einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass aufweist. Die beiden Auslässe sind dabei gegenüberliegend zueinander angeordnet. An dem ersten Auslass ist ein erstes Verschlusselement und an dem zweiten Auslass ist ein zweites Verschlusselement vorgesehen. Die beiden Verschlusselemente sind mit Hilfe einer Feder gegeneinander verspannt, um die Auslässe in einer Ruhestellung zu verschließen. Weiter ist ein Schieber vorhanden, der von einem Aktor betätigt werden kann, um wahlweise das Verschlusselement an dem ersten Auslass oder das Verschlusselement an dem zweiten Auslass zu öffnen.
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Diese Ausführungsvariante definiert einen besonders vorteilhaften Aufbau eines AGR-Ventils, welcher die genannten drei möglichen Stellungen (Ruhestellung, erste Stellung, zweite Stellung) ermöglicht. Das Tellerventil ist ein Ventil, bei welchem die Verschlusselemente tellerförmig ausgeprägt sind. Das hier beschriebene Tellerventil ist ein Dreiwegeventil mit einem Einlass und zwei Auslässen. Durch den Einlass kann ein Medium, wie z. B. ein Gas, in das Ventil hinein gelangen und ggf. durch einen der beiden Auslässe aus dem Ventil hinaus gelangen. In der Ruhestellung werden die Verschlusselemente durch die Feder gegen Öffnungen der Auslässe gedrückt. Bevorzugt wird für beide Verschlusselemente die eine Feder gemeinsam verwendet. Daher sind die beiden Auslässe gegenüberliegend voneinander angeordnet. So ist die Verwendung einer (gemeinsamen) Feder für beide Auslässe möglich. In der Ruhestellung ist das Ventil vollständig geschlossen, d. h. dass beide Auslässe verschlossen sind und das Medium das Ventil nicht passieren kann. Dass einer der Auslässe des Ventils geöffnet ist, bedeutet, dass das Verschlusselement des entsprechenden Auslasses von der Öffnung derart entfernt wird, dass ein Ringspalt zwischen Verschlusselement und Öffnung einen Durchtritt des Mediums ermöglicht. Es ist bei dieser Ausführungsvariante normalerweise nur möglich, dass ein Auslass allein geöffnet ist, und nicht beide Auslässe zur gleichen Zeit. Der Schieber stellt eine Verbindung zwischen dem Ventil und dem Aktor her. Über den Schieber kann durch den Aktor die Stellung beider Verschlusselemente eingestellt werden. Dies kann bspw. elektronisch gesteuert stattfinden. Dazu kann der Aktor bspw. als Elektromotor ausgeführt sein. Der Schieber bzw. der Aktor haben ebenfalls eine Ruhestellung und eine ausgelenkte Stellung. In der Ruhestellung verschiebt der Schieber keines der beiden Verschlusselement. Eine Bewegung aus der Ruhestellung von Aktor und Schieber heraus in eine erste Richtung verschiebt das erste Verschlusselement am ersten Auslass. Eine Bewegung aus der Ruhestellung von Aktor und Schieber heraus in eine zweite Richtung verschiebt das zweite Verschlusselement am zweiten Auslass.
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Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Aktor derart ausgeführt ist, dass die Öffnungsweiten des ersten Auslasses und des zweiten Auslasses mit Hilfe des Schiebers stufenlos eingestellt werden können.
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Hiermit ist insbesondere gemeint, dass die Öffnungsweite des ersten Auslasses und die Öffnungsweite des zweiten Auslasses jeweils stufenlos einstellbar sind. Es ist üblicherweise nicht gemeint, dass der erste Auslass und der zweite Auslass derart getrennt voneinander ansteuerbar sind, dass beide Auslässe (erster Auslass und zweiter Auslass) gleichzeitig geöffnet sein können. Vorzugsweise kann immer nur entweder der erste Auslass oder der zweite Auslass geöffnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine sind die mindestens eine erste Kühlstufe und die mindesten eine zusätzliche Kühlstufe parallel zueinander angeordnet.
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Sind die beiden Kühlstufen bspw. in Form von Rohren ausgeführt, so erlaubt ein paralleler Verlauf eine kompakte Anordnung. Außerdem bleibt die Strömungsdichte des Abgases durch die Kühlstufen annähernd konstant, unabhängig davon, wie viele Kühlstufen freigeschaltet wurden. Dies ist vorteilhaft, da so energieeffizient gekühlt werden kann, ohne dass Kühlleistung an Grenzflächen zwischen den Kühlstufen verlorengeht.
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Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend einer der beschriebenen Ausführungsformen vorgestellt, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Abschaltung der Abgasrückführung durch Absperrung der Abgasrückführungseinrichtung unter Einstellung des AGR-Ventils (12) in der Ruhestellung,
- b) Abgasrückführung während einer Niedriglastphase, wobei die Abgasrückführung durch die Bypassleitung (11) unter Einstellung des AGR-Ventils (12) in der zweiten Stellung erfolgt, wobei keine Kühlung des rückgeführten Abgases stattfindet,
- c) Abgasrückführung während eines Lastbetriebs, wobei die Abgasrückführung durch den Abgaskühler (5) durch Einstellung des AGR-Ventils (12) in der zweiten Stellung erfolgt, und
- d) Freischalten mindestens einer zusätzlicher Kühlstufe (9) mit Hilfe der mindestens einen Klappenanordnung (10), wenn ein Hochlastbetrieb vorliegt.
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Die Verfahrensschritte a) bis d) müssen nicht nacheinander abgearbeitet werden, sondern können während des Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine in beliebiger, technisch sinnvoller Reihenfolge ausgeführt werden.
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Verfahrensschritt a) ermöglicht es, die Verbrennungskraftmaschine ohne Abgasrückführung zu betreiben. Dabei verschließt das AGR-Ventil sowohl den ersten Auslass als auch den zweiten Auslass. Dies entspricht der oben bereits beschriebenen Ruhestellung des AGR-Ventils.
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Verfahrensschritt b) kann genutzt werden, um in einer Niedriglastphase eine Abgasrückführung ohne Kühlung zu ermöglichen. Wie oben beschrieben, wird durch Einstellen des AGR-Ventils in die zweite Stellung der zweite Strömungsweg durch die Bypassleitung für Abgas zugänglich.
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Verfahrensschritt c) ist geeignet für einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einer höheren Last als der unter Verfahrensschritt b) beschriebenen Niedriglast. Dabei befindet sich das AGR-Ventil in der zweiten Stellung, so dass der erste Strömungsweg freigegeben ist. Dabei ist die mindestens eine erste Kühlstufe des Abgaskühlers zugänglich. Durch diese erste Kühlstufe erfolgt eine Kühlung des rückgeführten Abgases.
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Wird zusätzlich entsprechend Verfahrensschritt d) die mindestens eine zusätzliche Kühlstufe hinzugeschaltet, kann die Kühlleistung erhöht werden. Dazu wird die Klappenanordnung in die zweite Stellung gebracht.
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Die für die beschriebene Verbrennungskraftmaschine dargestellten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise auf das beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Gleiches gilt für die für das beschriebene Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, die auf die beschriebene Vorrichtung anwendbar und übertragbar sind.
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Die Erfindung findet vorzugsweise Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführungseinrichtung, die entsprechend einer der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt ist, und die mit dem beschriebenen Verfahren betrieben wird.
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Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasrückführungseinrichtung entsprechend der Erfindung,
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2: eine schematische Darstellung einer Abgasrückführungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine,
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3: eine schematische Darstellung der Abgasrückführungseinrichtung aus 2, bei welcher der zweite Strömungsweg freigegeben ist,
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4: eine schematische Darstellung der Abgasrückführungseinrichtung aus 2, bei welcher der erste Strömungsweg freigegeben ist,
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5: eine schematische Darstellung der Abgasrückführungseinrichtung aus 2, bei welcher der erste Strömungsweg freigegeben ist, und bei welcher eine zusätzliche Kühlstufe zugeschaltet ist.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, in das eine Verbrennungskraftmaschine 2 integriert ist. Durch eine Reinluftführung 22 kann Reinluft aus der Umgebung in einen Ansaugbereich 4.2 der Verbrennungskraftmaschine 2 angesaugt werden. In einem oder mehreren Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine kann Kraftstoff mit der Reinluft verbrannt werden, wodurch das Kraftfahrzeug 1 angetrieben werden kann. Dabei entstehendes Abgas kann durch eine Abgasleitung 23 durch einen Abgasaustritt 4.1 aus der Verbrennungskraftmaschine 2 abgeführt werden. Dabei passiert es eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 25, die einen Katalysator 26 umfasst. Durch eine Abgasrückführungsleitung 24 kann Abgas aus der Abgasleitung 23 in die Reinluftführung 22 rückgeführt werden. Dabei kann es in einem Abgaskühler 5 gekühlt werden. Die Flussrichtung der Reinluft und des Abgases ist jeweils durch Pfeile angedeutet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Abgasrückführungseinrichtung 3 mit einem Abgaskühler 5. In der gezeigten Darstellung ist eine erste Kühlstufe 8 parallel zu einer zusätzlichen Kühlstufe 9 angeordnet. Durch eine thermische Isolation 20 von den Kühlstufen 8 und 9 getrennt ist eine Bypassleitung 11 angeordnet. Die Bypassleitung 11 ist vorzugsweise auch gegenüber der Umgebung isoliert. Weiterhin ist ein AGR-Ventil 12 gezeigt. Dieses umfasst einen Einlass 15, durch den Abgas in den Abgaskühler 5 eintreten kann, einen ersten Auslass 16.1 an der Bypassleitung 11 sowie einen zweiten Auslass 16.2 an der ersten Kühlstufe 8. Das AGR-Ventil 12 ist zylinderförmig ausgeführt. Es weist eine Außenwand 14 auf. Im Inneren des AGR-Ventils 12 sind ein erstes Verschlusselement 17.1 und ein zweites Verschlusselement 17.2 derart angeordnet, dass der erste Auslass 16.1 bzw. der zweite Auslass 16.2 damit verschlossen werden können. Durch die gegenüberliegende Anordnung des ersten Auslasses 16.1 und des zweiten Auslasses 16.2 kann mit einer Feder 21 über die Verschlusselemente 17.1 und 17.2 sowohl der erste Auslass 16.1 als auch der zweite Auslass 16.2 verschlossen werden. Ein Schieber 18 ermöglicht ein stufenloses Einstellen der beiden Verschlusselemente 17.1 und 17.2. Der Schieber 18 wird über einen Aktor 19 betrieben. Dieser ist vorzugsweise elektronisch steuerbar. Die erste Kühlstufe 8 und die zusätzliche Kühlstufe 9 sind über eine Klappenanordnung 10 verbindbar. Dabei ist die Klappenanordnung 10 an der Außenwand 14 des ARG-Ventils 12 angeordnet, wodurch Abgas, das über den zweiten Auslass 16.2 des AGR-Ventils 12 in die erste Kühlstufe 8 gelangt, über die Klappenanordnung 10 in die zweite Kühlstufe 9 gelangen kann, sodass die zusätzliche Kühlstufe 9 auf voller Länge durchlaufen werden kann. Ein erster Strömungsweg 6 verläuft durch den ersten Auslass 16.1 und den Abgaskühler 5. Ein zweiter Strömungsweg 7 verläuft durch den zweiten Auslass 16.2 und die Bypassleitung 11.
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3 zeigt alle Elemente und den gleichen Ausschnitt des Abgaskühlers 5 aus 2. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 3 nicht alle Bezugszeichen wiederholt. Es wird auf 2 verwiesen. Dargestellt ist, dass der zweite Strömungsweg 7 durch die Bypassleitung 11 freigegeben ist. Dazu ist das erste Verschlusselement 17.1 des AGR-Ventils 12 in einer Stellung, die den ersten Auslass 16.1 des AGR-Ventils 12 freigibt. Damit kann Abgas, wie durch die Pfeile angedeutet, durch die Bypassleitung 11 strömen. Die erste Kühlstufe 8 und die zusätzliche Kühlstufe 9 sind für Abgas nicht zugänglich.
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4 zeigt ebenfalls den gleichen Ausschnitt des Abgaskühlers 5 aus 2. Daher wird auch hier auf 2 verwiesen. Dargestellt ist eine Situation, in der der erste Strömungsweg 6 freigegeben ist. Abgas kann, wie durch Pfeile angedeutet, durch das AGR-Ventil 12 und durch die erste Kühlstufe 8 strömen. Dabei wird es in der ersten Kühlstufe 8 gekühlt. Das zweite Verschlusselement 17.2 ist in einer Position, die den zweiten Auslass 16.2 des AGR-Ventils freigibt. Die Klappenanordnung 10 ist geschlossen, wodurch die zusätzliche Kühlstufe 9 für Abgas nicht zugänglich ist. Auch die Bypassleitung 11 ist nicht zugänglich.
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5 unterscheidet sich von 4 lediglich insoweit, als dass die Klappenanordnung 10 hier geöffnet ist. Damit ist die zusätzliche Kühlstufe 9 freigeschaltet. Abgas kann, wie durch Pfeile dargestellt, nicht nur durch die erste Kühlstufe 8, sondern auch durch die zusätzliche Kühlstufe 9 strömen. Dabei wird es auch in der zusätzlichen Kühlstufe 9 gekühlt, und dazu wird der erste Strömungsweg 6 derart erweitert, dass dieser auch durch die zusätzliche Kühlstufe 9 verläuft. Insgesamt ist damit die Kühlleistung der in 5 dargestellten Situation stärker als die Kühlleistung der in 4 dargestellten Situation.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Abgasrückführungseinrichtung
- 4
- Abgasaustritt
- 4.2
- Ansaugbereich
- 5
- Abgaskühler
- 6
- erster Strömungsweg
- 7
- zweiter Strömungsweg
- 8
- erste Kühlstufe
- 9
- zusätzliche Kühlstufe
- 10
- Klappenanordnung
- 11
- Bypassleitung
- 12
- AGR-Ventil
- 13
- Gehäuse
- 14
- Außenwand
- 15
- Einlass
- 16.1
- erster Auslass
- 16.2
- zweiter Auslass
- 17.1
- erstes Verschlusselement
- 17.2
- zweites Verschlusselement
- 18
- Schieber
- 19
- Aktor
- 20
- thermische Isolation
- 21
- Feder
- 22
- Reinluftführung
- 23
- Abgasleitung
- 24
- Abgasrückführungsleitung
- 25
- Abgasnachbehandlungsvorrichtung
- 26
- Katalysator
