DE102016218995A1 - Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit – mindestens einem Zylinder, – einem Ansaugsystem (3) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Luft, – einem Abgasabführsystem (2) zur Abführung der Abgase, und – einer Abgasrückführung (4), die mindestens eine Rückführleitung (4a, 4b) umfasst, wobei in der mindestens einen Rückführleitung (4a, 4b) mindestens ein Kühler (5a, 5b) und mindestens ein Stellelement (7, 8) zur Einstellung einer vorgebbaren rückzuführenden Abgasmenge vorgesehen sind. Es soll eine Brennkraftmaschine (1) der vorstehenden Art bereitgestellt werden, bei der sich die Abgasenergie effektiver nutzen lässt als nach Stand der Technik und die hinsichtlich der Abgasrückführung weiter verbessert ist. Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine (1) der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei Rückführleitungen (4a, 4b) vorgesehen sind, in denen jeweils ein Kühler (5a, 5b) angeordnet ist, wobei die Kühler (5a, 5b) parallel angeordnet sind und unabhängig voneinander zur Kühlung von Abgas zwecks Energierückgewinnung verwendbar sind.The invention relates to an internal combustion engine (1) having - at least one cylinder, - an intake system (3) for supplying the at least one cylinder with air, - a Abgasabführsystem (2) for discharging the exhaust gases, and - an exhaust gas recirculation (4), the at least a return line (4a, 4b), wherein in the at least one return line (4a, 4b) at least one cooler (5a, 5b) and at least one adjusting element (7, 8) are provided for setting a predetermined recirculating exhaust gas amount. An internal combustion engine (1) of the above type is to be provided in which the exhaust gas energy can be used more effectively than in the prior art and which is further improved in terms of exhaust gas recirculation. This is achieved by an internal combustion engine (1) of the type mentioned, which is characterized in that at least two return lines (4a, 4b) are provided, in each of which a radiator (5a, 5b) is arranged, wherein the radiator (5a, 5b ) are arranged in parallel and are used independently for the cooling of exhaust gas for the purpose of energy recovery.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit
- – mindestens einem Zylinder,
- – einem Ansaugsystem zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Luft,
- – einem Abgasabführsystem zur Abführung der Abgase, und
- – einer Abgasrückführung, die mindestens eine Rückführleitung umfasst, wobei in der mindestens einen Rückführleitung mindestens ein Kühler und mindestens ein Stellelement zur Einstellung einer vorgebbaren rückzuführenden Abgasmenge vorgesehen sind.
- At least one cylinder,
- An intake system for supplying the at least one cylinder with air,
- An exhaust gas removal system for exhausting the exhaust gases, and
- - An exhaust gas recirculation, comprising at least one return line, wherein in the at least one return line, at least one cooler and at least one adjusting element are provided for setting a predetermined recirculating exhaust gas amount.
Eine Brennkraftmaschine der 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 that can be connected to the engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist man ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Zudem wird eine Reduzierung der Schadstoffemissionen angestrebt, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einhalten zu können.In the development of internal combustion engines, efforts are constantly being made to minimize fuel consumption. In addition, the aim is to reduce pollutant emissions in order to be able to comply with future limit values for pollutant emissions.
Brennkraftmaschinen werden zunehmend häufig mit einer Aufladung ausgestattet, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Ladeluft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Ladeluftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.Internal combustion engines are increasingly equipped with a charge, the charge is primarily a method of increasing performance, in which the charge air required for the engine combustion process is compressed, whereby each cylinder per cycle a larger charge 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 reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.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 cubic capacity is reduced, the load spectrum can be shifted to higher loads at the same vehicle boundary conditions, where the specific fuel consumption is lower. The charging of an internal combustion engine thus supports the efforts to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.
Durch eine geeignete Getriebeauslegung kann zusätzlich ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, wodurch ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Beim Downspeeding wird der Umstand ausgenutzt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Drehzahlen regelmäßig niedriger ist, insbesondere bei höheren Lasten.By means of a suitable transmission design, a so-called downspeeding can additionally be realized, as a result of which a lower specific fuel consumption is likewise achieved. Downspeeding exploits the fact that the specific fuel consumption at low speeds is regularly lower, especially at higher loads.
Bei gezielter Auslegung der Aufladung können auch Vorteile bei den Abgasemissionen erzielt werden. So können mittels geeigneter Aufladung beispielsweise beim Dieselmotor die Stickoxidemissionen ohne Einbußen beim Wirkungsgrad verringert werden. Gleichzeitig können die Kohlenwasserstoffemissionen günstig beeinflusst werden. Die Emissionen an Kohlendioxid, die direkt mit dem Kraftstoffverbrauch korrelieren, nehmen mit sinkendem Kraftstoffverbrauch ebenfalls ab.With targeted design of the charge also benefits in the exhaust emissions can be achieved. Thus, by means of suitable charging, for example in the diesel engine, the nitrogen oxide emissions can be reduced without sacrificing efficiency. At the same time, the hydrocarbon emissions can be favorably influenced. The emissions of carbon dioxide, which correlate directly with fuel consumption, also decrease with decreasing fuel consumption.
Um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten, sind aber weitere Maßnahmen erforderlich. Im Mittelpunkt der Entwicklungsarbeiten steht dabei unter anderem die Reduzierung der Stickoxidemissionen, die insbesondere bei den Dieselmotoren von hoher Relevanz sind. Da die Bildung der Stickoxide nicht nur einen Luftüberschuss, sondern auch hohe Temperaturen erfordert, besteht ein Konzept zur Senkung der Stickoxidemissionen darin, Verbrennungsprozesse mit niedrigeren Verbrennungstemperaturen einzusetzen.However, further measures are needed to meet future emission limits. Among other things, the development work focuses on reducing nitrogen oxide emissions, which are of particular relevance to diesel engines. Since the formation of nitrogen oxides requires not only an excess of air but also high temperatures, one concept for reducing nitrogen oxide emissions is to use combustion processes with lower combustion temperatures.
Dabei ist die Abgasrückführung (AGR), d. h. die Rückführung von Verbrennungsgasen von der Auslassseite auf die Einlassseite, zielführend, bei der mit zunehmender Abgasrückführrate die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden können. Die Abgasrückführrate xAGR bestimmt sich dabei zu xAGR = mAGR/(mAGR + mFrischluft), wobei mAGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und mFrischluft die zugeführte Frischluft bezeichnet. Der via Abgasrückführung bereitgestellte Sauerstoff ist gegebenenfalls zu berücksichtigen.Here, the exhaust gas recirculation (EGR), ie the return of combustion gases from the exhaust side to the inlet side, expedient in which with increasing exhaust gas recirculation rate, the nitrogen oxide emissions can be significantly reduced. In this case, the exhaust gas recirculation rate x AGR is determined as 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. The oxygen provided via exhaust gas recirculation may need to be considered.
Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erzielen, können hohe Abgasrückführraten erforderlich werden, die in der Größenordnung von xAGR ≈ 60% bis 70% und mehr liegen können. Derart hohe Rückführraten erfordern eine Kühlung des rückzuführenden Abgases, mit der die Temperatur des Abgases gesenkt und die Dichte des Abgases gesteigert wird, so dass eine größere Abgasmasse zurückgeführt werden kann. Folglich wird eine Abgasrückführung regelmäßig mit einem Kühler ausgestattet. Auch die Abgasrückführung der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über eine Kühlung, d. h. über mindestens einen AGR-Kühler, der einen Kühlmittel führenden Kühlmittelmantel aufweist, welcher der Wärmeübertragung zwischen Abgas und Kühlmittel dient.In order to achieve a significant reduction in nitrogen oxide emissions, high exhaust gas recirculation rates may be required, which may be on the order of x AGR ≈ 60% to 70% and more. Such high recirculation rates require cooling of the recirculated exhaust gas, with which the temperature of the exhaust gas is lowered and the density of the exhaust gas is increased, so that a larger exhaust mass can be returned. Consequently, exhaust gas recirculation is regularly equipped with a radiator. Also, the exhaust gas recirculation of the internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has a cooling, ie via at least one EGR cooler, which has a coolant jacket leading coolant, which serves the heat transfer between the exhaust gas and coolant.
Probleme können sich beim Einleiten des rückgeführten Abgases in das Ansaugsystem ergeben, wenn die Temperatur des rückgeführten heißen Abgases abnimmt und sich Kondensat bildet. Problems may arise in introducing the recirculated exhaust gas into the intake system as the temperature of the recirculated hot exhaust gas decreases and condensate forms.
Zum einen kann sich Kondensat bilden, wenn das rückgeführte heiße Abgas im Ansaugsystem 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 Temperatur der Verbrennungsluft, liegt unterhalb der Abgastemperatur des rückgeführten Abgases. Im Rahmen der Abkühlung des Abgases können zuvor noch gasförmig im Abgas bzw. in der Verbrennungsluft enthaltene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auskondensieren, wenn die Tautemperatur einer Komponente der gasförmigen Verbrennungsluftströmung unterschritten wird. Es kommt zu einer Kondensatbildung in der freien Verbrennungsluftströmung, wobei häufig Verunreinigungen in der Verbrennungsluft den Ausgangspunkt für die Bildung von Kondensattröpfchen bilden.On the one hand, condensate can form when the recirculated hot exhaust gas in the intake system 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 temperature of the combustion air is below the exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas. As part of the cooling of the exhaust gas previously contained gaseous in the exhaust gas or in the combustion air, especially water, condense out when the taut temperature of a component of the gaseous combustion air flow is exceeded. It comes to a condensation in the free combustion air flow, often impurities in the combustion air form the starting point for the formation of condensate droplets.
Zum anderen kann sich Kondensat bilden, wenn das rückgeführte heiße Abgas bzw. die Verbrennungsluft auf die Innenwandung des Ansaugsystems trifft, da die Wandtemperatur in der Regel unterhalb der Tautemperatur der relevanten gasförmigen Komponenten liegt.On the other hand, condensate can form when the recirculated hot exhaust gas or the combustion air strikes the inner wall of the intake system, since the wall temperature is generally 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 Laufschaufeln eines im Ansaugsystem angeordneten Verdichterlaufrades eines Laders bzw. eines Abgasturboladers. Letzteres ist mit einer Verminderung des Wirkungsgrades des Verdichters verbunden.Condensate and condensate droplets are undesirable and lead to increased noise emission in the intake system, possibly damaging the blades of a compressor arranged in the intake compressor of a supercharger or an exhaust gas turbocharger. The latter is associated with a reduction in the efficiency of the compressor.
Auch hinsichtlich der Problematik der vorstehend beschriebenen Kondensatbildung kann ein AGR-Kühler zielführend bzw. hilfreich sein. Die Kühlung des rückzuführenden Abgases im Rahmen der Rückführung hat den vorteilhaften Effekt, dass sich das Kondensat nicht erst im Ansaugsystem, sondern bereits beim Rückführen bildet und im Rahmen der Rückführung abgeschieden werden kann.Also with regard to the problem of the condensate formation described above, an EGR cooler can be effective or helpful. The cooling of the recirculated exhaust gas in the context of the return has the advantageous effect that the condensate forms not only in the intake system, but already during recycling and can be deposited in the context of recycling.
Nachteilig an den AGR-Kühlern nach dem Stand der Technik ist, dass die verwertbare Abgasenergie, d. h. die dem Abgas im Kühler mittels Kühlmittel entziehbare Wärme, prinzipbedingt nur anfällt und nutzbar ist, wenn Abgas zurückgeführt wird. Ist die Abgasrückführung deaktiviert, so dass kein Abgas zurückgeführt wird, bleibt die Abgasenergie des heißen Abgases nach dem Stand der Technik ungenutzt. Könnte diese Abgasenergie genutzt werden, d. h. im Rahmen einer Energierückgewinnung zurückgewonnen werden, ließen sich weitere Wirkungsgradvorteile bei der Brennkraftmaschine erzielen.A disadvantage of the EGR coolers according to the prior art is that the usable exhaust gas energy, d. H. the heat which can be withdrawn from the exhaust gas in the cooler by means of coolant, inherently only arises and can be used when exhaust gas is recirculated. If the exhaust gas recirculation is deactivated so that no exhaust gas is recirculated, the exhaust gas energy of the hot exhaust gas according to the prior art remains unused. Could this exhaust energy be used, d. H. be recovered in the context of energy recovery, further efficiency advantages could be achieved in the internal combustion engine.
Die Energie des heißen Abgases könnte beispielsweise genutzt werden, um die Reibleistung und damit den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Hierbei könnte eine zügige Erwärmung des Motoröls mittels Abgaswärme, insbesondere nach einem Kaltstart, zielführend sein. Eine schnelle Erwärmung des Motoröls während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine sorgt für eine entsprechend schnelle Abnahme der Viskosität des Öls und damit für eine Verringerung der Reibung bzw. Reibleistung, insbesondere in den mit Öl versorgten Lagern, beispielsweise den Lagern der Kurbelwelle.The energy of the hot exhaust gas could be used, for example, to reduce the friction and thus the fuel consumption of the internal combustion engine. In this case, rapid heating of the engine oil by means of exhaust heat, in particular after a cold start, could be expedient. Rapid heating of the engine oil during the warm-up phase of the engine provides for a correspondingly rapid decrease in the viscosity of the oil and thus for a reduction of friction or friction, especially in the oil-bearing, for example, the bearings of the crankshaft.
Das Öl könnte dabei beispielsweise mittels Heizvorrichtung aktiv erwärmt werden. Ein kühlmittelbetriebener Ölkühler kann dazu in der Warmlaufphase zweckentfremdet und zum Erwärmen des Öls genutzt werden.The oil could be actively heated, for example by means of a heater. A coolant-operated oil cooler can be used for this purpose in the warm-up phase and used to heat the oil.
Grundsätzlich kann einer schnellen Erwärmung des Motoröls zur Reduzierung der Reibleistung auch Vorschub geleistet werden durch eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine selbst, die wiederum dadurch unterstützt, d. h. forciert, wird, dass der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase möglichst wenig Wärme entzogen wird.In principle, rapid heating of the engine oil to reduce friction losses can also be achieved by rapid heating of the internal combustion engine itself, which in turn is assisted by d. H. forced, is that the internal combustion engine during the warm-up phase as little heat is removed.
Insofern kann es bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine auch zielführend sein, dem Kühlmittel der Motorkühlung Wärme zu zuführen, insbesondere in der Warmlaufphase bzw. nach einem Kaltstart. Zur Erwärmung des Kühlmittels der Motorkühlung könnte die Abgasenergie genutzt werden.In this respect, it may also be expedient in a liquid-cooled internal combustion engine to supply heat to the coolant of the engine cooling, in particular in the warm-up phase or after a cold start. For heating the coolant of the engine cooling, the exhaust gas energy could be used.
Nachteilig an den AGR-Kühlern nach dem Stand der Technik ist auch, dass die Kühler nicht im Hinblick auf eine effektive Energierückgewinnung ausgelegt werden, sondern vielmehr die Kühlung des Abgases, d. h. der reine Kühleffekt im Vordergrund steht. Dabei muss der Kühler sämtliche im Betrieb der Brennkraftmaschine via Abgasrückführung rückzuführende Abgasmengen bewältigen können. Insbesondere der maximal rückzuführenden und zu kühlenden Abgasmenge ist Rechnung zu tragen. Die Variationsbreite der via Abgasrückführung rückzuführenden Abgasmenge führt zu sehr unterschiedlichen Druckverhältnissen am Kühler. Das Druckgefälle über den Kühler hinweg ändert sich in Abhängigkeit von der rückzuführenden Abgasmenge spürbar, d. h. in solch relevanter Weise, dass dies bei der Steuerung bzw. Einstellung der Rückführrate zu berücksichtigen ist. Die daraus resultierende Wechselwirkung führt zu einer gewissen Dynamik und erfordert eine entsprechend komplexe bzw. aufwendige Steuerung der Abgasrückführung.A disadvantage of the EGR coolers of the prior art is also that the coolers are not designed with a view to effective energy recovery, but rather the cooling of the exhaust gas, d. H. the pure cooling effect is in the foreground. In this case, the radiator must be able to cope with all the amounts of exhaust gas to be recirculated via exhaust gas recirculation during operation of the internal combustion engine. In particular, the maximum amount of exhaust gas to be recirculated and cooled must be taken into account. The range of variation of the amount of exhaust gas to be recirculated via exhaust gas recirculation leads to very different pressure conditions at the radiator. The pressure gradient across the radiator changes appreciably depending on the amount of exhaust gas to be recirculated, ie. H. in such a relevant way that this must be taken into account in the control or adjustment of the return rate. The resulting interaction leads to a certain dynamics and requires a correspondingly complex or complex control of exhaust gas recirculation.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der sich die Abgasenergie effektiver nutzen lässt als nach Stand der Technik und die hinsichtlich der Abgasrückführung weiter verbessert ist. In view of the foregoing, it is the object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in which the exhaust gas energy can be used more effectively than in the prior art and which is further improved in terms of exhaust gas recirculation.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit
- – mindestens einem Zylinder,
- – einem Ansaugsystem zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Luft,
- – einem Abgasabführsystem zur Abführung der Abgase, und
- – einer Abgasrückführung, die mindestens eine Rückführleitung umfasst, wobei in der mindestens einen Rückführleitung mindestens ein Kühler und mindestens ein Stellelement zur Einstellung einer vorgebbaren rückzuführenden Abgasmenge vorgesehen sind,
- – mindestens zwei Rückführleitungen vorgesehen sind, in denen jeweils ein Kühler angeordnet ist, wobei die Kühler parallel angeordnet sind und unabhängig voneinander zur Kühlung von Abgas zwecks Energierückgewinnung verwendbar sind.
- At least one cylinder,
- An intake system for supplying the at least one cylinder with air,
- An exhaust gas removal system for exhausting the exhaust gases, and
- An exhaust gas recirculation, which comprises at least one return line, wherein at least one cooler and at least one adjusting element are provided in the at least one return line for setting a predefinable recirculating exhaust gas quantity,
- - At least two return lines are provided, in each of which a radiator is arranged, wherein the radiator are arranged in parallel and are independently usable for cooling exhaust gas for the purpose of energy recovery.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind mehrere Kühler vorgesehen, mit denen rückzuführendes Abgas gekühlt werden kann. Die Kühler können im Einzelfall sukzessive zugeschaltet und für die Kühlung rückzuführenden Abgases herangezogen werden. Insofern kann die Kühlleistung der AGR-Kühlung bzw. die Anzahl der AGR-Kühler der zu kühlenden Abgasmenge angepasst werden. Dies hat mehrere vorteilhafte Effekte.In the internal combustion engine according to the invention a plurality of coolers are provided with which recirculating exhaust gas can be cooled. The coolers can be switched on successively in individual cases and used for the exhaust gas to be recirculated. In this respect, the cooling capacity of the EGR cooling or the number of EGR coolers of the amount of exhaust gas to be cooled can be adjusted. This has several beneficial effects.
Das Druckgefälle über einen einzelnen Kühler hinweg ändert sich im Betrieb des Kühlers weniger stark als im Stand der Technik, da die von diesem Kühler zu kühlenden bzw. zu bewältigenden Abgasmengen weniger stark variieren.The pressure gradient across a single radiator changes less during operation of the radiator than in the prior art, since the exhaust gas quantities to be cooled or managed by this radiator vary less strongly.
Bei kleineren Rückführraten kann erfindungsgemäß ein Kühler zur Kühlung des rückzuführenden Abgases herangezogen werden. Nimmt die rückzuführende und zu kühlende Abgasmenge dann zu, kann – beispielsweise bei Überschreiten einer vorgebbaren Abgasmenge – ein weiterer Kühler zugeschaltet, d. h. aktiviert werden, um Abgas zu kühlen und zur Kühlung des rückzuführenden Abgases beizutragen. In Abhängigkeit von der Anzahl der vorgesehenen AGR-Kühler, falls beispielsweise drei, vier oder mehr Kühler vorgesehen sind, kann mehrmals bzw. sukzessive zugeschaltet werden. Die Steuerung bzw. Einstellung der Rückführrate reagiert weniger dynamisch.For smaller recirculation rates, according to the invention, a cooler can be used for cooling the recirculating exhaust gas. If the amount of exhaust gas to be recirculated and to be cooled then increases, another cooler can be switched on, for example if a predefinable amount of exhaust gas is exceeded. H. be activated to cool exhaust gas and contribute to the cooling of the recirculating exhaust gas. Depending on the number of provided EGR cooler, if, for example, three, four or more radiators are provided, can be switched on several times or successively. The control or adjustment of the return rate is less dynamic.
Darüber hinaus kann das Leitungssystem der abgasführenden Leitungen in einer Weise ausgelegt werden bzw. schaltbar sein, dass ein Kühler auch bei deaktivierter Abgasrückführung, wenn kein Abgas zurückgeführt wird, zur Kühlung von Abgas genutzt und herangezogen wird, so dass im Gegensatz zum Stand der Technik auch bei deaktivierter Abgasrückführung die dem Abgas innewohnende Energie im Rahmen einer Energierückgewinnung genutzt bzw. nutzbar gemacht werden kann.In addition, the line system of the exhaust-carrying lines can be designed or switchable in such a way that a cooler is used and used for cooling exhaust gas even when the exhaust gas recirculation is deactivated, if no exhaust gas is recirculated, so that in contrast to the prior art also When the exhaust gas recirculation is deactivated, the energy inherent in the exhaust gas can be utilized or utilized in the context of energy recovery.
Die Abgasenergie kann beispielsweise in der Warmlaufphase bzw. nach einem Kaltstart genutzt werden, um das Motoröl der Brennkraftmaschine zu erwärmen und damit die Reibleistung der Brennkraftmaschine zu mindern. Bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine kann die Abgasenergie genutzt werden, um das Kühlmittel der Motorkühlung zu erwärmen und damit die Aufheizung der Brennkraftmaschine zu beschleunigen. Beide Maßnahmen verbessern bzw. erhöhen den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine.The exhaust energy can be used for example in the warm-up phase or after a cold start to heat the engine oil of the engine and thus reduce the friction of the engine. In a liquid-cooled internal combustion engine, the exhaust gas energy can be used to heat the coolant of the engine cooling and thus to accelerate the heating of the internal combustion engine. Both measures improve or increase the efficiency of the internal combustion engine.
Die AGR-Kühler der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind sowohl im Hinblick auf eine effektive Kühlung als auch im Hinblick auf die Energierückgewinnung, d. h. die Nutzung der Abgasenergie, ausgelegt. Beiden Aspekten wird erfindungsgemäß Rechnung getragen.The EGR coolers of the internal combustion engine according to the invention are both in terms of effective cooling and in terms of energy recovery, d. H. the use of exhaust energy, designed. Both aspects are taken into account according to the invention.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine löst somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der sich die Abgasenergie effektiver nutzen lässt als nach Stand der Technik und die hinsichtlich der Abgasrückführung weiter verbessert ist.The internal combustion engine according to the invention thus solves the problem underlying the invention, namely to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in which the exhaust energy can be used more effectively than in the prior art and further improved in terms of exhaust gas recirculation.
Die mindestens zwei Rückführleitungen gehören erfindungsgemäß zu einer Abgasrückführung, d. h. zu einer einzigen bzw. derselben Abgasrückführung. Eine Brennkraftmaschine, die mit einer Niederdruck-AGR umfassend eine Rückführleitung und mit einer Hochdruck-AGR umfassend eine Rückführleitung ausgestattet ist, verfügt über zwei Rückführleitungen, aber nicht über eine erfindungsgemäße Abgasrückführung.The at least two return lines according to the invention belong to an exhaust gas recirculation, d. H. to a single or the same exhaust gas recirculation. An internal combustion engine, which is equipped with a low-pressure EGR comprising a return line and with a high-pressure EGR comprising a return line, has two return lines, but not an exhaust gas recirculation according to the invention.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Kühler eine integrale bauliche Einheit bilden. Eine vormontierte Baugruppe, welche die Kühler umfasst und die gesamte Kühleinheit darstellt, vereinfacht die Montage der Abgasrückführung bzw. der Brennkraftmaschine insgesamt und reduziert damit auch die Kosten.Embodiments of the internal combustion engine in which the radiators form an integral structural unit are advantageous. A preassembled module, which comprises the radiator and represents the entire cooling unit, simplifies the assembly of the exhaust gas recirculation or of the internal combustion engine as a whole and thus also reduces the costs.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die Kühler als vereinzelte separate Kühler ausgebildet sind. Gemäß dem Baukastenprinzip können dann mit einzelnen Kühlern unterschiedliche Abgasrückführungen ausgebildet werden bzw. unterschiedliche Brennkraftmaschinen ausgestattet werden.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous, in which the radiators are designed as isolated, separate coolers. According to the modular principle can then with individual coolers different exhaust gas recirculations are formed or different internal combustion engines are equipped.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Aufladung vorgesehen ist. Es wird Bezug genommen auf die im Zusammenhang mit der Aufladung bereits genannten Vorteile und gemachten Ausführungen.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which a charge is provided. Reference is made to the already mentioned in connection with the charging advantages and statements made.
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
- – eine erste Rückführleitung vorgesehen ist, in der ein erster Kühler angeordnet ist und die unter Verwendung mindestens eines Stellelementes stromaufwärts des ersten Kühlers mit dem Abgasabführsystem und stromabwärts des ersten Kühlers mit dem Ansaugsystem zumindest verbindbar ist,
- – eine zweite Rückführleitung vorgesehen ist, in der ein zweiter Kühler angeordnet ist und die unter Verwendung mindestens eines Stellelementes stromaufwärts des zweiten Kühlers mit dem Abgasabführsystem und stromabwärts des zweiten Kühlers wahlweise mit dem Ansaugsystem oder dem Abgasabführsystem zumindest verbindbar ist, und
- – jeder Kühler zwecks Energierückgewinnung mindestens einen Kühlmittel führenden Kühlmittelmantel aufweist, welcher der Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel dient.
- A first return line is provided in which a first radiator is arranged and which is at least connectable to the intake system using at least one actuating element upstream of the first radiator with the exhaust-gas removal system and downstream of the first radiator,
- A second return line is provided in which a second radiator is arranged and which is at least connectable to the intake system or the Abgasabführsystem using at least one actuating element upstream of the second radiator with the Abgasabführsystem and downstream of the second radiator, and
- - Each cooler for the purpose of energy recovery has at least one coolant-carrying coolant jacket, which serves the heat transfer between the exhaust gas and the coolant.
Nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise kein Abgas zurückgeführt, da sich beim Einleiten des rückgeführten Abgases in das noch kalte Ansaugsystem unvermeidbar und besonders viel Kondensat bilden würde. Bei dann deaktivierter Abgasrückführung kann nach dem Stand der Technik die Abgasenergie des heißen Abgases nicht genutzt werden, obwohl gerade nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine Bedarf besteht, das Motoröl bzw. die Brennkraftmaschine gezielt zu erwärmen.After a cold start of the internal combustion engine, preferably no exhaust gas is recirculated, since unavoidable and particularly large amounts of condensate would form when the recirculated exhaust gas is introduced into the still cold intake system. When then deactivated exhaust gas recirculation, the exhaust gas energy of the hot exhaust gas can not be used in the prior art, although just after a cold start of the internal combustion engine there is a need to specifically heat the engine oil or the internal combustion engine.
Im Gegensatz dazu kann die Abgasenergie des heißen Abgases gemäß der vorstehenden Ausführungsform auch bei deaktivierter Abgasrückführung genutzt werden; zumindest mittels des zweiten Kühlers, der stromabwärts wahlweise mit dem Ansaugsystem oder dem Abgasabführsystem verbindbar ist, wozu mindestens ein Stellelement dient, mit dem sich die abgasführenden Leitungen entsprechend schalten, nämlich mit dem Abgasabführsystem verbinden lassen. Auch bei deaktivierter Abgasrückführung kann somit Wärme vom Abgas auf das Kühlmittel des zweiten Kühlers übertragen werden, wobei das durch den zweiten Kühler strömende bzw. zirkulierende Kühlmittel die Wärme aus dem Inneren des zweiten Kühlers abführt und einer vorgebbaren Verwendung zuführt, wodurch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht wird. Insoweit lässt sich die Abgasenergie, die dem Abgas des Abgasabführsystems immanent ist, nach dem Stand der Technik nicht, aber erfindungsgemäß schon nutzen.In contrast, the exhaust gas energy of the hot exhaust gas according to the above embodiment can be used even when the exhaust gas recirculation is deactivated; at least by means of the second radiator, which is optionally connectable downstream with either the intake system or the Abgasabführsystem, including at least one actuator serves with which the exhaust-gas lines switch accordingly, namely connect to the Abgasabführsystem. Thus, even with deactivated exhaust gas recirculation heat can thus be transferred from the exhaust gas to the coolant of the second radiator, wherein the coolant flowing through the second radiator or coolant dissipates the heat from the interior of the second radiator and supplies a predetermined use, whereby the efficiency of the internal combustion engine increases becomes. In that regard, the exhaust gas energy, which is inherent in the exhaust gas of Abgasabführsystems not according to the prior art, but according to the invention already use.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die erste Rückführleitung stromabwärts des ersten Kühlers unter Verwendung mindestens eines Stellelementes wahlweise mit dem Ansaugsystem oder dem Abgasabführsystem zumindest verbindbar ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the first return line downstream of the first radiator is at least connectable to the intake system or the exhaust gas removal system by using at least one actuating element are advantageous.
Gemäß der vorstehenden Ausführungsform lässt sich die Abgasenergie des heißen Abgases bei deaktivierter Abgasrückführung auch mittels des ersten Kühlers nutzen, der vorliegend stromabwärts ebenfalls wahlweise mit dem Ansaugsystem oder dem Abgasabführsystem verbindbar ist, wozu mindestens ein Stellelement dient, mit dem sich die abgasführenden Leitungen entsprechend schalten, nämlich mit dem Abgasabführsystem verbinden lassen. According to the above embodiment, the exhaust gas energy of the hot exhaust gas can also be used with the exhaust gas recirculation deactivated by means of the first radiator, which in the present case can also optionally be connected downstream to the intake system or the exhaust-gas removal system, for which purpose at least one actuating element is used, with which the exhaust-gas-conveying lines switch accordingly, namely connect to the Abgasabführsystem.
Bei deaktivierter Abgasrückführung lassen sich somit beide Kühler der Abgasrückführung zur Energierückgewinnung und Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine nutzen.When deactivated exhaust gas recirculation can thus use both cooler exhaust gas recirculation for energy recovery and improve the efficiency of the internal combustion engine.
Der erste bzw. zweite Kühler kann stromaufwärts auch permanent mit dem Abgasabführsystem verbunden sein, wobei mindestens ein stromabwärts des Kühlers vorgesehenes Stellelement derart verstellt bzw. geschaltet wird, dass der Kühler stromabwärts mit dem Ansaugsystem oder dem Abgasabführsystem verbunden wird.The first and second radiators may also be permanently connected upstream to the exhaust gas removal system, wherein at least one actuator provided downstream of the radiator is adjusted such that the radiator is connected downstream to the intake system or the exhaust system.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die erste Rückführleitung unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes von dem Abgasabführsystem abzweigt und unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet.Embodiments of the internal combustion engine in which the first return line branches off from the exhaust gas removal system to form a first node point and opens into the intake system to form a second node point are advantageous.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der ersten Rückführleitung am zweiten Knotenpunkt ein erstes Stellelement vorgesehen ist.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which a first adjusting element is provided in the first return line at the second node are advantageous.
Das erste Stellelement fungiert als AGR-Ventil und dient bei aktivierter Abgasrückführung der Einstellung der Rückführrate, zumindest aber der via erste Rückführleitung rückgeführten Abgasmenge. Die Verwendung eines am zweiten Knotenpunkt angeordneten Kombiventils gestattet die Bemessung der rückgeführten Abgasmenge und gleichzeitig die Drosselung der angesaugten Frischluftmenge.The first control element acts as an EGR valve and, when the exhaust gas recirculation is activated, serves to set the return rate, or at least the amount of exhaust gas recirculated via the first return line. The use of a composite valve arranged at the second node allows the design of the recirculated exhaust gas quantity and at the same time the throttling of the intake fresh air quantity.
Ein solches Kombiventil kann beispielsweise eine Klappe sein, die um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse in der Art verschwenkbar ist, dass in einer ersten Endposition die Vorderseite der Klappe das Ansaugsystem versperrt und gleichzeitig die Rückführleitung freigegeben wird und in einer zweiten Endposition die Rückseite der Klappe die Rückführleitung verdeckt und gleichzeitig das Ansaugsystem freigegeben wird. Ein zusätzlicher Ventilkörper, der mit der Klappe verbunden und auf diese Weise mechanisch gekoppelt ist, gibt die Rückführleitung entweder frei oder versperrt diese. Während die Klappe der Einstellung der via Ansaugsystem zugeführten Luftmenge dient, bewerkstelligt der Ventilkörper die Dosierung der rückgeführten Abgasmenge. Such a combination valve may for example be a flap which is pivotable about an axis extending transversely to the fresh air flow in such a way that in a first end position the front of the flap obstructs the intake system and at the same time the return line is released and in a second end position the rear of the flap conceals the return line and at the same time the intake system is released. An additional valve body, which is connected to the flap and in this way mechanically coupled, either releases or blocks the return line. While the flap is used to adjust the amount of air supplied via the intake system, the valve body accomplishes the metering of the amount of recirculated exhaust gas.
Vorteilhaft können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zweite Rückführleitung unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes von dem Abgasabführsystem abzweigt und unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet.Advantageously, embodiments of the internal combustion engine in which the second return line branches off from the Abgasabführsystem to form a third node and opens to form a fourth node in the intake system.
Vorteilhaft sind aber im zuvor beschriebenen Zusammenhang insbesondere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zweite Rückführleitung unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes von dem Abgasabführsystem abzweigt und unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes stromabwärts des ersten Kühlers in die erste Rückführleitung mündet.However, embodiments of the internal combustion engine in which the second return line branches off from the exhaust gas removal system to form a third node point and opens into the first return line downstream of the first radiator, forming a third node, are advantageous in the context described above.
Dann kann ein am zweiten Knotenpunkt vorgesehenes Stellelement bei aktivierter Abgasrückführung der Einstellung der gesamten Rückführrate dienen und zwar sowohl der via erste Rückführleitung als auch der via zweite Rückführleitung rückgeführten Abgasmenge.Then provided at the second node actuator can be used with activated exhaust gas recirculation of the setting of the total return rate, both the via the first return line and the recirculated via the second return line exhaust gas.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der zweiten Rückführleitung stromabwärts des zweiten Kühlers ein zweites Stellelement vorgesehen ist. Dieses zweite Stellelement kann zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des zweiten Kühlers verwendet werden.Embodiments of the internal combustion engine in which a second actuating element is provided in the second return line downstream of the second cooler are advantageous. This second control element can be used to activate or deactivate the second cooler.
Das zweite Stellelement kann im Einzelfall aber auch dazu genutzt werden, um den zweiten Kühler stromabwärts mit dem Abgasabführsystem zu verbinden, wozu gegebenenfalls weitere abgasführende Leitungen vorzusehen sind. Dann kühlt der zweite Kühler kein rückzuführendes Abgas. Vielmehr kühlt der zweite Kühler Abgas, das dem Abgasabführsystem entnommen wurde und wieder in das Abgasabführsystem eingeleitet wird. D. h. der zweite Kühler dient vorliegend nur der Energierückgewinnung, d. h. der Nutzbarmachung der dem Abgas immanenten Energie.The second control element can also be used in individual cases to connect the second radiator downstream with the Abgasabführsystem, including optionally further exhaust-gas lines are provided. Then, the second radiator does not cool recirculated exhaust gas. Rather, the second radiator cools exhaust gas that has been removed from the exhaust system and is reintroduced into the exhaust system. Ie. the second cooler is used here only for energy recovery, d. H. the utilization of the immanent the exhaust gas energy.
Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine abgasführende Leitung vorgesehen ist, die unter Ausbildung eines fünften Knotenpunktes stromabwärts des zweiten Kühlers von der zweiten Rückführleitung abzweigt und unter Ausbildung eines sechsten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet.Therefore, embodiments of the internal combustion engine in which an exhaust-gas-conducting line is provided which branches off from the second return line to form a fifth node downstream of the second cooler and opens into the exhaust-gas removal system to form a sixth node are advantageous.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das zweite Stellelement am fünften Knotenpunkt angeordnet ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the second actuating element is arranged at the fifth node point are advantageous.
Bei Ausführungsformen, bei denen die zweite Rückführleitung unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes stromabwärts des ersten Kühlers in die erste Rückführleitung mündet, kann dann auch der erste Kühler stromabwärts via der weiteren abgasführenden Leitung mit dem Abgasabführsystem verbunden werden. Dann kühlt der erste Kühler kein rückzuführendes Abgas, sondern Abgas, das wieder in das Abgasabführsystem eingeleitet wird. Beide Kühler dienen dann bei deaktivierter Abgasrückführung der Energierückgewinnung.In embodiments in which the second return line opens into the first return line downstream of the first cooler forming a fourth node, the first cooler downstream of the further exhaust-carrying line can then also be connected to the exhaust gas removal system. Then, the first radiator does not cool exhaust gas to be recirculated, but exhaust gas that is returned to the exhaust exhaust system. Both coolers are then used with deactivated exhaust gas recirculation of energy recovery.
Bei Ausführungsformen, bei denen eine abgasführende Leitung stromabwärts des zweiten Kühlers von der zweiten Rückführleitung abzweigt und unter Ausbildung eines sechsten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, ist es vorteilhaft, den sechsten Knotenpunkt stromabwärts des ersten und dritten Knotenpunktes im Abgasabführsystem anzuordnen.In embodiments in which an exhaust-carrying conduit branches off from the second return conduit downstream of the second cooler and opens into the exhaust-gas removal system to form a sixth node, it is advantageous to arrange the sixth node downstream of the first and third nodes in the exhaust-gas removal system.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromaufwärts des sechsten Knotenpunktes und stromabwärts des ersten und dritten Knotenpunktes ein Drosselelement im Abgasabführsystem angeordnet ist. Das Drosselelement dient dazu, den Abgasdruck stromaufwärts im Abgasabführsystem zu erhöhen, wodurch sich die treibenden Druckgefälle über die Kühler hinweg ebenfalls erhöhen und dem Abgas eine Ausweichmöglichkeit um die Kühler herum genommen wird bzw. das Umgehen der Kühler erschwert wird.In this connection, embodiments of the internal combustion engine in which upstream of the sixth node and downstream of the first and third nodes a throttle element is arranged in the exhaust-gas removal system are advantageous. The throttle element serves to increase the exhaust pressure upstream in the Abgasabführsystem, thereby increasing the driving pressure gradient across the radiator also and the exhaust gas is taken around the radiator Ausweichmöglichkeit around or bypassing the radiator is made difficult.
Zur Generierung des erforderlichen Druckgefälles kann zusätzlich ein Absperrelement stromaufwärts der Einmündung der Abgasrückführung im Ansaugsystem vorgesehen werden, um einlassseitig den Druck stromaufwärts des Verdichters zu senken.To generate the required pressure gradient, a shut-off element can additionally be provided upstream of the inlet of the exhaust gas recirculation in the intake system in order to lower the pressure upstream of the compressor on the intake side.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Verdichter im Ansaugsystem angeordnet ist.Embodiments of the internal combustion engine in which at least one compressor drivable by means of an auxiliary drive is arranged in the intake system are advantageous.
Der Vorteil eines mittels Hilfsantrieb antreibbaren Verdichters, d. h. Laders, gegenüber einem Abgasturbolader besteht darin, dass der Lader stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen kann und zwar unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.The advantage of a drivable by auxiliary drive compressor, ie supercharger, compared to a Exhaust gas turbocharger is that the loader can always generate and provide the requested boost pressure, regardless of the operating condition of the internal combustion engine. This is especially true for a loader that is electrically driven by electric motor and therefore independent of the speed of the crankshaft.
Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis bzw. der Turbinenleistung abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis bzw. einer kleineren Turbinenleistung. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.In fact, according to the state of the art, it is difficult to increase the power by means of turbocharging in all engine speed ranges. It is observed a greater torque drop when falling below a certain speed. This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio or the turbine output. If the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio or a smaller turbine power. Consequently, the boost pressure ratio also decreases toward lower speeds. This is synonymous with a torque drop.
Vorteilhaft können dennoch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst. Bei einem Abgasturbolader sind ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt. Die vom Abgasstrom 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. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt gewissermaßen eine Verdichtung durch Kühlung.However, embodiments of the internal combustion engine may still be advantageous in which at least one exhaust-gas turbocharger is provided which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system. In an exhaust gas turbocharger, a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust gas flow is supplied to the turbine and relaxes with release of energy in the turbine, causing the shaft to rotate. The output from the exhaust stream to the shaft energy is used to drive the also arranged on the shaft compressor. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charging of the cylinder is achieved. Advantageously, 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 radiator lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the cooler to a better filling of the cylinder, d. H. contributes to a larger air mass. There is a certain amount of compression by cooling.
Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem – mittels Hilfsantrieb antreibbaren – Lader besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht und damit, zumindest solange die Antriebsenergie nicht aus einer Energierückgewinnung stammt, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, d. h. mindert.The advantage of an exhaust gas turbocharger in comparison to a - drivable by auxiliary drive - loader is that an exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases, while a loader requires the energy required for its drive directly or indirectly from the internal combustion engine and thus, at least as long as the drive power does not come from an energy recovery, adversely affects the efficiency, d. H. decreases.
Falls es sich nicht um einen mittels Elektromaschine, d. h. elektrisch antreibbaren Lader handelt, ist regelmäßig eine mechanische bzw. kinematische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich, die auch das Packaging im Motorraum nachteilig beeinflusst bzw. bestimmt.If it is not an electric machine, d. H. is electrically driven supercharger is regularly a mechanical or kinematic connection for power transmission between the charger and the internal combustion engine is required, which also adversely affects or determines the packaging in the engine compartment.
Um einem Drehmomentabfall bei niedrigen Drehzahlen entgegen wirken zu können, sind besonders Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind. Wird die Motorendrehzahl nämlich verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Ladedruckverhältnis.In order to counteract a torque drop at low speeds, particularly embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which at least two exhaust gas turbochargers are provided. If the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a lower boost pressure ratio.
Durch Einsatz mehrerer Abgasturbolader, beispielsweise mehrerer in Reihe oder parallel geschalteter Abgasturbolader, kann die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine spürbar verbessert werden.By using a plurality of exhaust gas turbochargers, for example a plurality of exhaust gas turbochargers connected in series or in parallel, the torque characteristic of a supercharged internal combustion engine can be appreciably improved.
Zur Verbesserung der Drehmomentcharakteristik kann neben dem mindestens einen Abgasturbolader auch ein weiterer Verdichter vorgesehen werden und zwar sowohl ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Lader als auch ein Verdichter eines weiteren Abgasturboladers.To improve the torque characteristic, in addition to the at least one exhaust gas turbocharger, a further compressor may be provided, namely both a supercharger drivable by means of an auxiliary drive and a compressor of a further exhaust gas turbocharger.
Vorteilhaft können in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Rückführleitungen stromabwärts des Verdichters in das Ansaugsystem münden.In this context, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the return lines lead into the intake system downstream of the compressor can be advantageous.
Bei einer sogenannten Hochdruck-AGR wird das Abgas stromabwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingebracht. Um dabei das für eine Rückführung erforderliche Druckgefälle zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem bereitzustellen bzw. sicherzustellen, wird das Abgas bei einer Abgasturbolaufladung vorzugsweise und regelmäßig stromaufwärts der zugehörigen Turbine aus dem Abgasabführsystem entnommen. Die Hochdruck-AGR hat den Vorteil, dass das Abgas den Verdichter nicht passiert und daher vor der Rückführung keiner Abgasnachbehandlung, beispielsweise in einem Partikelfilter, unterzogen werden muss. Ablagerungen im Verdichter, welche die Geometrie des Verdichters, insbesondere die Strömungsquerschnitte, verändern und auf diese Weise den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern, sind nicht zu befürchten. Eine Kondensatbildung erfolgt – wenn überhaupt – stromabwärts des Verdichters, der die ihm zugeführte Ladeluft im Rahmen der Kompression auch erhitzt und einer Kondensatbildung auf diese Weise vorbeugt bzw. entgegen wirkt.In a so-called high pressure EGR, the exhaust gas is introduced downstream of the compressor into the intake system. In order to provide or to ensure the pressure gradient between the exhaust gas removal system and the intake system required for a return, the exhaust gas is preferably taken from the exhaust gas removal system at an exhaust gas turbocharging and regularly upstream of the associated turbine. The high-pressure EGR has the advantage that the exhaust gas does not pass through the compressor and therefore no exhaust aftertreatment, for example in a particle filter, has to be subjected before the recirculation. 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 not to be feared. Condensation takes place - if at all - downstream of the compressor, which also heats the charge air supplied to it as part of the compression and prevents or counteracts condensation in this way.
Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Rückführleitungen stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem münden. But can also be advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the return lines open upstream of the compressor in the intake system.
Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung und gleichzeitiger Verwendung einer Hochdruck-AGR kann sich ein Konflikt ergeben, wenn das rückgeführte Abgas stromaufwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem entnommen wird und zum Antrieb der Turbine nicht mehr zur Verfügung steht.When operating an internal combustion engine with turbocharging and simultaneous use of a high-pressure EGR, a conflict may arise when the recirculated exhaust gas is taken from the Abgasabführsystem upstream of the turbine and is no longer available for driving the turbine.
Bei einer Steigerung der Abgasrückführrate nimmt der in die Turbine eingeleitete Abgasstrom gleichzeitig ab. Der verminderte Abgasmassenstrom durch die Turbine bedingt ein kleineres Turbinendruckverhältnis, wodurch das Ladedruckverhältnis ebenfalls abnimmt, was gleichbedeutend ist mit einem kleineren Verdichtermassenstrom. Neben dem abnehmenden Ladedruck können sich zusätzlich Probleme beim Betrieb des Verdichters hinsichtlich der Pumpgrenze einstellen. Nachteile können sich auch bei den Schadstoffemissionen ergeben, beispielsweise hinsichtlich der Rußbildung bei Dieselmotoren während einer Beschleunigung.With an increase in the exhaust gas recirculation rate, the exhaust gas flow introduced into the turbine simultaneously decreases. The reduced exhaust gas mass flow through the turbine causes a smaller turbine pressure ratio, whereby the charge pressure ratio also decreases, which is equivalent to a smaller compressor mass flow. In addition to the decreasing boost pressure, additional problems with the operation of the compressor with regard to the surge limit can occur. Disadvantages can also arise in the pollutant emissions, for example, with regard to the formation of soot in diesel engines during acceleration.
Aus diesem Grunde sind Konzepte erforderlich, die ausreichend hohe Ladedrücke bei gleichzeitig hohen Abgasrückführraten sicherstellen. Einen Lösungsansatz bietet die sogenannte Niederdruck-AGR, mit der Abgas in das Ansaugsystem zurückgeführt wird, welches die Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu entnimmt die Niederdruck-AGR stromabwärts der Turbine Abgas aus dem Abgasabführsystem und leitet dieses vorzugsweise stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem, um das für eine Rückführung erforderliche Druckgefälle zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem realisieren zu können.For this reason, concepts are required which ensure sufficiently high boost pressures with simultaneously high exhaust gas recirculation rates. One solution is the so-called low-pressure EGR, with which exhaust gas is fed back into the intake system, which has already flowed through the turbine. For this purpose, the low-pressure EGR takes exhaust gas from the Abgasabführsystem downstream of the turbine and passes this preferably upstream of the compressor in the intake system in order to realize the required for a return pressure drop between the Abgasabführsystem and the intake system can.
Das mittels Niederdruck-AGR rückgeführte 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 verdichtet wird, wobei die komprimierte Ladeluft vorzugsweise stromabwärts des Verdichters in einem Ladeluftkühler gekühlt wird.The exhaust gas recirculated by means of low-pressure EGR is mixed with fresh air upstream of the compressor. The mixture of fresh air and recirculated exhaust gas thus produced forms the charge air which is supplied to the compressor and compressed, the compressed charge air preferably being cooled downstream of the compressor in an intercooler.
Da Abgas durch den Verdichter hindurchgeführt wird, wird das Abgas stromabwärts der Turbine vorzugsweise einer Abgasnachbehandlung unterzogen. Die Niederdruck-AGR kann auch mit einer Hochdruck-AGR kombiniert werden.As exhaust gas is passed through the compressor, the exhaust gas downstream of the turbine is preferably subjected to exhaust aftertreatment. The low pressure EGR can also be combined with a high pressure EGR.
Vorteilhaft können aus den bereits genannten Gründen somit Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Rückführleitungen stromaufwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigen.For the reasons already mentioned, embodiments of the supercharged internal combustion engine can therefore be advantageous in which the return lines branch off from the exhaust gas removal system upstream of the turbine.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Turbine eines vorgesehenen Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie aufweist, die eine weitergehende Anpassung an den Betrieb der Brennkraftmaschine durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes gestattet. Dabei sind im Eintrittsbereich der Turbine verstellbare Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung angeordnet. Im Gegensatz zu den Laufschaufeln des umlaufenden Laufrades rotieren die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the turbine of a proposed exhaust-gas turbocharger has a variable turbine geometry which permits further adaptation to the operation of the internal combustion engine by adjusting the turbine geometry or the effective turbine cross-section are advantageous. In this case, adjustable guide vanes for influencing the flow direction are arranged in the inlet region of the turbine. Unlike the vanes of the rotating impeller, the vanes do not rotate with the shaft of the turbine.
Verfügt die Turbine über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich im Eintrittsbereich angeordnet, d. h. starr fixiert, falls überhaupt eine Leiteinrichtung vorgesehen ist. Bei einer variablen Geometrie hingegen sind die Leitschaufeln zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluss genommen werden kann.If the turbine has a fixed invariable geometry, the vanes are not only stationary, but also completely immovable in the entry area, i. H. fixed rigidly, if any guide is provided. With a variable geometry, however, the vanes are indeed arranged stationary, but not completely immobile, but rotatable about its axis, so that the flow of the blades can be influenced.
Durch Verstellen der Turbinengeometrie kann Einfluss genommen werden auf den Abgasdruck stromaufwärts der Turbine, damit auf das Druckgefälle zwischen Abgasabführsystem und Ansaugsystem und somit auf die Rückführrate der Hochdruck-AGR.By adjusting the turbine geometry, it is possible to influence the exhaust gas pressure upstream of the turbine, thereby influencing the pressure gradient between the exhaust gas removal system and the intake system and thus the high-pressure EGR return rate.
Vorteilhaft können ebenfalls aus bereits genannten Gründen Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Rückführleitungen stromabwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigen.For reasons already mentioned, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the return lines branch off from the exhaust gas removal system downstream of the turbine may also be advantageous.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen zwischen der Turbine und den abzweigenden Rückführleitungen mindestens ein Abgasnachbehandlungssystem im Abgasabführsystem vorgesehen ist. Da Abgas durch den Verdichter hindurchgeführt wird, wird das Abgas stromabwärts der Turbine vorzugsweise einer Abgasnachbehandlung unterzogen.In this context, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which at least one exhaust aftertreatment system is provided in the exhaust gas removal system between the turbine and the branching return lines are advantageous. As exhaust gas is passed through the compressor, the exhaust gas downstream of the turbine is preferably subjected to exhaust aftertreatment.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen zur Nachbehandlung des Abgases ein Partikelfilter als Abgasnachbehandlungssystem vorgesehen ist.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which a particle filter is provided as an exhaust aftertreatment system for the after-treatment of the exhaust gas are advantageous.
Zur Minimierung der Rußemission wird vorliegend ein regenerativer Partikelfilter eingesetzt, der die Rußpartikel aus dem Abgas herausfiltert und speichert, wobei diese Rußpartikel im Rahmen der Regeneration des Filters intermittierend verbrannt werden. Die zur Regeneration des Partikelfilters erforderlichen Temperaturen liegen bei nicht vorhandener katalytischer Unterstützung bei etwa 550°C. Regelmäßig wird daher auf zusätzliche Maßnahmen zurückgegriffen, um eine Regeneration des Filters unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.To minimize the emission of soot, a regenerative particle filter is used in the present case, which filters out and stores the soot particles from the exhaust gas, wherein these soot particles intermittently burned as part of the regeneration of the filter become. The temperatures required for the regeneration of the particulate filter are at about 550 ° C with no catalytic support. Therefore, additional measures are regularly used to ensure regeneration of the filter under all operating conditions.
Die Regeneration des Filters trägt Wärme in das Abgas ein und erhöht die Abgastemperatur und damit die Abgasenthalpie. Am Austritt des Filters steht somit ein energiereiches Abgas zur Verfügung, das in der erfindungsgemäßen Weise genutzt werden kann.The regeneration of the filter introduces heat into the exhaust gas and increases the exhaust gas temperature and thus the exhaust gas enthalpy. At the outlet of the filter is thus an energy-rich exhaust gas available, which can be used in the manner according to the invention.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen zur Nachbehandlung des Abgases ein Oxidationskatalysator als Abgasnachbehandlungssystem vorgesehen ist.Embodiments of the supercharged internal combustion engine may also be advantageous in which an oxidation catalytic converter is provided as exhaust gas aftertreatment system for the after-treatment of the exhaust gas.
Zwar findet auch ohne zusätzliche Maßnahmen bei einem ausreichend hohen Temperaturniveau und dem Vorhandensein genügend großer Sauerstoffmengen eine Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid im Abgasabführsystem statt. Diese Reaktionen kommen aber aufgrund der stromabwärts schnell abnehmenden Abgastemperatur und der infolgedessen rapide sinkenden Reaktionsgeschwindigkeit schnell zum Erliegen. Daher kommen katalytische Reaktoren zum Einsatz, die unter Verwendung katalytischer Materialien eine Oxidation auch bei niedrigen Temperaturen sicherstellen. Sollen zusätzlich Stickoxide reduziert werden, kann dies beim Ottomotor durch den Einsatz eines Drei-Wege-Katalysators erreicht werden.Although it takes place without additional measures at a sufficiently high temperature level and the presence of sufficiently large amounts of oxygen oxidation of the unburned hydrocarbons and carbon monoxide in Abgasabführsystem instead. However, these reactions come to a halt quickly due to the rapidly decreasing exhaust gas temperature downstream and consequently rapidly decreasing reaction rate. Therefore, catalytic reactors are used which ensure oxidation even at low temperatures using catalytic materials. If additional nitrogen oxides are to be reduced, this can be achieved in the gasoline engine by using a three-way catalyst.
Die Oxidation ist eine exotherme Reaktion, wobei die freigesetzte Wärme die Temperatur und damit die Enthalpie des Abgases erhöht. Am Austritt des Oxidationskatalysators steht somit ein energiereicheres Abgas zur Verfügung. Insofern ist das Vorsehen eines Oxidationskatalysators insbesondere auch im Hinblick auf die erfindungsgemäße Nutzung der Abgasenergie sinnvoll und vorteilhaft.The oxidation is an exothermic reaction, the heat released increases the temperature and thus the enthalpy of the exhaust gas. At the outlet of the oxidation catalyst is thus a higher-energy exhaust gas available. In this respect, the provision of an oxidation catalyst is meaningful and advantageous in particular also with regard to the use of the exhaust gas energy according to the invention.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Bypassleitung zur Umgehung der Kühler vorgesehen ist, die die AGR-Kühler überbrückt und mit der das via Abgasrückführung rückgeführte Abgas bei Umgehung der Kühler in das Ansaugsystem eingeleitet werden kann.Embodiments of the internal combustion engine in which a bypass line for bypassing the radiator is provided which bridges the EGR cooler and with which the exhaust gas recirculated via exhaust gas recirculation can be introduced into the intake system when the radiator bypasses are advantageous.
Es kann sinnvoll sein, die AGR-Kühlung zu überbrücken, beispielsweise um zu vermeiden, dass zusätzlich Wärme in die Flüssigkeitskühlung der Brennkraftmaschine eingetragen wird. Eine derartige Vorgehensweise bietet sich an, falls die Flüssigkeitskühlung der Brennkraftmaschine bereits stark beansprucht ist, beispielsweise bei Volllast. Wird die Abgasrückführung im Rahmen einer Motorbremse genutzt, ist es ebenfalls sinnvoll, das heiße Abgas ungekühlt zurückzuführen.It may be useful to bridge the EGR cooling, for example, to avoid that additional heat is added to the liquid cooling of the internal combustion engine. Such a procedure lends itself to, if the liquid cooling of the internal combustion engine is already heavily stressed, for example, at full load. If the exhaust gas recirculation is used in the context of an engine brake, it is also useful to recirculate the hot exhaust without cooling.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zur Ausbildung einer Motorkühlung eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist.Embodiments of the internal combustion engine in which liquid cooling is provided to form an engine cooling are advantageous.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mit mindestens einem im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one cylinder head of the internal combustion engine is equipped to form a liquid cooling system with at least one coolant jacket integrated in the cylinder head are advantageous.
Eine Flüssigkeitskühlung erweist sich insbesondere bei aufgeladenen Motoren als vorteilhaft, da die thermische Belastung aufgeladener Motoren im Vergleich zu herkömmlichen Brennkraftmaschinen deutlich höher ist. Verfügt der Zylinderkopf über einen integrierten Abgaskrümmer ist dieser thermisch höher belastet als ein herkömmlicher Zylinderkopf, der mit einem externen Krümmer ausgestattet ist. Es werden erhöhte Anforderungen an die Kühlung gestellt.A liquid cooling proves to be particularly advantageous in turbocharged engines, since the thermal load of turbocharged engines compared to conventional internal combustion engines is significantly higher. The cylinder head has an integrated exhaust manifold, this is thermally higher load than a conventional cylinder head, which is equipped with an external manifold. There are increased demands on the cooling.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Flüssigkeitskühlung einen Kühlkreislauf aufweist, der die Kühler der Abgasrückführung umfasst.In this connection, embodiments of the internal combustion engine in which the liquid cooling has a cooling circuit which includes the coolers of the exhaust gas recirculation are advantageous.
Sind die AGR-Kühler in den Kühlkreislauf der Motorkühlung eingebunden, müssen viele zur Ausbildung eines Kreislaufs erforderlichen Bauteile und Aggregate grundsätzlich nur in einfacher Ausfertigung vorgesehen werden, da diese sowohl für den Kühlkreislauf der AGR-Kühler als auch für den der Motorkühlung verwendet werden können, was zu Synergien und Kosteneinsparungen führt, aber auch eine Gewichtsersparnis mit sich bringt.If the EGR coolers are integrated into the cooling circuit of the engine cooling system, many components and units required for forming a circuit generally only have to be provided in a single copy since these can be used both for the cooling circuit of the EGR coolers and for the engine cooling, which leads to synergies and cost savings, but also brings a weight savings.
So werden vorzugsweise nur eine Pumpe zur Förderung des Kühlmittels und ein Behältnis zur Bevorratung des Kühlmittels vorgesehen. Die von der Brennkraftmaschine und der AGR-Kühlung an das Kühlmittel abgegebene Wärme kann dem Kühlmittel in einem gemeinsamen Wärmetauscher entzogen werden.Thus, preferably only one pump for conveying the coolant and a container for storing the coolant are provided. The heat emitted by the internal combustion engine and the EGR cooling to the coolant heat can be removed from the coolant in a common heat exchanger.
Die vom Kühlmittel in der AGR-Kühlung aufgenommene Abgasenergie bzw. Abgaswärme lässt sich auf diese Weise ebenfalls einfacher nutzen, beispielsweise zur Erwärmung der Brennkraftmaschine bzw. des Motoröls.The exhaust gas energy absorbed by the coolant in the EGR cooling or exhaust gas heat can also be used more easily in this way, for example for heating the internal combustion engine or the engine oil.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß den
Die Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Des Weiteren ist eine Abgasrückführung
Die erste Rückführleitung
Die zweite Rückführleitung
Eine weitere abgasführende Leitung
Der sechste Knotenpunkt
In der zweiten Rückführleitung
Beide Kühler
Im ersten Betriebsmodus kühlen beide Kühler
Im zweiten Betriebsmodus kühlt nur der erste Kühler
Im dritten Betriebsmodus ist die Abgasrückführung
Beide Kühler
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Brennkraftmaschine Internal combustion engine
- 22
- Abgasabführsystem Abgasabführsystem
- 2a2a
- erster Knotenpunkt first node
- 2b2 B
- Drosselelement throttle element
- 2c2c
- dritter Knotenpunkt third node
- 2d2d
- sechster Knotenpunkt sixth node
- 33
- Ansaugsystem intake system
- 3a3a
- zweiter Knotenpunkt second node
- 44
- Abgasrückführung Exhaust gas recirculation
- 4a4a
- erste Rückführleitung first return line
- 4b4b
- zweite Rückführleitung second return line
- 5a5a
- erster Kühler first cooler
- 5b5b
- zweiter Kühler second cooler
- 66
- Abgasturbolader turbocharger
- 6a6a
- Verdichter des Abgasturboladers Compressor of the exhaust gas turbocharger
- 6b6b
- Turbine der Abgasturboladers Turbine of the exhaust gas turbocharger
- 77
- erstes Stellelement first actuator
- 7a7a
- Kombiventil Combination valve
- 88th
- zweites Stellelement second actuator
- 8a8a
- 3-4-Wege-Ventil 3-4-way valve
- 99
- Abgasnachbehandlungssystem aftertreatment system
- 1010
- vierter Knotenpunkt fourth node
- 1111
- abgasführende Leitung exhaust gas line
- 1212
- fünfter Knotenpunkt fifth node
- 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. Verbrennungsluft Mass of supplied fresh air or combustion air
- nmot n mot
- Drehzahl der Brennkraftmaschine Speed of the internal combustion engine
- xAGR x AGR
- Abgasrückführrate Exhaust gas recirculation rate
Claims (21)
Priority Applications (2)
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DE202016105742.6U DE202016105742U1 (en) | 2016-09-30 | 2016-10-13 | Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation |
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DE102016218995.6A DE102016218995A1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation |
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Family Applications (1)
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DE102016218995.6A Withdrawn DE102016218995A1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation |
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-
2016
- 2016-09-30 DE DE102016218995.6A patent/DE102016218995A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |