DE102017204772B4 - Low pressure exhaust gas recirculation system - Google Patents

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Abstract

System (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Ansaugtrakt (4), einem Abgastrakt (5), in dem mindestens eine Turbine (6) eines Abgasturboladers und mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) angeordnet sind, und einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem (ND-AGR), das von dem Abgastrakt (5) abzweigt und stromaufwärts von einem Verdichter (7) des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt (4) mündet, wobei das ND-AGR mindestens zwei Abzweige (17a, 17b) vom Abgastrakt (5) aufweist und ein erster Abzweig (17b) unmittelbar stromabwärts von der Turbine (6) und ein zweiter Abzweig (17a) stromabwärts von der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) vom Abgastrakt (5) abzweigen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) im Abgastrakt (5) angeordnet ist, der zweite Abzweig (17a) stromabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) vom Abgastrakt (5) abzweigt und das ND-AGR mindestens einen dritten Abzweig (17c) aufweist, der zwischen der ersten und zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) vom Abgastrakt (5) abzweigt.

Figure DE102017204772B4_0000
System (1) of an internal combustion engine (2) with an intake tract (4), an exhaust tract (5) in which at least one turbine (6) of an exhaust gas turbocharger and at least one first exhaust gas aftertreatment device (14) are arranged, and a low-pressure exhaust gas recirculation system (LP) -AGR), which branches off from the exhaust tract (5) and opens upstream of a compressor (7) of the exhaust gas turbocharger into the intake tract (4), the LP-EGR having at least two branches (17a, 17b) from the exhaust tract (5) and a first branch (17b) branching off immediately downstream from the turbine (6) and a second branch (17a) branching off the exhaust gas tract (5) downstream of the first exhaust gas aftertreatment device (14), characterized in that at least one second exhaust gas aftertreatment device (16) in the exhaust gas tract ( 5) is arranged, the second branch (17a) branches off downstream of the second exhaust gas aftertreatment device (16) from the exhaust tract (5) and the LP-EGR has at least one third branch (17c) which branches off from the exhaust tract (5) between the first and second exhaust gas aftertreatment device (16).
Figure DE102017204772B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem, das mehrere Abzweige vom Abgastrakt aufweist.The invention relates to an arrangement of an exhaust tract of an internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation system, which has several branches from the exhaust tract.

Beim Verbrennen von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen entsteht Abgas, das eine Reihe von Schadstoffen wie z. B. Stickoxide enthält. Die Abgasproduktion unterliegt strengen gesetzlichen Vorschriften, besonders in Bezug auf Stickoxid-Emissionen. Zum Einschränken des Stickoxid-Ausstoßes werden häufig katalytische Einrichtungen wie Stickoxidspeicherkatalysatoren (lean NOx traps, LNT) und/oder Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) verwendet.When fuel is burned in internal combustion engines, exhaust gas is generated which contains a number of pollutants such as B. contains nitrogen oxides. Exhaust gas production is subject to strict legal regulations, especially with regard to nitrogen oxide emissions. Catalytic devices such as nitrogen oxide storage catalytic converters (lean NOx traps, LNT) and / or catalytic converters for selective catalytic reduction (SCR) are often used to restrict nitrogen oxide emissions.

Eine weitere Möglichkeit, Stickoxidemissionen zu reduzieren, ist das Rückleiten von Abgas. Durch Abgasrückführungssysteme (AGR) wird zumindest ein Teil des Abgases vom Abgastrakt zum Ansaugtrakt geleitet, um der Brennkraftmaschine zugeführt zu werden. Durch das rückgeleitete Abgas wird die Sauerstoffkonzentration in den Brennkammern der Brennkraftmaschine reduziert, wodurch aus die Verbrennungstemperatur herabgesetzt wird. Durch weniger Sauerstoff gibt es weniger Möglichkeiten für den vorhandenen Stickstoff, mit dem Sauerstoff zu reagieren, und geringere Verbrennungstemperaturen wirken einer Stickoxid-Bildung ebenfalls entgegen. Es kann eine Kühlereinrichtung verwendet werden, um das Abgas zu kühlen, bevor es in die Brennkraftmaschine gelangt.Another way of reducing nitrogen oxide emissions is to recirculate exhaust gas. Exhaust gas recirculation systems (EGR) divert at least part of the exhaust gas from the exhaust gas tract to the intake tract in order to be fed to the internal combustion engine. The returned exhaust gas reduces the oxygen concentration in the combustion chambers of the internal combustion engine, as a result of which the combustion temperature is lowered. With less oxygen, there are fewer opportunities for the existing nitrogen to react with the oxygen, and lower combustion temperatures also counteract the formation of nitrogen oxide. A cooling device can be used to cool the exhaust gas before it enters the internal combustion engine.

Es sind Hochdruck- (HD-AGR) und Niederdruck-Abgasrückführungssysteme (ND-AGR) bekannt. ND-AGR ermöglichen im Vergleich zu HD-AGR die Nutzung des vollen Abgasmassenstroms durch die Turbine eines Abgasturboladers, und gleichzeitig kann das Abgas leichter gekühlt werden. Ein ND-AGR ist beispielhaft in der WO 2006/126 993 A1 offenbart. Zum Steuern des Abgasstroms eines ND-AGR wird das Abgas z.T. an zwei Abzweigen vom Abgastrakt abgeleitet ( JP 2010-196 618 A ), wobei auch Abgas aus einem HD-AGR zugemischt werden kann ( JP 2009-174 374 A ). There are high-pressure (HP-EGR) and low-pressure exhaust gas recirculation systems (LP-EGR) known. Compared to HP-EGR, LP-EGR enable the full exhaust gas mass flow to be used through the turbine of an exhaust gas turbocharger, and at the same time the exhaust gas can be cooled more easily. An LP EGR is exemplified in the WO 2006/126 993 A1 disclosed. To control the exhaust gas flow of an LP EGR, the exhaust gas is partly diverted from the exhaust tract at two branches ( JP 2010-196 618 A ), whereby exhaust gas from a HP EGR can also be mixed in ( JP 2009-174 374 A ).

Herkömmliche ND-AGR weisen z.T. komplexe Strukturen mit einer Vielzahl von Ventilen und Abzweigen auf, um in bestimmten Betriebssituationen Abgas zur Brennkraftmaschine rückzuleiten ( DE 10 2008 035 553 A1 ). Bei Vorhandensein eines Abgasturboladers wird das Abgas mittels ND-AGR gewöhnlich stromaufwärts vom Verdichter des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt geleitet. Nachteilig ist bei einem ND-AGR, dass der Verdichter durch kondensierte Flüssigkeit, die aufgrund von Taupunktunterschreitung des Abgases entsteht, stark beschädigt werden kann. Zur Kondensatbildung kommt es vor allem bei niedrigen Umwelttemperaturen und nicht ausreichend warmem Abgas. Zum Kondensieren von Flüssigkeit kann es auch im Bypass eines in einer ND-AGR-Leitung angeordneten Kühlers kommen, wenn das Abgas bereits signifikant viel Wärmeenergie abgegeben hat, nachdem es einige Abgasnachbehandlungseinrichtungen durchströmt hat. Es besteht damit die Aufgabe, dem Kondensieren von Flüssigkeit in einer ND-AGR-Leitung entgegenzuwirken.Conventional LP EGR sometimes have complex structures with a large number of valves and branches in order to return exhaust gas to the internal combustion engine in certain operating situations ( DE 10 2008 035 553 A1 ). If an exhaust gas turbocharger is present, the exhaust gas is usually fed into the intake tract upstream of the exhaust gas turbocharger's compressor by means of LP EGR. The disadvantage of an LP EGR is that the compressor can be severely damaged by condensed liquid, which occurs when the exhaust gas falls below the dew point. The formation of condensation occurs above all at low ambient temperatures and insufficiently warm exhaust gas. Liquid can also condense in the bypass of a cooler arranged in an LP EGR line if the exhaust gas has already given off a significant amount of heat energy after it has flowed through some exhaust gas aftertreatment devices. The task is to counteract the condensation of liquid in an LP EGR line.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.This problem is solved by a system with the features of the main claim. Further advantageous embodiments and refinements of the invention emerge from the dependent claims, the figures and the exemplary embodiments.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, einem Abgastrakt, in dem mindestens eine Turbine eines Abgasturboladers und mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet sind, und einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem (ND-AGR), das von dem Abgastrakt abzweigt und stromaufwärts von einem Verdichter des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt mündet, wobei das ND-AGR mindestens zwei Abzweige vom Abgastrakt aufweist.A first aspect of the invention relates to a system of an internal combustion engine with an intake tract, an exhaust tract in which at least one turbine of an exhaust gas turbocharger and at least one first exhaust gas aftertreatment device are arranged, and a low-pressure exhaust gas recirculation system (LP-EGR) that branches off from the exhaust tract and upstream from a compressor of the exhaust gas turbocharger opens into the intake tract, the LP EGR having at least two branches from the exhaust gas tract.

Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft, weil Abzweige des ND-AGR an verschiedenen Stellen des Abgastrakts ermöglichen, Abgas mit unterschiedlichen Temperaturen aus dem Abgastrakt zum Ansaugtrakt zu leiten. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur kann Abgas durch stromaufwärts angeordneten Abzweig und/oder dem stromabwärts angeordneten Abzweig geleitet werden, so dass die Temperaturen der entsprechenden Abzweigleitung weitestgehend über dem Taupunkt liegen.The system according to the invention is advantageous because branches of the LP-EGR at different points in the exhaust tract enable exhaust gas with different temperatures to be routed from the exhaust tract to the intake tract. Depending on the ambient temperature, exhaust gas can be routed through the upstream branch and / or the downstream branch, so that the temperatures of the corresponding branch line are largely above the dew point.

Ein erster Abzweig des ND-AGR zweigt unmittelbar stromabwärts von der Turbine und ein zweiter Abzweig zweigt stromabwärts von der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung vom Abgastrakt ab. Auf dieseA first branch of the LP-EGR branches off directly downstream from the turbine and a second branch branches off from the exhaust tract downstream of the first exhaust gas aftertreatment device. To this

Weise kann in Abhängigkeit von den Umgebungs- und Abgastemperaturen entweder vergleichsweise wärmeres Abgas direkt nach der Turbine rückgeführt werden, nachdem seine Energie zum Antrieb der Turbine genutzt werden konnte, oder vergleichsweise kühleres Abgas weiter stromabwärts.Depending on the ambient and exhaust gas temperatures, either comparatively warmer exhaust gas can be recirculated directly after the turbine after its energy has been used to drive the turbine, or comparatively cooler exhaust gas further downstream.

In dem erfindungsgemäßen System ist mindestens eine zweite Katalysatoreinrichtung im Abgastrakt angeordnet, wobei der zweite Abzweig stromabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung vom Abgastrakt abzweigt und das ND-AGR mindestens einen dritten Abzweig aufweist, der zwischen der ersten und der zweiten Abgasnachbehand-lungseinrichtung vom Abgastrakt abzweigt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil damit in Abhängigkeit von den Umgebungs- und Abgastemperaturen Abgas in drei Temperaturstufen rückgeleitet werden kann.In the system according to the invention, at least one second catalytic converter device is arranged in the exhaust gas tract, the second branch branching off from the exhaust gas tract downstream of the second exhaust gas aftertreatment device and the LP- EGR has at least one third branch which branches off from the exhaust tract between the first and the second exhaust gas aftertreatment device. This arrangement is advantageous because, depending on the ambient and exhaust gas temperatures, exhaust gas can be returned in three temperature stages.

Der am weitesten stromabwärts gelegene Abzweig weist wie in herkömmlichen Abgasrückführungsleitungen eine Kühlereinrichtung auf. In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems weist die Kühlereinrichtung keine Bypassleitung auf. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht den Verzicht auf eine herkömmlicherweise vorhandene Bypassleitung, da bei Nichtbedarf der Kühlereinrichtung der jeweils stromaufwärts gelegene Abzweig zum Rückführen von Abgas genutzt werden kann. Alternativ kann die Kühlereinrichtung aber auch eine Bypassleitung umfassen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform des Systems mit zwei Abzweigen eine Kühlereinrichtung mit Bypassleitung vorhanden sein, und in einer Ausführungsform des Systems mit drei Abzweigen eine Kühlereinrichtung ohne Bypassleitung.The branch furthest downstream has a cooling device as in conventional exhaust gas recirculation lines. In a preferred embodiment of the system, the cooling device does not have a bypass line. The device according to the invention makes it possible to dispense with a conventional bypass line, since when the cooler device is not required, the respective upstream branch can be used to recirculate exhaust gas. Alternatively, however, the cooler device can also comprise a bypass line. For example, in an embodiment of the system with two branches, a cooling device with a bypass line can be present, and in an embodiment of the system with three branches, a cooling device without a bypass line.

Vorzugsweise ist in jedem Abzweig ein Steuerventil angeordnet. Es können aber auch zwei Abzweige ein gemeinsames Steuerventil aufweisen, das an der Zusammenführung der Abzweige in eine gemeinsame Leitung angeordnet ist. Zum Leiten von Abgas durch den einen oder anderen Abzweig oder in gewissen Anteilen durch beide Abzweige werden die Steuerventile entsprechend geöffnet oder geschlossen. Die Steuerventile sind dazu vorzugsweise variabel einstellbar, so dass je nach Bedarf eine bestimmte Menge Abgas durch den einen oder anderen Abzweig geleitet werden kann. Das hat den Vorteil, dass ein Mischbetrieb möglich ist, in dem Abgas durch verschiedene Abzweige geleitet werden kann, um ein rückgeleitetes Abgas entsprechend einer bestimmten Temperaturanforderung zu erhalten. Dabei kann sowohl durch zwei, drei als auch durch mehr Abzweige rückgeleitetes Abgas gemischt werden.A control valve is preferably arranged in each branch. However, two branches can also have a common control valve which is arranged at the junction of the branches in a common line. To route exhaust gas through one or the other branch or, to a certain extent, through both branches, the control valves are opened or closed accordingly. For this purpose, the control valves are preferably variably adjustable so that a certain amount of exhaust gas can be passed through one or the other branch as required. This has the advantage that mixed operation is possible, in which exhaust gas can be routed through various branches in order to obtain a recirculated exhaust gas according to a specific temperature requirement. Exhaust gas that is returned by two, three or more branches can be mixed.

Die Abzweige können auch jede als ND-AGR-Leitung bezeichnet werden. Die Benennung mit Nummern erfolgt hier in der Reihenfolge ihrer Anordnung von der Brennkraftmaschine her gesehen. Die Nummerierung kann auch in einer anderen Reihenfolge erfolgen, solange die einzelnen ND-AGR-Leitungen voneinander unterscheidbar sind. Besonders kann z. B. der am weitesten angeordnete Abzweig auch als erste ND-AGR-Leitung bezeichnet werden, da diese in herkömmlichen ND-AGR-Systemen auch vorhanden ist, und der erste Abzweig als zweite ND-AGR-Leitung, da diese erfindungsgemäß hier zusätzlich vorhanden ist.The branches can also each be referred to as LP-EGR line. The designation with numbers takes place here in the order of their arrangement, seen from the internal combustion engine. The numbering can also be done in a different order as long as the individual LP-EGR lines can be distinguished from one another. In particular, z. B. the branch located furthest can also be referred to as the first LP-EGR line, as this is also present in conventional LP-EGR systems, and the first branch as the second LP-EGR line, since this is also present here according to the invention .

In dem System ist vorzugsweise zusätzlich ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem vorhanden.A high pressure exhaust gas recirculation system is preferably also present in the system.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn in dem System die Schaufeln des im Ansaugtrakt angeordneten Verdichters des Abgasturboladers eine Beschichtung aufweisen, die das Material vor partikelhaltiger Luft schützt. Das ist vorteilhaft, weil bei Abzweigen stromaufwärts von den Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die besonders auch Partikelfilter umfassen, das Abgas relativ viele Partikel enthält, die im rückgeführten Abgas der Ansaugluft zugemischt werden und das Material des Verdichters beschädigen können.Furthermore, it is preferred if in the system the blades of the compressor of the exhaust gas turbocharger arranged in the intake tract have a coating that protects the material from air containing particles. This is advantageous because in the case of branches upstream of the exhaust gas aftertreatment devices, which in particular also include particle filters, the exhaust gas contains a relatively large number of particles that are mixed in with the recirculated exhaust gas and the intake air and can damage the material of the compressor.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle with a system according to the invention.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Systems, mit den Schritten:

  • - Betreiben der Brennkraftmaschine,
  • - Erfassen der Temperatur von Abgas im Abgastrakt, Ansaugluft im Ansaugtrakt und Umgebung von Abgastrakt und Ansaugtrakt,
  • - Öffnen des ersten Abzweigs, wenn die ein ersten Temperatur-Schwellenwert nicht erreicht wird, während der zweite Abzweig geschlossen ist,
  • - Öffnen des Steuerventils des zweiten Abzweigs und Schließen des ersten Abzweigs, wenn der erste Schwellenwert erreicht wird.
A third aspect of the invention relates to a method for operating a system according to the invention, with the steps:
  • - operation of the internal combustion engine,
  • - Recording the temperature of exhaust gas in the exhaust tract, intake air in the intake tract and the area around the exhaust tract and intake tract,
  • - Opening the first branch if the first temperature threshold value is not reached while the second branch is closed,
  • - Opening the control valve of the second branch and closing the first branch when the first threshold value is reached.

Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Systems.The advantages of the method correspond to the advantages of the system according to the invention.

Vorzugsweise weist das System einen dritten Abzweig auf, mit dem zusätzlichen Schritt, dass der dritte Abzweig geöffnet und der zweite Abzweig geschlossen wird, wenn die Umgebungstemperatur einen zweiten Schwellenwert erreicht.The system preferably has a third branch, with the additional step that the third branch is opened and the second branch is closed when the ambient temperature reaches a second threshold value.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Systems mit einer Abgasrückführungsleitung.
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems mit zwei Abgasrückführungsleitungen.
  • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems mit drei Abgasrückführungsleitungen.
  • 4 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 5 ein Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is explained in more detail with reference to the figures. Show it:
  • 1 a schematic representation of a conventional system with an exhaust gas recirculation line.
  • 2 a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention with two exhaust gas recirculation lines.
  • 3 a schematic representation of a further embodiment of the system according to the invention with three exhaust gas recirculation lines.
  • 4th a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.
  • 5 a flow diagram of a further embodiment of the method according to the invention.

Ein herkömmliches System 1 mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem weist gemäß der Darstellung von 1 eine Brennkraftmaschine 2 auf, die in der Darstellung von 1 vier Zylinder 3 aufweist, aber auch eine andere Zahl von Zylindern aufweisen kann, z. B. ein, zwei, drei, fünf, sechs oder acht Zylinder. Die Brennkraftmaschine 2 kann eine selbstzündende oder fremdgezündete Brennkraftmaschine sein.A conventional system 1 with a low-pressure exhaust gas recirculation system, as shown in FIG 1 an internal combustion engine 2 on that in the representation of 1 four cylinders 3 has, but can also have a different number of cylinders, e.g. B. one, two, three, five, six or eight cylinders. The internal combustion engine 2 can be a self-igniting or externally ignited internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einem Ansaugtrakt 4 und mit einem Abgastrakt 5 verbunden. Im Abgastrakt 5 ist eine Turbine 6 eines Turboladers angeordnet. Die Turbine 6 ist über eine Welle mit einem Kompressor 7 verbunden, der im Ansaugtrakt 4 angeordnet ist. Stromabwärts von dem Kompressor 7 sind eine Drosseleinrichtung 8 und eine Kühlereinrichtung (Ladeluftkühler) 9 im Ansaugtrakt 4 angeordnet. Stromaufwärts der Turbine 6 führt eine Hochdruckabgasleitung 10 zum Ansaugtrakt 4. In der Hochdruckabgasleitung 10 sind ein HD-AGR-Steuerventil 11 und eine nicht gezeigte Kühlereinrichtung angeordnet. Es ist möglich, dass auch keine Hochdruckabgasleitung in dem System vorhanden ist. Die Brennkraftmaschine weist wie gezeigt eine Ölkühlung 12 mit einer Ölleitung 12a sowie ein Schwungrad 13 auf.The internal combustion engine 2 is with an intake duct 4th and with an exhaust tract 5 connected. In the exhaust tract 5 is a turbine 6th a turbocharger arranged. The turbine 6th is about a shaft with a compressor 7th connected, the one in the intake tract 4th is arranged. Downstream of the compressor 7th are a throttle device 8th and a cooling device (charge air cooler) 9 in the intake tract 4th arranged. Upstream of the turbine 6th leads a high pressure exhaust line 10 to the intake tract 4th . In the high pressure exhaust line 10 are a high pressure EGR control valve 11 and a cooling device, not shown, is arranged. It is possible that there is also no high pressure exhaust line in the system. As shown, the internal combustion engine has an oil cooling system 12 with an oil line 12a as well as a flywheel 13 on.

Stromabwärts der Turbine 6 sind ein Stickoxidspeicherkatalysator (lean NOx trap, LNT) 14, ein Partikelfilter 15 und ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) 16 angeordnet. Bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine 2 ist der Partikelfilter 15 ein Dieselpartikelfilter. Stromabwärts des SCR-Katalysators 16 zweigt eine erste Niederdruck-Abgasrückführungsleitung (ND-AGR-Leitung) 17a vom Abgastrakt 5 ab. In der ersten ND-AGR-Leitung 17a sind ein Filter 18, eine Kühlereinrichtung 19 und ein erstes ND-AGR-Steuerventil 20a angeordnet. Die Kühlereinrichtung 19 weist eine Bypassleitung 19a mit einem Bypass-Steuerventil 19b auf, durch die bei Bedarf, wenn das rückgeleitete Abgas nicht gekühlt werden soll, Abgas geleitet werden kann.Downstream of the turbine 6th are a nitrogen oxide storage catalytic converter (lean NOx trap, LNT) 14, a particle filter 15th and a catalyst for selective catalytic reduction (SCR catalyst) 16 arranged. In the case of a self-igniting internal combustion engine 2 is the particle filter 15th a diesel particulate filter. Downstream of the SCR catalyst 16 branches off a first low-pressure exhaust gas recirculation line (LP EGR line) 17a from the exhaust tract 5 from. In the first LP EGR line 17a are a filter 18th , a cooling device 19th and a first LP EGR control valve 20a arranged. The cooling device 19th has a bypass line 19a with a bypass control valve 19b on, through which, if required, if the recirculated exhaust gas is not to be cooled, exhaust gas can be passed.

Die erste ND-AGR-Leitung 17a mündet stromaufwärts des Kompressors 7 in den Ansaugtrakt 4. Die Mündung in den Ansaugtrakt 4 ist mittels eines Kombinationsventils 21 gestaltet. Stromaufwärts des Kombinationsventils 21 sind ein Luftfilter 22 mit einem Massenstromsensor 23 angeordnet.The first LP-EGR line 17a opens upstream of the compressor 7th in the intake tract 4th . The mouth in the intake tract 4th is by means of a combination valve 21st designed. Upstream of the combination valve 21st are an air filter 22nd with a mass flow sensor 23 arranged.

Die Steuerventile werden durch Steuermittel gesteuert, die von einer nicht gezeigten Steuereinrichtung angesteuert werden. In dem System 1 sind im Bereich des Abgastrakts 5 als auch im Ansaugtrakt 4 innerhalb und außerhalb der Leitungen eine Reihe von Sensoren, besonders Temperatursensoren 24, angeordnet. Temperatursensoren 24 sind z. B. stromaufwärts vom Kombinationsventil 21, stromaufwärts vom LNT 14, in der ersten ND-AGR-Leitung 17a und stromaufwärts vom Verdichter 7 angeordnet. Die ermittelten Temperaturwerte dienen z. B. zum Bestimmen, in welchem Maße Abgas und Ansaugluft gemischt werden können oder durch welche der unten beschriebenen weiteren ND-AGR-Leitungen Abgas in welchem Maße geleitet werden soll, wobei der stromaufwärts vom Verdichter 7 angeordnete Temperatursensor 24 vor allem als Überwachungselement dient, der für die Temperatursteuerung eine Feedback-Information liefert.The control valves are controlled by control means which are activated by a control device (not shown). In the system 1 are in the area of the exhaust tract 5 as well as in the intake tract 4th a number of sensors, especially temperature sensors, inside and outside the lines 24 , arranged. Temperature sensors 24 are z. B. upstream of the combination valve 21st , upstream of the LNT 14th , in the first LP EGR line 17a and upstream of the compressor 7th arranged. The determined temperature values are used e.g. B. to determine the extent to which exhaust gas and intake air can be mixed or through which of the further LP EGR lines described below exhaust gas is to be passed to what extent, the upstream of the compressor 7th arranged temperature sensor 24 serves primarily as a monitoring element that provides feedback information for temperature control.

Die in 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems entspricht zum großen Teil dem System von 1, mit dem wesentlichen Unterschied, dass eine zweite ND-AGR-Leitung 17b stromabwärts von der Turbine 6 und stromaufwärts vom LNT 14 vom Abgastrakt 5 abzweigt. Die zweite ND-AGR-Leitung 17b ist über das erste ND-AGR-Steuerventil 20a mit der ersten ND-AGR-Leitung 17a verbunden. Dabei dient das erste AGR-Steuerventil 20a zur Regelung sowohl des Abgasstroms durch die erste ND-AGR-Leitung 17a als auch durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b. Es kann alternativ auch in jeder der ND-AGR-Leitungen ein ND-AGR-Steuerventil angeordnet sein, um die Menge des rückgeführten Abgases durch die jeweiligen ND-AGR-Leitungen zu steuern. Die in der ersten ND-AGR-Leitung 17a angeordnete Kühlereinrichtung 19 weist eine Bypassleitung 19a auf, die in einer weiteren Ausführungsform auch nicht vorhanden sein kann.In the 2 The illustrated embodiment of the system according to the invention corresponds to a large extent to the system of 1 , with the main difference that a second LP-EGR line 17b downstream of the turbine 6th and upstream of the LNT 14th from the exhaust tract 5 branches off. The second LP-EGR line 17b is via the first LP EGR control valve 20a with the first LP EGR line 17a connected. The first EGR control valve is used for this 20a for regulating both the exhaust gas flow through the first LP EGR line 17a as well as through the second LP EGR line 17b . Alternatively, an LP-EGR control valve can also be arranged in each of the LP-EGR lines in order to control the amount of the recirculated exhaust gas through the respective LP-EGR lines. The one in the first LP EGR line 17a arranged cooling device 19th has a bypass line 19a on, which can also not be present in a further embodiment.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist in 3 dargestellt. Das System gemäß 3 weist im Unterschied zu 2 eine dritte ND-AGR-Leitung 17c auf, die zwischen dem Partikelfilter 15 und dem SCR-Katalysator 16 vom Abgastrakt 5 abzweigt. Die dritte ND-AGR-Leitung 17c ist über ein zweites ND-AGR-Steuerventil 20b mit der ersten ND-AGR-Leitung 17a verbunden. Dabei dient das zweite ND-AGR-Steuerventil 20b zur Regelung sowohl des Abgasstroms durch die erste ND-AGR-Leitung 17a als auch durch die dritte ND-AGR-Leitung 17c. Es kann alternativ auch in der dritten ND-AGR-Leitung 17c, und dementsprechend in jeder der ND-AGR-Leitungen, ein ND-AGR-Steuerventil angeordnet sein, um die Menge des rückgeführten Abgases durch die jeweiligen ND-AGR-Leitungen zu steuern. In der ersten ND-AGR-Leitung 17a ist keine Bypassleitung der Kühlereinrichtung 19 vorgesehen.Another embodiment of the system according to the invention is shown in 3 shown. The system according to 3 assigns in difference 2 a third LP EGR line 17c on that between the particulate filter 15th and the SCR catalytic converter 16 from the exhaust tract 5 branches off. The third LP EGR line 17c is via a second LP EGR control valve 20b with the first LP EGR line 17a connected. The second LP EGR control valve is used for this 20b for regulating both the exhaust gas flow through the first LP EGR line 17a as well as through the third LP EGR line 17c . Alternatively, it can also be used in the third LP EGR line 17c , and accordingly, a LP-EGR control valve may be arranged in each of the LP-EGR lines to control the amount of the recirculated exhaust gas through the respective LP-EGR lines. In the first LP EGR line 17a is not a bypass line of the cooling device 19th intended.

Die Steuerventile 20a und 20b sind variabel einstellbar, so dass je nach Bedarf eine bestimmte Menge Abgas jeweils durch die ND-AGR-Leitungen 17a, 17b (2) sowie 17c (3) geleitet und das Abgas aus den einzelnen ND-AGR-Leitungen miteinander gemischt werden kann. Entsprechend einer bestimmten Temperaturanforderung kann auch diese Weise Abgas mit einer bestimmten Temperatur in den Ansaugtrakt 4 rückgeleitet werden.The control valves 20a and 20b are variably adjustable, so that a certain Amount of exhaust gas in each case through the LP EGR lines 17a , 17b ( 2 ) such as 17c ( 3 ) and the exhaust gas from the individual LP-EGR lines can be mixed with one another. According to a specific temperature requirement, exhaust gas at a specific temperature can also enter the intake tract in this way 4th be returned.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der Darstellung von 4 zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems 1 gemäß der Darstellung von 2 wird in einem ersten Schritt S1 die Brennkraftmaschine 2 betrieben, so dass Abgas durch den Abgastrakt 5 strömt. Durch die Temperatursensoren 24 werden in einem zweiten Schritt S2 die Temperaturen im Abgastrakt und dem Ansaugtrakt sowie in der Umgebung des Systems 1 erfasst und an die Steuereinrichtung übermittelt. Die Steuereinrichtung ermittelt, ob durch die resultierenden Temperaturen eine Kondensatbildung im Bereich der ersten ND-AGR-Leitung 17a wahrscheinlich ist. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Abgas eine derart niedrige Temperatur aufweist, dass, beeinflusst durch die Außentemperaturen, eine Unterschreitung des Taupunkts des Abgases droht. Für diese Temperatur wird ein erster Schwellenwert festgelegt. Wird der erste Schwellenwert unterschritten, wird das erste ND-AGR-Steuerventil 20a in einem dritten Schritt S3 mittels der Steuereinrichtung so eingestellt, dass Abgas durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b und nicht durch die ersten ND-AGR-Leitung 17a rückgeführt wird.In one embodiment of the method according to the invention as shown in FIG 4th for operating the system according to the invention 1 according to the representation of 2 will be a first step S1 the internal combustion engine 2 operated so that exhaust gas through the exhaust tract 5 flows. Through the temperature sensors 24 will be in a second step S2 the temperatures in the exhaust gas tract and the intake tract as well as in the vicinity of the system 1 detected and transmitted to the control device. The control device determines whether the resulting temperatures are causing condensation to form in the area of the first LP EGR line 17a is likely. This is especially the case when the temperature of the exhaust gas is so low that, influenced by the outside temperature, there is a risk that the exhaust gas will fall below the dew point. A first threshold value is established for this temperature. If the value falls below the first threshold value, the first LP EGR control valve is activated 20a in a third step S3 adjusted by means of the control device so that exhaust gas through the second LP-EGR line 17b and not through the first LP EGR line 17a is returned.

Wird im zeitlichen Verlauf des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 der erste Schwellenwert der Temperatur überschritten, wird das erste ND-AGR-Steuerventil 20a in einem vierten Schritt S4 derart eingestellt, dass Abgas durch die erste ND-AGR-Leitung 17a und nicht durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b geführt wird. Je nach Temperatur des Abgases kann es durch die Bypassleitung 19a oder durch die Kühlereinrichtung 19 der ersten ND-AGR-Leitung 17a geführt werden. Mittels des ersten ND-AGR-Steuerventils 20a kann der Anteil des durch die ND-AGR-Leitungen rückgeführten Abgases auch so eingestellt werden, das ein Teil des Abgases durch die erste ND-AGR-Leitung 17a und ein Teil durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b geleitet wird.Is in the course of the operation of the internal combustion engine over time 2 the first threshold temperature is exceeded, the first LP EGR control valve 20a in a fourth step S4 adjusted so that exhaust gas through the first LP-EGR line 17a and not through the second LP EGR line 17b to be led. Depending on the temperature of the exhaust gas, it can pass through the bypass line 19a or by the cooling device 19th the first LP-EGR line 17a be guided. By means of the first LP EGR control valve 20a the proportion of the exhaust gas recirculated through the LP EGR lines can also be adjusted so that part of the exhaust gas passes through the first LP EGR line 17a and part through the second LP EGR line 17b is directed.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der Darstellung von 5 zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems 1 gemäß der Darstellung von 3 wird in einem ersten Schritt S1 die Brennkraftmaschine 2 betrieben, so dass Abgas durch den Abgastrakt 5 strömt. Durch die Temperatursensoren 24 werden in einem zweiten Schritt S2 die Temperaturen im Abgastrakt und dem Ansaugtrakt sowie in der Umgebung des Systems 1 erfasst und an die Steuereinrichtung übermittelt. Die Steuereinrichtung ermittelt, ob durch die resultierenden Temperaturen eine Kondensatbildung im Bereich der ersten ND-AGR-Leitung 17a und dritten ND-AGR-Leitung 17c wahrscheinlich ist.In a further embodiment of the method according to the invention as shown in FIG 5 for operating the system according to the invention 1 according to the representation of 3 will be a first step S1 the internal combustion engine 2 operated so that exhaust gas through the exhaust tract 5 flows. Through the temperature sensors 24 will be in a second step S2 the temperatures in the exhaust gas tract and the intake tract as well as in the vicinity of the system 1 detected and transmitted to the control device. The control device determines whether the resulting temperatures are causing condensation to form in the area of the first LP EGR line 17a and third LP EGR line 17c is likely.

Dabei wird der oben erwähnte erste Schwellenwert beobachtet. Wird der erste Schwellenwert unterschritten, werden in einem dritten Schritt S3 das erste ND-AGR-Steuerventil 20a und das zweite ND-AGR-Steuerventil 20b in einem dritten Schritt S3 mittels der Steuereinrichtung so eingestellt, dass Abgas durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b und nicht durch die erste ND-AGR-Leitung 17a oder durch die dritte ND-AGR-Leitung 17c rückgeführt wird. Wird der erste Schwellenwert erreicht, bei dem das Abgas eine Temperatur erreicht, die das Abgas zum Rückführen durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b ungeeignet macht, werden in einem vierten Schritt S4 das erste ND-AGR-Steuerventil 20a und das zweiten ND-AGR-Steuerventil 20b so eingestellt, dass Abgas durch die dritte ND-AGR-Leitung 17c und nicht durch die erste ND-AGR-Leitung 17a oder durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b rückgeführt wird.The above-mentioned first threshold value is thereby observed. If the value falls below the first threshold, in a third step S3 the first LP EGR control valve 20a and the second LP EGR control valve 20b in a third step S3 adjusted by means of the control device so that exhaust gas through the second LP-EGR line 17b and not through the first LP EGR line 17a or through the third LP EGR line 17c is returned. If the first threshold value is reached, at which the exhaust gas reaches a temperature that the exhaust gas can be recirculated through the second LP-EGR line 17b makes unsuitable in a fourth step S4 the first LP EGR control valve 20a and the second LP EGR control valve 20b adjusted so that exhaust gas through the third LP-EGR line 17c and not through the first LP EGR line 17a or through the second LP EGR line 17b is returned.

Wird ein zweiter Schwellenwert erreicht, werden in einem fünften Schritt S5 das erste ND-AGR-Steuerventil 20a und das zweite ND-AGR-Steuerventil 20b mittels der Steuereinrichtung so eingestellt, dass Abgas durch die erste ND-AGR-Leitung 17a und nicht durch die zweite ND-AGR-Leitung 17a und die dritte ND-AGR-Leitung 17c rückgeführt wird. Mittels des ersten ND-AGR-Steuerventils 20a und des zweiten ND-AGR-Steuerventils 20b kann der Anteil des durch die ND-AGR-Leitungen rückgeführten Abgases auch so eingestellt werden, das ein Teil des Abgases durch die erste ND-AGR-Leitung 17a, ein Teil durch die zweite ND-AGR-Leitung 17b und/oder ein Teil durch die dritte ND-AGR-Leitung 17c geleitet wird.If a second threshold value is reached, in a fifth step S5 the first LP EGR control valve 20a and the second LP EGR control valve 20b adjusted by means of the control device so that exhaust gas through the first LP-EGR line 17a and not through the second LP EGR line 17a and the third LP EGR line 17c is returned. By means of the first LP EGR control valve 20a and the second LP EGR control valve 20b the proportion of the exhaust gas recirculated through the LP EGR lines can also be adjusted so that part of the exhaust gas passes through the first LP EGR line 17a , part through the second LP EGR line 17b and / or a part through the third LP-EGR line 17c is directed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Systemsystem
22
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33
Zylindercylinder
44th
AnsaugtraktIntake tract
55
AbgastraktExhaust tract
66th
Turbineturbine
77th
Verdichtercompressor
88th
DrosseleinrichtungThrottle device
99
LadeluftkühlerIntercooler
1010
Hochdruck-AbgasrückführungsleitungHigh pressure exhaust gas recirculation line
1111
HD-AGR-SteuerventilHP EGR control valve
1212
ÖlkühlungOil cooling
12a12a
ÖlleitungOil pipe
1313
Schwungradflywheel
1414th
StickoxidspeicherkatalysatorNitrogen oxide storage catalyst
1515th
PartikelfilterParticle filter
1616
Katalysator zur selektiven katalytischen ReduktionSelective catalytic reduction catalyst
17a17a
erste Niederdruck-Abgasrückführungsleitungfirst low-pressure exhaust gas recirculation line
17b17b
zweite Niederdruck-Abgasrückführungsleitungsecond low-pressure exhaust gas recirculation line
17c17c
dritte Niederdruck-Abgasrückführungsleitungthird low-pressure exhaust gas recirculation line
1818th
Filterfilter
1919th
Abgas-KühlereinrichtungExhaust gas cooling device
19a19a
Bypassleitung der Abgas-KühlereinrichtungBypass line of the exhaust gas cooling device
19b19b
Steuerventil der BypassleitungBypass line control valve
20a20a
erstes ND-AGR-Steuerventilfirst LP EGR control valve
20b20b
zweites ND-AGR-Steuerventilsecond LP EGR control valve
2121st
KombinationsventilCombination valve
2222nd
LuftfilterAir filter
2323
MassenstromsensorMass flow sensor
2424
TemperatursensorTemperature sensor

Claims (8)

System (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Ansaugtrakt (4), einem Abgastrakt (5), in dem mindestens eine Turbine (6) eines Abgasturboladers und mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) angeordnet sind, und einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem (ND-AGR), das von dem Abgastrakt (5) abzweigt und stromaufwärts von einem Verdichter (7) des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt (4) mündet, wobei das ND-AGR mindestens zwei Abzweige (17a, 17b) vom Abgastrakt (5) aufweist und ein erster Abzweig (17b) unmittelbar stromabwärts von der Turbine (6) und ein zweiter Abzweig (17a) stromabwärts von der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) vom Abgastrakt (5) abzweigen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) im Abgastrakt (5) angeordnet ist, der zweite Abzweig (17a) stromabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) vom Abgastrakt (5) abzweigt und das ND-AGR mindestens einen dritten Abzweig (17c) aufweist, der zwischen der ersten und zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) vom Abgastrakt (5) abzweigt.System (1) of an internal combustion engine (2) with an intake tract (4), an exhaust tract (5) in which at least one turbine (6) of an exhaust gas turbocharger and at least one first exhaust gas aftertreatment device (14) are arranged, and a low-pressure exhaust gas recirculation system (LP) -AGR), which branches off from the exhaust tract (5) and opens upstream of a compressor (7) of the exhaust gas turbocharger into the intake tract (4), the LP-EGR having at least two branches (17a, 17b) from the exhaust tract (5) and a first branch (17b) branching off immediately downstream from the turbine (6) and a second branch (17a) branching off the exhaust gas tract (5) downstream of the first exhaust gas aftertreatment device (14), characterized in that at least one second exhaust gas aftertreatment device (16) in the exhaust gas tract ( 5) is arranged, the second branch (17a) branches off downstream of the second exhaust gas aftertreatment device (16) from the exhaust tract (5) and the LP-EGR has at least one third branch (17c) which branches off from the exhaust tract (5) between the first and second exhaust gas aftertreatment device (16). System (1) nach Anspruch 1, bei dem im dritten Abzweig (17a) eine Kühlereinrichtung (19) angeordnet ist, die keine Bypassleitung aufweist.System (1) according to Claim 1 , in which a cooling device (19) is arranged in the third branch (17a), which has no bypass line. System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in jedem Abzweig (17a, 17b, 17c) ein Steuerventil angeordnet ist.System (1) according to one of the preceding claims, in which a control valve is arranged in each branch (17a, 17b, 17c). System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zusätzlich ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem (10) vorhanden ist.System (1) according to one of the preceding claims, in which a high-pressure exhaust gas recirculation system (10) is also present. System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Schaufeln des im Ansaugtrakt (4) angeordneten Verdichters (7) des Abgasturboladers eine Beschichtung aufweisen, die das Material vor Partikeln in der Ansaugluft schützt.System (1) according to one of the preceding claims, in which the blades of the compressor (7) of the exhaust gas turbocharger arranged in the intake tract (4) have a coating which protects the material from particles in the intake air. Kraftfahrzeuge mit einem System gemäß einem der vorherigen Ansprüche.Motor vehicles with a system according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betrieb eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1-5, mit den Schritten: - Betreiben der Brennkraftmaschine, - Erfassen der Temperatur von Abgas im Abgastrakt, Ansaugluft im Ansaugtrakt und Umgebung von Abgastrakt und Ansaugtrakt, - Öffnen des ersten Abzweigs, wenn die ein ersten Temperatur-Schwellenwert nicht erreicht wird, während der zweite Abzweig geschlossen ist, - Öffnen des Steuerventils des zweiten Abzweigs und Schließen des ersten Abzweigs, wenn der erste Schwellenwert erreicht wird.Method for operating a system according to one of the Claims 1 - 5 , with the steps: - operating the internal combustion engine, - recording the temperature of exhaust gas in the exhaust tract, intake air in the intake tract and the vicinity of the exhaust gas tract and intake tract, - opening the first branch if a first temperature threshold is not reached, while the second branch is closed, opening the control valve of the second branch and closing the first branch when the first threshold value is reached. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das System einen dritten Abzweig aufweist, mit dem zusätzlichen Schritt: - Öffnen des Steuerventils des dritten Abzweigs und Schließen des Steuerventils des zweiten Abzweigs, wenn die Umgebungstemperatur einen zweiten Schwellenwert erreicht.Procedure according to Claim 7 , the system having a third branch, with the additional step of: opening the control valve of the third branch and closing the control valve of the second branch when the ambient temperature reaches a second threshold value.
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