-
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Eine solche Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen ist beispielsweise bereits der
DE 102 22 917 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist mehrere Brennräume sowie einen von Abgas aus den Brennräumen durchströmbaren Abgastrakt auf, in welchem ein Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. In dem Abgaskrümmer beziehungsweise mittels des Abgaskrümmers kann das Abgas aus den Brennräumen zusammengefasst beziehungsweise gesammelt werden. Die Verbrennungskraftmaschine weist darüber hinaus einen Abgasturbolader auf, welcher eine einflutige, über den Abgaskrümmer mit dem Abgas aus den Brennräumen versorgbare Turbine umfasst. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Abgasrückführeinrichtung, welche eine Abgasrückführleitung und ein Abgasrückführventil aufweist. Mittels der Abgasrückführleitung ist an einer Abzweigstelle Abgas aus dem Abgastrakt abzweigbar und zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückführbar. Dabei ist die Abgasrückführleitung über das Abgasrückführventil mit rückzuführendem Abgas aus dem Abgastrakt versorgbar, wobei eine Menge des die Abgasrückführleitung durchströmenden Abgases mittels des Abgasrückführventils eingestellt werden kann.
-
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders hohe Abgasrückführraten auf kosten- und gewichtsgünstige Weise realisiert werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders hohe Abgasrückführraten (AGR-Raten) auf besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise realisiert werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Abgasrückführventil in dem auch als Abgaskrümmermodul oder Krümmermodul bezeichneten Abgaskrümmer angeordnet ist.
-
Unter dem Merkmal, dass die Turbine einflutig ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass die Turbine genau eine von dem Abgas aus den Brennräumen durchströmbare Flut aufweist, welche über den Abgaskrümmer mit dem Abgas aus den Brennräumen versorgt werden kann. Die Flut ist dabei beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, durch ein Turbinengehäuse der Turbine gebildet. Dabei kann der Krümmer separat von dem Turbinengehäuse ausgebildet und zumindest mittelbar fluidisch mit dem Turbinengehäuse verbunden sein, sodass das den Abgaskrümmer durchströmende Abgas von dem Abgaskrümmer in das Turbinengehäuse strömen kann. Darüber hinaus sind bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ein besonders vorteilhaftes Thermomanagement und ein einfaches Motorbremssystem darstellbar. Darüber hinaus können die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine;
- 2a-d jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Abgaskrümmers der Verbrennungskraftmaschine;
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Verbrennungskraftmaschine;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Abgaskrümmers der Verbrennungskraftmaschine gemäß 3; und
- 5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Verbrennungskraftmaschine gemäß 3 in einer weiteren Ausführungsform.
-
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Dabei ist der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Motorgehäuse 12 auf, welches mehrere, beispielsweise als Zylinder ausgebildete Brennräume 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 bildet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei einen Abgastrakt 16 auf, welcher von Abgas aus allen Brennräumen 14 durchströmt werden kann. Dabei ist in dem Abgastrakt 16 ein einfach auch als Krümmer bezeichneter Abgaskrümmer 18 angeordnet, welcher von Abgas aus dem beziehungsweise allen Brennräumen 14 durchströmt werden kann. Mittels des Abgaskrümmers 18 wird das Abgas aus den Brennräumen 14 gesammelt, sodass mittels des Abgaskrümmers 18 das Abgas aus den Brennräumen 14 zusammengefasst werden kann.
-
Aus 1 ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel genau sechs Brennräume 14 aufweist, welche entlang einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Reihensechszylindermotor ausgebildet.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus genau einen Abgasturbolader 20 auf, welcher eine einflutige, in dem Abgastrakt 16 angeordnete und von dem Abgas aus den beziehungsweise allen Brennräumen 14 durchströmbar und dadurch antreibbare Turbine 22 aufweist. Hierzu umfasst die Turbine 22 eine in den Fig. nicht erkennbares Turbinengehäuse sowie ein Turbinenrad 24, welches drehbar an dem Turbinengehäuse angeordnet ist. Das Abgas aus den Brennräumen 14 kann das Turbinenrad anströmen, wodurch das Turbinenrad angetrieben und somit um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse gedreht wird.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 26 auf, mittels welchem die den Ansaugtrakt 26 durchströmende Luft zu den und insbesondere in die Brennräume 14 geleitet wird. Dabei weist der Abgasturbolader 20 einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter 28 mit einem Verdichterrad 30 auf. Der Abgasturbolader 20 weist darüber hinaus eine Welle 32 auf, mit welcher sowohl das Turbinenrad 24 als auch das Verdichterrad 30 verbunden sind. Dadurch kann das Verdichterrad 30 über die Welle 32 von dem Turbinenrad 24 angetrieben werden. Durch Antreiben des Verdichterrads 30 wird die den Ansaugtrakt 26 durchströmende Luft mittels des Verdichterrads 30 verdichtet. Durch das Verdichten der Luft wird die Luft erwärmt. Um besonders hohe Aufladegrade zu realisieren, ist in dem Ansaugtrakt 26 stromab des Verdichters 28 ein Ladeluftkühler 34 angeordnet und mittels des Ladeluftkühlers 34 kann die verdichtete und dadurch erwärmte und auch als Ladeluft bezeichnete Luft gekühlt werden.
-
Aus 1 ist erkennbar, dass die den Ansaugtrakt 26 durchströmende Luft stromauf des Verdichters 28 einen Druck p1 aufweist. Stromab des Ladeluftkühlers 34 weist die Luft einen auch als Ladedruck bezeichneten Druck p2s auf. Mittels der Turbine 22 wird das Abgas entspannt. Daher weist das Abgas in dem Abgastrakt 16 stromauf der Turbine 22 einen Druck p3 auf. Stromab der Turbine 22 weist das Abgas in dem Abgastrakt 16 ein gegenüber dem Druck p3 geringeren Druck p4 auf.
-
Der Turbine 22, insbesondere dem Turbinenrad 24, ist eine Umgehungseinrichtung 36 zugeordnet. Die Umgehungseinrichtung 36 weist eine Umgehungsleitung 38 auf, welche an einer ersten Stelle S1 und an einer zweiten Stelle S2 fluidisch mit dem Abgastrakt 16 verbunden ist. Während die Stelle S1 stromauf des Turbinenrads 24 angeordnet ist, ist die Stelle S2 stromab des Turbinenrads 24 angeordnet. Mittels der Umgehungsleitung 38 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases an der Stelle S1 aus dem Abgastrakt 16 abgezweigt werden. Das an der Stelle S1 abgezweigte Abgas strömt durch die Umgehungsleitung 38 und umgeht dadurch das Turbinenrad 24 und strömt an der Stelle S2 aus der Umgehungsleitung 38 aus und in den Abgastrakt 16 wieder ein. Das die Umgehungsleitung 38 durchströmende und somit das Turbinenrad 24 umgehende Abgas treibt das Turbinenrad 24 nicht an.
-
Dabei umfasst die Umgehungseinrichtung 36 ein in der Umgehungsleitung 38 angeordnetes und auch als Waste-Gate oder Waste-Gate-Ventil bezeichnetes Ventilelement 40, mittels welchem eine Menge des die Umgehungsleitung 38 durchströmenden Abgases eingestellt werden kann. Die Turbine 22 ist als einflutige Turbine, das heißt als Mono-Scroll-Turbine ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Turbine 22 lediglich beziehungsweise genau eine Flut 42 aufweist, welche von dem Abgas aus den beziehungsweise allen Brennräumen 14 durchströmt werden kann. Mittels der Flut 42 kann das Abgas zu dem Turbinenrad 24 geführt werden.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus eine Abgasrückführeinrichtung 44 auf, welche eine einfach auch als Rückführleitung bezeichnete Abgasrückführleitung 46 aufweist. Die Abgasrückführleitung 46 ist an einer Abzweigstelle A fluidisch mit dem Abgastrakt 16 verbunden. An einer Einleitstelle E ist die Abgasrückführleitung 46 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 26 verbunden. Dadurch kann mittels der Abgasrückführleitung 46 an der Abzweigstelle A zumindest ein Teil des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt 16 abgezweigt werden. Das an der Abzweigstelle A abgezweigte Abgas strömt in die Abgasrückführleitung 46 ein und durchströmt zumindest einen Teil der Abgasrückführleitung 46. Mittels der Abgasrückführleitung 46 wird das die Abgasrückführleitung 46 durchströmende Abgas von der Abzweigstelle A und somit von dem Abgastrakt 16 zu dem und insbesondere in den Ansaugtrakt 26 an der Einleitstelle E geleitet. Die den Ansaugtrakt 26 durchströmende Luft nimmt das an der Einleitstelle E aus der Abgasrückführleitung 46 ausströmende und in den Ansaugtrakt 26 einströmende Abgas mit und transportiert es in die Brennräume 14.
-
Dabei ist in der Abgasrückführleitung 46 ein auch als AGR-Kühler bezeichneter Abgasrückführkühler 48 der Abgasrückführeinrichtung 44 angeordnet. Mittels des Abgasrückführkühlers 48 kann das die Abgasrückführleitung 46 durchströmende Abgas beziehungsweise rückzuführende Abgas gekühlt werden. Die Abgasrückführeinrichtung 44 umfasst darüber hinaus eine Umgehungsleitung 50, über welche der Abgasrückführkühler 48 zu umgehen ist. Abgas, welches durch die Umgehungsleitung 50 strömt, umgeht den Abgasrückführkühler 48 und wird somit nicht mittels des Abgasrückführkühlers 48 gekühlt. Dabei ist in der Umgehungsleitung 50 ein Ventilelement 52 der Abgasrückführeinrichtung 44 angeordnet. Mittels des Ventilelements 52 kann eine Menge des die Umgehungsleitung 50 durchströmenden Abgases eingestellt werden. Aus 1 ist erkennbar, dass die Abgasrückführeinrichtung 44 zum Durchführen einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR) ausgebildet ist. Hierzu ist die Abzweigstelle A stromauf der Turbine 22, insbesondere des Turbinenrads 24, angeordnet. Die Einleitstelle E ist stromab des Verdichters 28 und dabei stromab des Ladeluftkühlers 34 angeordnet.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus eine weitere Abgasrückführeinrichtung 54 auf, mittels welcher eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-Abgasrückführung) durchgeführt werden kann. Hierzu umfasst die Abgasrückführeinrichtung 54 eine einfach auch als Rückführleitung bezeichnete Abgasrückführleitung 56, welche an einer weiteren Abzweigstelle A2 fluidisch mit dem Abgastrakt 16 verbunden ist. Die Abgasrückführleitung 56 ist an einer zweiten Einleitstelle E2 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 26 verbunden. Mittels der Abgasrückführleitung 56 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases an der Abzweigstelle A2 abgezweigt werden. Das an der Abzweigstelle A2 abgezweigte Abgas strömt in die Abgasrückführleitung 56 und durchströmt die Abgasrückführleitung 56. Mittels der Abgasrückführleitung 56 wird das die Abgasrückführleitung 56 durchströmende Abgas von der Abzweigstelle A2 und somit von den Abgastrakt 16 zu dem und insbesondere in den Ansaugtrakt 26 eingeleitet. An der Einleitstelle E2 kann das die Abgasrückführleitung 56 durchströmende Abgas aus der Abgasrückführleitung 56 ausströmen und in den Ansaugtrakt 26 einströmen. Dabei ist die Abzweigstelle A2 stromab der Turbine 22, insbesondere stromab des Turbinenrads 24, angeordnet, und die Einleitstelle E2 ist stromauf des Verdichters 28 angeordnet. Die Abgasrückführeinrichtung 44 umfasst ein Abgasrückführventil 58, mittels welchem eine Menge des die Abgasrückführleitung 46 durchströmende Abgases eingestellt werden kann. Auch die Abgasrückführeinrichtung 54 umfasst ein Abgasrückführventil 60, mittels welchem eine Menge des die Abgasrückführleitung 56 durchströmenden Abgases eingestellt werden kann. Die Abgasrückführventile 58 und 60 sind jeweilige, voneinander separate Komponenten, welche jedoch baugleich ausgebildet sein können. Somit können beispielsweise die vorigen und folgenden Ausführungen zum Abgasrückführventil 58 entsprechend auch auf das Abgasrückführventil 60 übertragen werden und umgekehrt. Des Weiteren umfasst die Abgasrückführeinrichtung 54 einen in der Abgasrückführleitung 56 angeordneten Abgasrückführkühler 61, mittels welchem das die Abgasrückführleitung 56 durchströmende Abgas gekühlt werden kann.
-
Um nun besonders hohe Abgasrückführraten auf besonders einfache, kosten- und gewichtsgünstige Weise realisieren zu können, ist das Abgasrückführventil 58 in dem Abgaskrümmer 18 angeordnet, das heißt innerhalb des Abgaskrümmers 18 aufgenommen.
-
Üblicherweise ist es vorgesehen, das Abgasrückführventil 58 außerhalb des Abgaskrümmers 18 und dabei in der beispielsweise separat von dem Abgaskrümmer 18 ausgebildeten Abgasrückführleitung 46 anzuordnen, wobei dann das Abgasrückführventil 58 stromauf oder stromab des Abgasrückführkühlers 48 angeordnet sein kann, oder der Abgasrückführkühler 48 kann entfallen. Außerdem ist es denkbar, das Abgasrückführventil in einen Flutenteiler zu versetzen, an welchem beispielsweise das Abgas aus den Brennräumen 14 in die Abgasrückführleitung 46 und in eine die erste Flut und eine die zweite Flut aufweisende, zweiflutige Turbine eines Abgasturboladers aufgeteilt wird. Das Abgasrückführventil 58 kann dabei als Zwei/zwei-Wegeventil oder aber als Drei/zwei-Wegeventil ausgebildet sein.
-
Bei der Anordnung des Abgasrückführventils 58 an der genannten Flutentrennung und dabei beispielsweise in dem Krümmer dient das Abgasrückführventil 58, insbesondere eine Klappe des Abgasrückführventils 58, als ein Strömungsteiler zwischen der Abgasrückführung und der Turbine. Im Extremfall, das heißt beispielsweise dann, wenn die zuvor genannte erste Flut mittels der Klappe verschlossen wird, wird das gesamte Abgas der an die erste Flut angeschlossenen und beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennräume auf die Frischluftseite gedrückt. Die Abgasrückführung beziehungsweise die Abgasrückführrate kann zumindest im Wesentlichen kontinuierlich reduziert werden, indem die Klappe beispielsweise über einen Verstellwinkel an einen oberen Anschlag gefahren wird. In dieser Position oder Stellung ist die Abgasrückführmenge gleich null, und der gesamte Abgasmassenstrom wird in die Turbine geleitet. Die Klappe kann zu einer Seite hin ein strömungsgünstiges Profil aufweisen, während auf der anderen Seite das Profil verkürzt ist. In der Mittelposition ist das Strömungsprofil der Klappe als Flutenteiler in der Mitte der Strömung positioniert.
-
Dabei wurden insbesondere die Probleme identifiziert, dass die Ausführung der Abgasseite stark abhängig von Abgaspulsationen der als Kolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 10, dem daraus resultierenden Turbinenwirkungsgrad der Strömungsmaschine und dem Transport des rückzuführenden Abgases ist. Diese sind abhängig von der Zylinderanzahl, dem Krümmervolumen und dem Gesamtwirkungsgrad der Aufladung. Ferner ist es denkbar, ein Drei/-zwei-Wegeventil anstatt eines Zwei/-Zwei-Wegeventils auch für die Niederdruck- Abgasrückführung anzuwenden, wodurch eine fahrzeugseitige Abgasgegenklappe entfallen kann. Dadurch kann die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf besonders geringgehalten werden.
-
Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 ist es vorgesehen, das im Abgaskrümmer 18 angeordnete Abgasrückführventil 58 mit der einflutigen Turbine 22 zu kombinieren. Dadurch ergeben sich gegenüber herkömmlichen Lösungen neue Freiheitsgrade in der Steigerung der Abgasrückführmenge beziehungsweise Abgasrückführrate und zusätzliche Thermomanagement- und Motorbremsfunktionalitäten. Weiterhin ist eine erweiterte Funktionalität mit einer vergleichbaren Ventilbauart auch für die Niederdruck-Abgasrückführung möglich. Dadurch entfällt eine herkömmlicher Weise zum Einsatz kommende Abgasklappe, die bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen bestimmten Kennfeldbereichen der Steigerung der AGR-Rate erforderlich ist.
-
2a-d zeigen das Abgasrückführventil 58 in unterschiedlichen Stellungen. Das Abgasrückführventil 58 umfasst eine in dem Abgaskrümmer 18 angeordnete Klappe 62, welche um eine Schwenkachse 64 relativ zu dem Abgaskrümmer 18 verschwenkbar ist. Pfeile 66 und 68 veranschaulichen Abgas, welches von wenigstens oder genau zwei der Brennräume 14 kommt und insbesondere in Richtung der Klappe 62 strömt. Ein Pfeil 70 veranschaulicht Abgas, welches zu der beziehungsweise durch die Abgasrückführleitung 46 strömt. Schließlich veranschaulicht ein Pfeil 72 Abgas, welches zu der beziehungsweise durch die Flut 42 strömt. Mittels der Klappe 62 können beispielsweise sowohl eine die Abgasrückführleitung 46 durchströmende Menge des Abgases als auch eine die Flut 42 durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden, insbesondere indem die Klappe 62 um die Schwenkachse 64 relativ zu dem Abgaskrümmer 18 verschwenkt wird. Die Klappe 26 ist beispielsweise in einem Drehpunkt, durch welchen die Schwenkachse 64 verläuft, drehbar zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Abgaskrümmer 18 gelagert und über eine äußere Kinematik mit einem Aktor verbunden. der Aktor ist beispielsweise ein elektrischer Aktor. Mittels des Aktors kann die Kappe 62 verschwenkt werden. Aus 2a ist erkennbar, dass die Klappe 62 in einem Anschlag 74 verschlossen ist. Mit anderen Worten zeigt 2a eine Schließstellung der Klappe 62, wobei die Klappe 62 in ihrer Schließstellung an dem Anschlag 74 anliegt. Dadurch versperrt die Klappe 62 die Abgasrückführleitung 46. In dieser, in 2a mit C bezeichneten Schließstellung, ist die Klappe 62 zumindest teilweise in einer einfach auch als Kontur bezeichneten Aufnahmekontur 76 des Abgaskrümmers 18 versenkt, sodass das von den zuvor genannten zwei Brennräumen beziehungsweise Zylindern kommende Abgas, welches - wie durch die Pfeile 66 und 68 veranschaulicht ist - der Klappe 62 zugeführt wird, strömungsoptimal zu der und insbesondere in die Turbine 22 geleitet wird, insbesondere mittels der Klappe 62.
-
2b zeigt eine Stellung, in welcher das Abgas mittels der Klappe 62 zum Teil in die Turbine 22 und zum Teil in die Abgasrückführleitung 46 und somit in einen AGR-Pfad geleitet beziehungsweise gelenkt wird. Die Abgasrückführrate wird über die Stellung der Klappe 62 und über Querschnitte 78, 80 und 82, welche von dem jeweiligen Teil des Abgases durchströmbar sind und jeweils zumindest teilweise durch die Klappe 62 begrenzt werden, eingestellt wird.
-
2c zeigt eine Stellung der Klappe 62, wobei die Klappe 62 in der in 2c gezeigten Stellung auf den Auslegungspunkt der auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt ist. Hierbei werden über von dem Abgas durchströmbar und somit teilweise von der Klappe 62 begrenzte Querschnitte 84, 86 und 88 auf circa 30 Prozent Abgasrückführung eingestellt, das heißt 30 Prozent des Turbinenmassenstroms strömen in die und durch die Abgasrückführleitung 46. Im Gegensatz zu einer konventionellen Abgasrückführung, bei der die Abgasrückführmenge abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugtrakt 26 (p2s) und dem auch als Abgasdruck bezeichneten Druck p3s, kann durch weiteres Öffnen der Klappe 62 und somit das Abgasrückführventils 58 die AGR-Rate weiter gesteigert werden. Hierdurch können Stickoxide weiter abgesenkt werden. Im Grenzfall wären bis zu 100 Prozent Abgasrückführung denkbar. Limitiert wird die Rückführrate vom möglichen minimalen Verbrennungslambda, das wiederum vom Brennverfahren der jeweiligen Anwendung abhängt. Mit Hilfe eines fest Geometrie- und/oder wastegate-Abgasturboladers fällt beim Öffnen des Abgasrückführventils 58 der Ladedruck weiter ab, und das Verbrennungsluftverhältnis (Lambda beziehungsweise A) sinkt. Durch den Einsatz eines Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie kann durch Schließen der variablen Turbinengeometrie der Ladedruckabfall kompensiert oder der Ladedruck weiter gesteigert werden, wodurch höhere Abgasrückführraten realisierbar sind.
-
Schließlich zeigt 2d eine Stellung der Klappe 62. In der in 2d gezeigten Stellung der Klappe 62 wird die Klappe 62 zur Abgastemperaturanhebung für die Abgasnachbehandlung verwendet. Hierzu schließt die Klappe 62 den AGR-Pfad beziehungsweise die Abgasrückführleitung 46. Ebenso wird ein nur sehr kleiner, von Abgas durchströmbarer und somit zumindest teilweise durch die Klappe 62 begrenzter Strömungsquerschnitt 90 eingestellt, über welchen Abgas zu der Turbine 22 strömen kann. Durch die verringerten Querschnitte kommt es zu einer Drosselung und damit verbunden zu einer Temperaturerhöhung des Abgases. Zudem erfordert die erhöhte Ladungswechselarbeit eine größere Einspritzmenge, wodurch die Temperatur weiter steigt. Weiterhin kann in der in 2d gezeigten Stellung mit Hilfe der Klappe 62 ein einfaches Motorbremssystem realisiert werden.
-
3 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10'. Wie in Zusammenschau von 3 bis 5 erkennbar ist, können die vorigen Ausführungen zur Klappe 62 und zum Abgasrückführventil 58 ohne Weiteres auch auf das Abgasrückführventil 60 übertragen werden. Das Abgasrückführventil 60 weist dabei eine Klappe 92 auf, welche beispielsweise in einem Abgasrohr des Abgastrakts 16 angeordnet und um eine Schwenkachse 94 relativ zu dem in 4 mit 96 bezeichneten Abgasrohr verschwenkbar ist. Ein Pfeil 98 veranschaulicht das von der Turbine 22 kommende Abgas, während ein Pfeil 100 das zu der und somit durch die Abgasrückführleitung 56 durchströmende Abgas veranschaulicht. Schließlich veranschaulicht ein Pfeil 102 Abgas, welches beispielsweise zu einem Abgasschalldämpfer und insbesondere zu einer Abgasnachbehandlungseinrichtung strömt.
-
Aus den Fig. ist erkennbar, dass das Abgasrückführventil 58 beziehungsweise 60, insbesondere die Klappe 62 beziehungsweise 92, als Drei/-zwei-Wegeventil ausgebildet ist. Dieses Drei/-zwei-Wegeventil kann für die Hochdruck-Abgasrückführung und/oder für die Niederdruck-Abgasrückführung zum Einsatz kommen. Durch die vorteilhafte Konstruktion des Drei/-zwei-Wegeventils ist eine weitere Abgasklappe nicht erforderlich, sodass die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf in einem geringen Rahmen gehalten werden können. Bei der Abgasrückführung kann die AGR-Rate in einem Bereich von einschließlich null bis einschließlich 100 Prozent eingestellt werden. Mit Hilfe der gezeigten Konstruktion kann als erweiterte Funktion das Abgas auf den Druck p4 aufgestaut werden, wodurch sich eine erhöhte Ladungswechselarbeit einstellt. Hierdurch kann die Abgastemperatur für die Abgasnachbehandlung erhöht werden.
-
5 zeigt das Abgasrückführventil 60 in einer einfachen Ausführungsform, bei welcher die Klappe 92 vorgesehen und sehr einfach ausgestaltet ist. Wie in 5 durch einen Doppelpfeil 104 veranschaulicht ist, kann die Klappe 92 um die Schwenkachse 94 relativ zu dem Abgasrohr 96 zwischen wenigstens oder genau zwei Stellungen verstellt werden. Das Abgas wird mittels der Klappe 92 in einen Kanal 106 oder in einen Kanal 108 geleitet, wobei das Abgas über den Kanal 106 zu der Abgasrückführleitung 56 und über den Kanal 108 zu dem Abgasschalldämpfer strömen kann. Die Klappe 92 ist in einem durch den Doppelpfeil 104 veranschaulichten Bereich variabel zwischen jeweiligen, beispielsweise durch das Abgasrohr 96 gebildeten Anschlägen 110 und 112 verstellbar und kann beispielsweise in wenigstens ein oder mehrere, zwischen den Anschlägen 110, 112 liegende Stellungen geschwenkt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Motorgehäuse
- 14
- Brennräume
- 16
- Abgastrakt
- 18
- Abgaskrümmer
- 20
- Abgasturbolader
- 22
- Turbine
- 24
- Turbinenrad
- 26
- Ansaugtrakt
- 28
- Verdichter
- 30
- Verdichterrad
- 32
- Welle
- 34
- Ladeluftkühler
- 36
- Umgehungseinrichtung
- 38
- Umgehungsleitung
- 40
- Ventilelement
- 42
- Flut
- 44
- Abgasrückführeinrichtung
- 46
- Abgasrückführleitung
- 48
- Abgasrückführkühler
- 50
- Umgehungsleitung
- 52
- Ventilelement
- 54
- Abgasrückführeinrichtung
- 56
- Abgasrückführleitung
- 58
- Abgasrückführventil
- 60
- Abgasrückführventil
- 61
- Abgasrückführkühler
- 62
- Klappe
- 64
- Schwenkachse
- 66
- Pfeil
- 68
- Pfeil
- 70
- Pfeil
- 72
- Pfeil
- 74
- Anschlag
- 76
- Aufnahmekontur
- 78
- Querschnitt
- 80
- Querschnitt
- 82
- Querschnitt
- 84
- Querschnitt
- 86
- Querschnitt
- 88
- Querschnitt
- 90
- Strömungsquerschnitt
- 92
- Klappe
- 94
- Schwenkachse
- 96
- Abgasrohr
- 98
- Pfeil
- 100
- Pfeil
- 102
- Pfeil
- 104
- Pfeil
- 106
- Kanal
- 108
- Kanal
- 110
- Anschlag
- 112
- Anschlag
- A
- Abzweigstelle
- A2
- Abzweigstelle
- C
- Schließstellung
- E
- Einleitstelle
- E2
- Einleitstelle
- p1
- Druck
- p2s
- Druck
- p3
- Druck
- p4
- Druck
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10222917 A1 [0002]
- DE 102013011587 A1 [0003]
