DE102018120173A1 - Exhaust tract for an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend zumindest einen Abgaskrümmer (5; 6), wobei der Abgaskrümmer (5; 6) mit Zylindern (3) der Verbrennungskraftmaschine (1) durchströmbar ausgebildet ist, und mit einer durchströmbaren Abgasleitung (9; 10), wobei in der Abgasleitung (9; 10) eine Turbine (11; 13) eines Abgasturboladers (12; 14) durchströmbar aufgenommen ist, und wobei stromab des Abgasturboladers (12; 14) im Abgastrakt (7) eine Abgasreinigungseinheit (19) durchströmbar aufgenommen ist, und wobei der Abgastrakt (7) zur Abgasführung des Abgases der Verbrennungskraftmaschine (1) ausgehend von den Abgaskrümmern (5, 6) in die Abgasreinigungseinheit (19) durchströmbar ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist zur bedarfsgerechten Beaufschlagung der Abgasreinigungseinheit (19) eine Heizstufe (20) vorgesehen.Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine (1), mit einem Abgastrakt (7), dessen Durchströmung zur bedarfsgerechten Beaufschlagung der Abgasreinigungseinheit (19) beheizbar ist.The invention relates to an exhaust tract for an internal combustion engine, comprising at least one exhaust manifold (5; 6), the exhaust manifold (5; 6) being designed so that cylinders (3) of the internal combustion engine (1) can flow through it, and having an exhaust line (9; 10) through which the exhaust gas can flow ), a turbine (11; 13) of an exhaust gas turbocharger (12; 14) being received so that it can flow through, and wherein an exhaust gas cleaning unit (19) can be flowed through downstream of the exhaust gas turbocharger (12; 14) in the exhaust tract (7) is received, and wherein the exhaust tract (7) for exhaust gas guidance of the exhaust gas of the internal combustion engine (1) is designed to flow from the exhaust manifolds (5, 6) into the exhaust gas purification unit (19). According to the invention, a heating stage (20) is provided for the application of the exhaust gas cleaning unit (19) in accordance with requirements.
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 7.The invention relates to an exhaust tract for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine according to claim 7.
Es ist bekannt in einem Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine eine Abgasreinigungseinheit vorzusehen, welche der Reduzierung von Schadstoffemissionen dient. Diese Abgasreinigungseinheit kann abhängig von der Verbrennungskraftmaschine, welche als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgeführt sein kann, ausgebildet sein. Sie kann bspw. einen Katalysator und/oder einen Partikelfilter aufweisen. Unabhängig vom konkreten Aufbau der Abgasreinigungseinheit ist eine Temperatur eines den Abgastrakt durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine zur effizienten Arbeit der Abgasreinigungseinheit relevant. Das heißt, dass das Abgas, in der erster Linie jedoch insbesondere die Abgasnachbehandlung, eine bestimmte Temperatur aufweisen muss, wenn es in die Abgasreinigungseinheit einströmt, damit diese effektiv und effizient den Schadstoffgehalt des sie durchströmenden Abgases reduzieren kann.It is known to provide an exhaust gas purification unit in an exhaust tract of an internal combustion engine, which is used to reduce pollutant emissions. This exhaust gas purification unit can be designed as a function of the internal combustion engine, which can be designed as a gasoline engine or as a diesel engine. For example, it can have a catalyst and / or a particle filter. Regardless of the specific structure of the exhaust gas cleaning unit, a temperature of an exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract is relevant for the efficient operation of the exhaust gas cleaning unit. This means that the exhaust gas, but primarily the exhaust gas aftertreatment, must have a certain temperature when it flows into the exhaust gas cleaning unit so that it can effectively and efficiently reduce the pollutant content of the exhaust gas flowing through it.
Problematisch sind die im Abgastrakt vorliegenden Wärmeverlustquellen, wie insbesondere Rohrleitungen des Abgastraktes und auch Turbinen von Abgasturbolader, die zu einer Reduzierung der dem Abgas inhärenten Wärme führen. Bei den Rohrleitungen erfolgt ein Wärmeverlust insbesondere über Wandwärmeverluste, bei den Turbinen insbesondere durch Reduzierung der Enthalpie, infolge einer Entspannung des Abgases in der Turbine sowie Wandwärmeverluste.The heat loss sources present in the exhaust tract, such as, in particular, pipes of the exhaust tract and also turbines of exhaust gas turbochargers, which lead to a reduction in the heat inherent in the exhaust gas, are problematic. In the pipelines, heat is lost in particular via wall heat losses, in the turbines in particular by reducing the enthalpy, as a result of expansion of the exhaust gas in the turbine, and in wall heat losses.
Die Offenlegungsschrift
Ebenso offenbaren die Offenlegungsschriften
Den Offenlegungsschriften
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, der sich durch eine Steigerung der Reduzierung von Abgasemissionen auszeichnet. Die weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe einer Verbrennungskraftmaschine mit reduzierten Schadstoffemissionen.It is therefore the object of the present invention to provide an exhaust gas tract for an internal combustion engine which is distinguished by an increase in the reduction in exhaust gas emissions. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine with reduced pollutant emissions.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by an exhaust tract for an internal combustion engine with the features of claim 1. The further object is achieved by an internal combustion engine with the features of patent claim 7. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.
Ein erfindungsgemäßer Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend zumindest einen Abgaskrümmer, wobei der Abgaskrümmer mit Zylindern der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ausgebildet ist, und mit einer durchströmbaren Abgasleitung, wobei in der Abgasleitung eine Turbine eines Abgasturboladers durchströmbar aufgenommen ist. Stromab des Abgasturboladers ist im Abgasstrakt eine Abgasreinigungseinheit durchströmbar aufgenommen. Der Abgasstrakt ist zur Abgasführung des Abgases der Verbrennungskraftmaschine ausgehend von den Abgaskrümmern in die Abgasreinigungseinheit durchströmbar ausgebildet. Erfindungsgemäß ist zur bedarfsgerechten Beaufschlagung der Abgasreinigungseinheit eine Heizstufe vorgesehen.An exhaust tract according to the invention for an internal combustion engine, comprising at least one exhaust manifold, the exhaust manifold being designed so that cylinders of the internal combustion engine can flow through it, and having an exhaust gas line through which a turbine of an exhaust gas turbocharger can be flowed through. Downstream of the exhaust-gas turbocharger, an exhaust-gas cleaning unit is received in the exhaust tract so that it can flow through. The exhaust tract is designed so that the exhaust gas of the internal combustion engine can flow from the exhaust manifolds into the exhaust gas purification unit. According to the invention, a heating stage is provided in order to act upon the exhaust gas cleaning unit as required.
Das heißt mit anderen Worten, dass dem Abgastrakt zusätzlich - neben der durch die Wärme des Abgases vorliegende Heizleistung -, oder mit anderen Worten, additiv Heizleistung zugeführt wird, die zur Erhöhung einer Gesamttemperatur des Abgastraktes, insbesondere der Abgasreinigungseinheit führt. Der Vorteil ist in einer Steigerung der Schadstoffemissionsreduzierung zu sehen, da bei hinreichend anliegender notwendiger Temperatur des Abgastraktes, insbesondere der Abgasreinigungseinheit, die Emissionsreduzierung effizient und effektiv durchgeführt werden kann.In other words, in addition to the heating power provided by the heat of the exhaust gas, or in other words, the exhaust gas tract is additionally supplied with heating power, which leads to an increase in an overall temperature of the exhaust tract, in particular the exhaust gas cleaning unit. The advantage can be seen in an increase in the reduction in pollutant emissions, since the emission reduction can be carried out efficiently and effectively if the required temperature of the exhaust gas tract, in particular the exhaust gas cleaning unit, is sufficiently high.
Insbesondere in einem so genannten Kaltstartbetrieb und/oder bei insbesondere niedrigen Last- und/oder Drehzahlpunkten der Verbrennungskraftmaschine ist aufgrund der niedrigen Abgastemperatur und/oder geringen Abgasenthalpie die Temperatur des Abgastraktes und insbesondere der Abgasreinigungseinheit niedrig, so dass die Emissionsreduzierung nur unvollständig bzw. sehr reduziert erfolgen kann. Mit Hilfe der Heizstufe kann dem Abgastrakt unabhängig vom Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine Wärme zugeführt werden, damit der effektive und effiziente Betrieb der Abgasreinigungseinheit möglich ist. Das heißt mit anderen Worten, dass mit Hilfe der Heizstufe die dem durch den Abgastrakt strömenden Abgas inhärente Heizleistung gesteigert werden kann.In particular in a so-called cold start operation and / or at particularly low load and / or speed points of the The internal combustion engine is low due to the low exhaust gas temperature and / or low exhaust gas enthalpy, the temperature of the exhaust tract and in particular the exhaust gas cleaning unit, so that the emission reduction can only be incomplete or very reduced. With the help of the heating stage, heat can be supplied to the exhaust tract regardless of the operating point of the internal combustion engine, so that the exhaust gas cleaning unit can be operated effectively and efficiently. In other words, this means that the heating level inherent in the exhaust gas flowing through the exhaust tract can be increased with the aid of the heating stage.
Der Vorteil einer regelbaren Heizstufe ist darin zu sehen, dass in Abhängigkeit der Temperatur des Abgastraktes und/oder der Abgastemperatur die zusätzliche Heizleistung quantitativ angepasst werden kann, derart, dass eine kostengünstige und dennoch bedarfsgerechte Beaufschlagung der Abgasreinigungseinheit erfolgen kann.The advantage of a controllable heating level can be seen in the fact that, depending on the temperature of the exhaust tract and / or the exhaust gas temperature, the additional heating output can be adjusted quantitatively in such a way that the exhaust gas cleaning unit can be acted upon in a cost-effective and yet needs-based manner.
Die zur effektiven und effizienten Schadstoffreduzierung in der Abgasreinigungseinheit notwendige Abgastemperatur vor dem Eintritt in die Abgasreinigungseinheit und/oder ein Integralwert der Heizleistung vor der Abgasreinigungseinheit, welches bspw. abhängig ist von der Heizleistung des Abgases, Wärmeverlusten im Abgastrakt, wird zur Definition eines so genannten Leistungspunktes herangezogen, der für jede Form des erfindungsgemäßen Abgastraktes individuell, da in Abhängigkeit seiner Komponenten, ist. In Abhängigkeit dieses Leistungspunktes erfolgt die Nutzung und Regelung der Heizstufe. In diesem Zusammenhang lässt sich auch der Begriff der bedarfsgerechten Beaufschlagung erläutern, da die bedarfsgerechte Beaufschlagung in Abhängigkeit eines Wärmeverlustes der durchströmten Komponenten, wie bspw. Abgasleitungen, Turbinen, erfolgt.The exhaust gas temperature required for effective and efficient pollutant reduction in the exhaust gas cleaning unit before entering the exhaust gas cleaning unit and / or an integral value of the heating output in front of the exhaust gas cleaning unit, which depends, for example, on the heating output of the exhaust gas, heat losses in the exhaust gas tract, is used to define a so-called performance point used, which is individual for each form of the exhaust tract according to the invention, since it depends on its components. Depending on this credit point, the heating level is used and regulated. In this context, the term demand-based loading can also be explained, since the demand-based loading takes place depending on a loss of heat of the components through which flow, such as, for example, exhaust pipes, turbines.
Bei konventionellen Antriebskonzepten, die üblicherweise Abgasturbolader aufweisen, wobei die Abgasturbolader neben dem Vorteil einer Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine auch eine Reduzierung eines Hubraumvolumens der Verbrennungskraftmaschine mit sich bringen können, ist es notwendig die Abgasreinigungseinheit schnell auf die notwendige Betriebstemperatur zu bringen, die zur Reduzierung der Schadstoffemissionen in der Abgasreinigungseinheit notwendig ist.With conventional drive concepts, which usually have exhaust gas turbochargers, whereby the exhaust gas turbochargers can bring not only the advantage of an increase in performance of the internal combustion engine, but also a reduction in the displacement of the internal combustion engine, it is necessary to bring the exhaust gas cleaning unit quickly to the necessary operating temperature, which reduces the pollutant emissions the emission control unit is necessary.
Je schneller die entsprechend notwendige Temperatur erreicht ist, desto früher ist der Zeitpunkt erreicht Schadstoffemission wie bspw. Kohlenwasserstoffe (HxCy), Stickoxide (N0x) und Kohlemonoxide (CO) in einem Katalysator der Abgasreinigungseinheit zu reduzieren.The faster the corresponding temperature is reached, the earlier it is time to reduce pollutant emissions such as hydrocarbons (H x C y ), nitrogen oxides (N0 x ) and carbon monoxides (CO) in a catalytic converter of the exhaust gas cleaning unit.
Ein Heizleistungsverlust des Abgastraktes kann durch die Heizstufe ausgeglichen werden.A loss of heating power in the exhaust system can be compensated for by the heating level.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Abgastraktes ist insbesondere darin zu sehen, dass durch einen Betrieb der Heizstufe der Abgastrakt optimal durchströmt wird, um Niedrigstemissionen bei hoher spezifischer Leistung der Verbrennungskraftmaschine zu erzielen.The advantage of the exhaust tract according to the invention can be seen in particular in that the exhaust tract is optimally flowed through by operating the heating stage in order to achieve the lowest emissions with high specific power of the internal combustion engine.
Mit Hilfe des Betriebs der Heizstufe kann ein so genanntes Lightoff der Abgasreinigungseinheit, insbesondere ausgehend von einem Kaltstartbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, frühzeitiger als mit einem üblichen Abgastrakt gemäß dem Stand der Technik erreicht werden. Das heißt mit anderen Worten, dass die Abgastemperatur stromauf der Abgasreinigungseinheit, insbesondere am Eintritt der Abgasreinigungseinheit, schneller die zum effektiven und effizienten Betrieb der Abgasreinigungseinheit notwendige Mindesttemperatur aufweist.With the help of the operation of the heating stage, a so-called lightoff of the exhaust gas cleaning unit, in particular starting from a cold start operation of the internal combustion engine, can be achieved earlier than with a conventional exhaust tract according to the prior art. In other words, the exhaust gas temperature upstream of the exhaust gas cleaning unit, in particular at the inlet of the exhaust gas cleaning unit, has the minimum temperature required for the effective and efficient operation of the exhaust gas cleaning unit more quickly.
Des Weiteren stellt sich ein frühzeitigeres und häufigeres Erreichen einer Regenerationstemperatur des Partikelfilters ein.In addition, the regeneration temperature of the particle filter is reached earlier and more frequently.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgastrakt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. Der Vorteil der Verbrennungskraftmaschine mit dem Abgastrakt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ist in einer deutlichen Schadstoffemissionsreduktion gegenüber dem Stand der Technik zu sehen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit eine verbesserte Anfahrperformance eines die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs zu erzielen. Das heißt insbesondere, die deutliche Reduzierung eines so genannten Turbolochs durch ein erzielbares höheres Drehmoment im unteren Last- und insbesondere Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine. Das heißt mit anderen Worten, dass insbesondere bei der Umschaltung von seriellem Abgasturboladerbetrieb in einen parallelen Abgasturboladerbetrieb, bzw. von einem Zuschalten eines weiteren Abgasturboladers mit und nach Erreichen des Leistungspunktes, ist ein frühes, d.h. schon bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine hohes Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung steht.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust tract according to one of claims 1 to 6. The advantage of the internal combustion engine with the exhaust tract according to one of claims 1 to 6 can be seen in a significant reduction in pollutant emissions compared to the prior art. Another advantage is the possibility of achieving an improved starting performance of a motor vehicle having the internal combustion engine according to the invention. This means, in particular, the significant reduction of a so-called turbo lag due to the achievable higher torque in the lower load and in particular speed range of the internal combustion engine. In other words, that in particular when switching from serial exhaust gas turbocharger operation to parallel exhaust gas turbocharger operation, or from switching on a further exhaust gas turbocharger with and after reaching the power point, an early, i.e. high torque of the internal combustion engine is available even at low engine speeds.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine weist diese zumindest zwei unabhängig voneinander ausgebildete Abgaskrümmer auf. Somit kann, sofern der Abgastrakt mehr als einen Abgasturbolader aufweist, jedem Abgasturbolader ein Abgaskrümmer zugeordnet werden, welcher mit Abgas der ihm zugeordneten Zylinder durchströmt wird. Der Abgasturbolader kann in seiner Größe entsprechend angepasst und möglicherweise reduziert ausgelegt werden. Das heißt mit anderen Worten, dass der Turbine ein maximaler Abgasmassenstrom aus nur einem Teil der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird. Zur Erzielung eines bevorzugt hohen Wirkungsgrades des Abgasturboladers kann die Turbine somit kleiner ausgelegt werden, als sie auszuführen wäre bei einer Beaufschlagung mit Abgas aus sämtlichen Abgaskrümmern der Verbrennungskraftmaschine. Auch kann insbesondere bei einem kleineren Abgasturbolader im unteren Last- und/oder Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine ein verbessertes Ansprechverhalten des Abgasturboladers aufgrund eines kleineren Massenträgheitsmomentes seines Laufzeugs erzielt werden.In one embodiment of the internal combustion engine according to the invention, it has at least two independently configured exhaust manifolds. If the exhaust tract has more than one exhaust gas turbocharger, each exhaust gas turbocharger can thus be assigned an exhaust manifold through which exhaust gas flows through the cylinders assigned to it. The size of the exhaust gas turbocharger can be adjusted accordingly and possibly reduced. In other words, this means that the turbine is supplied with a maximum exhaust gas mass flow from only part of the internal combustion engine. to In order to achieve a preferably high efficiency of the exhaust gas turbocharger, the turbine can thus be designed to be smaller than it would have to be when an exhaust gas is applied from all exhaust manifolds of the internal combustion engine. Also, in particular in the case of a smaller exhaust gas turbocharger in the lower load and / or speed range of the internal combustion engine, an improved response behavior of the exhaust gas turbocharger can be achieved on account of a smaller moment of inertia of its running gear.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abgastrakt in einem ersten Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention with an exhaust tract according to the invention in a first embodiment.
Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine
Jeder der beiden Abgaskrümmer
Der Abgastrakt
Die Abgaskrümmer
Zur bedarfsgerechten Beaufschlagung der Abgasreinigungseinheit
Der Abgastrakt
Zur Förderung der gewünschten Luftmenge, insbesondere im unteren Last- und/oder Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine
Die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine
Die Abgasreinigungseinheit
Selbstredend ist die Anzahl der Zylinder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Erste ZylinderbankFirst cylinder bank
- 33
- Zylindercylinder
- 44
- Zweite ZylinderbankSecond cylinder bank
- 55
- Erster AbgaskrümmerFirst exhaust manifold
- 66
- Zweiter AbgaskrümmerSecond exhaust manifold
- 77
- Abgastraktexhaust tract
- 88th
- Auslasskanalexhaust port
- 99
- Erste AbgasleitungFirst exhaust pipe
- 1010
- Zweite AbgasleitungSecond exhaust pipe
- 1111
- Erste TurbineFirst turbine
- 1212
- Erster AbgasturboladerFirst exhaust gas turbocharger
- 1313
- Zweite TurbineSecond turbine
- 1414
- Zweiter AbgasturboladerSecond exhaust gas turbocharger
- 1515
- Erster VerdichterFirst compressor
- 1616
- Zweiter VerdichterSecond compressor
- 1717
- Bypassventilbypass valve
- 1818
- Dritte AbgasleitungThird exhaust pipe
- 1919
- Abgasreinigungseinheitexhaust gas cleaning unit
- 2020
- Heizstufeheating stage
- 2121
- Erste EinmündungFirst confluence
- 2222
- Zweite EinmündungSecond confluence
- 2323
- Dritter VerdichterThird compressor
- 2424
- Ventil Valve
- MM
- Motorengine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10015291 A1 [0004]DE 10015291 A1 [0004]
- DE 102007037087 A1 [0005]DE 102007037087 A1 [0005]
- DE 102009006359 A1 [0005]DE 102009006359 A1 [0005]
- EP 2402576 B1 [0005]EP 2402576 B1 [0005]
- US 2010/0071365 A1 [0006]US 2010/0071365 A1 [0006]
- EP 1640598 A1 [0006]EP 1640598 A1 [0006]
Claims (8)
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10015291A1 (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Daimler Chrysler Ag | Turbocharged V-engine has two different sizes of turbocharger with series operation at low engine speeds and parallel operation at high engine speeds |
EP1640598A1 (en) * | 2004-09-22 | 2006-03-29 | Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company | Supercharged internal combustion engine and method for improving the emission behaviour of an internal combustion engine |
DE102008013777A1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-10-09 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | SCR cold start heating system for a diesel exhaust |
DE102007037087A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Robert Bosch Gmbh | charging |
US20100071365A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-03-25 | Fev Motorentechnik Gmbh | Exhaust gas recirculation system |
DE102009006359A1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-07-29 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for providing two-stage exhaust gas turbocharger and exhaust gas recirculation system of internal combustion engine, has low pressure-exhaust gas recirculation line including value opens in fresh air line upstream to junction of line |
EP2402576B1 (en) * | 2009-02-27 | 2017-03-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Supercharging system for internal combustion engine |
-
2018
- 2018-08-20 DE DE102018120173.7A patent/DE102018120173A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10015291A1 (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Daimler Chrysler Ag | Turbocharged V-engine has two different sizes of turbocharger with series operation at low engine speeds and parallel operation at high engine speeds |
EP1640598A1 (en) * | 2004-09-22 | 2006-03-29 | Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company | Supercharged internal combustion engine and method for improving the emission behaviour of an internal combustion engine |
DE102008013777A1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-10-09 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | SCR cold start heating system for a diesel exhaust |
DE102007037087A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Robert Bosch Gmbh | charging |
US20100071365A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-03-25 | Fev Motorentechnik Gmbh | Exhaust gas recirculation system |
DE102009006359A1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-07-29 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for providing two-stage exhaust gas turbocharger and exhaust gas recirculation system of internal combustion engine, has low pressure-exhaust gas recirculation line including value opens in fresh air line upstream to junction of line |
EP2402576B1 (en) * | 2009-02-27 | 2017-03-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Supercharging system for internal combustion engine |
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Legal Events
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