DE102019120234B4 - Exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine and method for operating such an exhaust gas recirculation arrangement - Google Patents

Exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine and method for operating such an exhaust gas recirculation arrangement Download PDF

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Abstract

Abgasrückführungsanordnung (1) einer Brennkraftmaschine (100), umfassend eine Abgasrückführung (2), wobei in der Abgasrückführung (2) eine Abgasbehandlungsvorrichtung (23) zur Reduzierung von Stickoxiden in durch die Abgasrückführung (2) strömendem Abgas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung (2) eine Kühlerleitung (20) mit einem Abgasrückführungskühler (21) und eine Bypassleitung (22) umfasst, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) in der Bypassleitung (22) angeordnet ist und die Bypassleitung (22) zum Umgehen des Abgasrückführungskühlers (21) parallel zur Kühlerleitung (20) angeordnet ist.Exhaust gas recirculation arrangement (1) of an internal combustion engine (100), comprising an exhaust gas recirculation (2), wherein an exhaust gas treatment device (23) for reducing nitrogen oxides in exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation (2) is arranged, characterized in that the Exhaust gas recirculation (2) comprises a cooler line (20) with an exhaust gas recirculation cooler (21) and a bypass line (22), the exhaust gas treatment device (23) being arranged in the bypass line (22) and the bypass line (22) for bypassing the exhaust gas recirculation cooler (21) is arranged parallel to the cooler line (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführungsanordnung einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Abgasrückführungsanordnung.The present invention relates to an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine and a method for operating such an exhaust gas recirculation system.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Abgase, welche bei der Verbrennung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine entstehen, der Verbrennung erneut zuzuführen. Dabei nehmen die Abgase an der Verbrennung nicht teil. Durch die Rückführung der Abgase wird die Temperatur der Verbrennung gesenkt, was zu einer Minderung der Emissionen von Stickoxiden führt.It is known from the prior art to feed the exhaust gases, which are produced during the combustion of fuel in an internal combustion engine, to the combustion again. The exhaust gases do not take part in the combustion. The recirculation of the exhaust gases lowers the combustion temperature, which leads to a reduction in nitrogen oxide emissions.

Aus der DE 10 2017 100 217 A1 ist eine Motorbaugruppe mit einer Abgasrückführungsanordnung bekannt, die eine erste Abgas-Rückführungsschleife und eine zweite Abgas-Rückführungsschleife aufweist. In der ersten Abgas-Rückführungsschleife sind zwei Rückführungsbehandlungseinrichtungen angeordnet. In der zweiten Abgas-Rückführungsschleife ist eine Rückführungsbehandlungseinrichtung angeordnet.From the DE 10 2017 100 217 A1 an engine assembly is known with an exhaust gas recirculation arrangement having a first exhaust gas recirculation loop and a second exhaust gas recirculation loop. Two recirculation treatment devices are arranged in the first exhaust gas recirculation loop. A recirculation treatment device is arranged in the second exhaust gas recirculation loop.

Den Druckschriften JP H10 196 462 A und US 2006/0137665 A1 sind weitere Beispiele für Abgasrückführungsanordnungen einer jeweiligen Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen.The pamphlets JP H10 196 462 A and U.S. 2006/0137665 A1 further examples of exhaust gas recirculation arrangements of a respective internal combustion engine can be found as known.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasrückführungsanordnung einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, durch welche eine weitere Reduzierung von Stickoxiden, insbesondere während eines Warmlaufs oder Niedriglastbetriebs der Brennkraftmaschine, ermöglicht wird.It is the object of the invention to propose an exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine and a method for operating an exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine, through which a further reduction of nitrogen oxides, in particular during warm-up or low-load operation of the internal combustion engine, is made possible.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche erreicht.This problem is solved by the combination of features of the independent claims.

Insbesondere wird die Lösung dieser Aufgabe durch eine Abgasrückführungsanordnung einer Brennkraftmaschine erreicht, wobei die Abgasrückführungsanordnung eine Abgasrückführung und eine in der Abgasrückführung angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung umfasst. Die Abgasbehandlungsvorrichtung ist eingerichtet, eine Reduzierung von Stickoxiden in dem durch die Abgasrückführung strömenden Abgas zu bewirken.In particular, this object is achieved by an exhaust gas recirculation arrangement of an internal combustion engine, the exhaust gas recirculation arrangement comprising an exhaust gas recirculation and an exhaust gas treatment device arranged in the exhaust gas recirculation. The exhaust gas treatment device is set up to bring about a reduction in nitrogen oxides in the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation.

Gemäß der Erfindung umfasst die Abgasrückführung eine Kühlerleitung mit einem Abgasrückführungskühler und eine Bypassleitung. Die Bypassleitung ist zum Umgehen des Abgasrückführungskühlers parallel zur Kühlerleitung angeordnet. Des Weiteren ist die Abgasbehandlungsvorrichtung in der Bypassleitung angeordnet. Durch die Anordnung der Abgasbehandlungsvorrichtung in der Bypassleitung kann das Abgas ohne aktive Kühlung zurückgeführt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine im Motorwarmlaufbereich oder Niedriglastbereich betrieben wird. In diesen Betriebsmodi der Brennkraftmaschine wird eine Kühlung des Abgases nicht benötigt. Ferner kann somit eine Abgastemperatur eine Temperaturschwelle der Abgasbehandlungsvorrichtung, bei der die Abgasbehandlungsvorrichtung voll funktionsfähig ist, schneller erreichen.According to the invention, the exhaust gas recirculation includes a cooler line with an exhaust gas recirculation cooler and a bypass line. The bypass line is arranged parallel to the cooler line to bypass the exhaust gas recirculation cooler. Furthermore, the exhaust gas treatment device is arranged in the bypass line. By arranging the exhaust gas treatment device in the bypass line, the exhaust gas can be recirculated without active cooling. This is particularly advantageous when the internal combustion engine is being operated in the engine warm-up range or in the low-load range. Cooling of the exhaust gas is not required in these operating modes of the internal combustion engine. Furthermore, an exhaust gas temperature can thus more quickly reach a temperature threshold of the exhaust gas treatment device at which the exhaust gas treatment device is fully functional.

Der Abgasrückführungskühler dient dazu, durch die Kühlerleitung geführtes Abgas zu kühlen.The exhaust gas recirculation cooler is used to cool the exhaust gas that is routed through the cooler line.

Ferner wird die vorgenannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung einer Brennkraftmaschine, insbesondere der zuvor beschriebenen Abgasrückführungsanordnung, gelöst. Dabei wird Abgas aus einem Brennraum der Brennkraftmaschine durch eine Abgasbehandlungsvorrichtung in einer Rückführung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas geführt.Furthermore, the aforementioned object is achieved by a method for operating an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine, in particular the exhaust gas recirculation system described above. In this case, exhaust gas from a combustion chamber of the internal combustion engine is routed through an exhaust gas treatment device in a recirculation system to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas.

Durch die vorgeschlagene Abgasrückführungsanordnung und das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung wird Abgas aus einem Brennzyklus dem neuen Brennzyklus quasi frei von Stickoxiden oder mit reduziertem Stickoxidgehalt zurückgeführt. Dies hat eine Reduzierung der Rohemissionen zur Folge.Through the proposed exhaust gas recirculation arrangement and the proposed method for operating an exhaust gas recirculation arrangement, exhaust gas from a combustion cycle is recirculated to the new combustion cycle virtually free of nitrogen oxides or with a reduced nitrogen oxide content. This results in a reduction in raw emissions.

Die Abgasrückführung verbindet insbesondere einen Abgasbereich mit einem Frischluftbereich der Brennkraftmaschine. Der Abgasbereich kann insbesondere ein Abgaskrümmer oder eine Abgasleitung sein. Der Frischluftbereich ist in vorteilhafter Weise ein Bereich eines Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine, insbesondere ein Ansaugkanal, ein Ansaugkrümmer oder ein Einlasskanal.The exhaust gas recirculation connects in particular an exhaust gas area with a fresh air area of the internal combustion engine. The exhaust gas area can in particular be an exhaust manifold or an exhaust pipe. The fresh air area is advantageously an area of an intake tract of the internal combustion engine, in particular an intake duct, an intake manifold or an intake duct.

Bevorzugt weist die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Katalysator auf.The exhaust gas treatment device preferably has a catalytic converter.

Der Katalysator kann insbesondere eingereicht sein, eine chemische Reduktion von Stickoxiden zu bewirken.In particular, the catalyst can be used to bring about a chemical reduction of nitrogen oxides.

Besonders bevorzugt weist die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und/oder einen SCR-Katalysator auf.The exhaust gas treatment device particularly preferably has a nitrogen oxide storage catalytic converter and/or an SCR catalytic converter.

Ein Stickoxid-Speicherkatalysator entzieht dem Abgas die Stickoxide und lagert sie ein, bis seine Aufnahmekapazität erreicht ist. Zu seiner Regeneration stellt die Steuerung der Brennkraftmaschine ein fettes Verbrennungsgemisch mit mehr Kraftstoff ein. Dadurch werden die gespeicherten Stickoxide in die neutralen Komponenten „Stickstoff“, „Wasser“ und „Kohlendioxid“ umgewandelt und der Stickoxid-Speicherkatalysator nimmt seine Arbeit von Neuem auf.A nitrogen oxide storage catalytic converter extracts the nitrogen oxides from the exhaust gas and stores them until its absorption capacity is reached. To regenerate it, the internal combustion engine control adjusts a rich combustion mixture with more fuel. This will restore the saved Nitrogen oxides are converted into the neutral components "nitrogen", "water" and "carbon dioxide" and the nitrogen oxide storage catalytic converter starts working again.

Ein SCR-Katalysator wird gemäß dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion betrieben. Dabei werden die Stickoxid-Emissionen durch Zugabe eines Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung, abgebaut. Das Reduktionsmittel wird bedarfsgerecht in den Abgasstrom eingesprüht und wandelt im SCR-Katalysator die Stickoxid-Emissionen in die neutralen Komponenten „Stickstoff“, „Wasser“ und „Kohlendioxid“ um.An SCR catalytic converter is operated according to the principle of selective catalytic reduction. The nitrogen oxide emissions are reduced by adding a reducing agent, in particular a urea solution. The reducing agent is sprayed into the exhaust flow as required and converts the nitrogen oxide emissions into the neutral components "nitrogen", "water" and "carbon dioxide" in the SCR catalytic converter.

Vorzugsweise umfasst die Abgasrückführung ferner eine erste Leitung und eine zweite Leitung. Die erste Leitung ist mit dem Abgasbereich der Brennkraftmaschine verbindbar. Ferner ist die erste Leitung mit der Bypassleitung und der Kühlerleitung verbunden. Die zweite Leitung ist entsprechend mit der Bypassleitung und der Kühlerleitung verbunden und mit dem Frischluftbereich der Brennkraftmaschine verbindbar.Preferably, the exhaust gas recirculation also includes a first line and a second line. The first line can be connected to the exhaust gas area of the internal combustion engine. Furthermore, the first line is connected to the bypass line and the cooler line. The second line is correspondingly connected to the bypass line and the cooler line and can be connected to the fresh air area of the internal combustion engine.

Ferner umfasst die Abgasrückführungsanordnung bevorzugt ein Abgasrückführungsventil zum Steuern einer Abgasmenge in der Abgasrückführung der Abgasrückführungsanordnung und/oder ein Kühlerbypassventil zum selektiven Leiten des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung. Dadurch kann unabhängig vom Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine Verminderung der Emissionen von Stickoxiden erzielt werden.Furthermore, the exhaust gas recirculation arrangement preferably comprises an exhaust gas recirculation valve for controlling an exhaust gas quantity in the exhaust gas recirculation of the exhaust gas recirculation arrangement and/or a cooler bypass valve for selectively conducting the exhaust gas through the exhaust gas treatment device. As a result, a reduction in the emissions of nitrogen oxides can be achieved independently of the operating range of the internal combustion engine.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer zuvor beschriebenen Abgasrückführungsanordnung.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation arrangement as described above.

In vorteilhafter Weise weist die Brennkraftmaschine ferner eine Turboladervorrichtung mit mindestens einer Turbine auf. Hierbei ist die Abgasrückführung bzw. die Bypassleitung mit der Abgasbehandlungsvorrichtung in einer Strömungsrichtung des Abgases aus einem Brennraum der Brennkraftmaschine vor der Turbine angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich eine Entnahmestelle zum Entnehmen von Abgas aus einem Abgasbereich der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Abgases vorzugsweise vor der Turbine. Somit erreicht das Abgas die Abgasbehandlungsvorrichtung mit einer wesentlich höheren Temperatur im Vergleich zu der Temperatur, mit der das Abgas eine nach der Turbine angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung erreichen würde. Somit kann eine Temperaturschwelle der Abgasbehandlungsvorrichtung, bei der die Abgasbehandlungsvorrichtung voll funktionsfähig ist, schneller erreicht werden.The internal combustion engine advantageously also has a turbocharger device with at least one turbine. In this case, the exhaust gas recirculation or the bypass line with the exhaust gas treatment device is arranged in front of the turbine in a flow direction of the exhaust gas from a combustion chamber of the internal combustion engine. In other words, an extraction point for extracting exhaust gas from an exhaust gas region of the internal combustion engine is preferably located in front of the turbine in the direction of flow of the exhaust gas. Thus, the exhaust gas arrives at the exhaust treatment device at a substantially higher temperature compared to the temperature at which the exhaust gas would reach a post-turbine exhaust treatment device. A temperature threshold of the exhaust gas treatment device at which the exhaust gas treatment device is fully functional can thus be reached more quickly.

Insbesondere wenn die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Stickoxidspeicherkatalysator und/oder einen SCR-katalysator aufweist, werden diese, vor allem im Warmlauf der Brennkraftmaschine, aufgrund der höheren Temperatur des Abgases früher aktiviert.In particular, if the exhaust gas treatment device has a nitrogen oxide storage catalytic converter and/or an SCR catalytic converter, these are activated earlier, especially when the internal combustion engine is warming up, due to the higher temperature of the exhaust gas.

Insbesondere ist die Abgasrückführung unmittelbar an einer Abgasleitung oder einem Abgaskrümmer angeordnet.In particular, the exhaust gas recirculation is arranged directly on an exhaust pipe or an exhaust manifold.

Vorzugsweise findet das Führen des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung bei einem Warmlaufbetrieb oder Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine statt. Eine Brennkraftmaschine wird insbesondere in einem Warmlaufbereich betrieben, wenn diese eine Temperatur bis 80 Grad bis 90 Grad Celsius aufweist.The exhaust gas is preferably routed through the exhaust gas treatment device during warm-up operation or low-load operation of the internal combustion engine. An internal combustion engine is operated in particular in a warm-up range when it has a temperature of up to 80 degrees to 90 degrees Celsius.

Der Niedriglastbetrieb ist insbesondere der Betrieb in dem unteren Drittel der maximal möglichen Last der Brennkraftmaschine bei der jeweiligen Drehzahl.Low-load operation is, in particular, operation in the lower third of the maximum possible load on the internal combustion engine at the respective speed.

Ferner bevorzugt wird maximal 60% des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung geführt.Further preferably, a maximum of 60% of the exhaust gas is routed through the exhaust gas treatment device.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und 1. Es zeigt:

  • 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Further details, features and advantages of the invention result from the following description and 1 . It shows:
  • 1 an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation arrangement according to a preferred embodiment of the present invention.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Abgasrückführungsanordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.Below, with reference to 1 an exhaust gas recirculation system 1 according to a preferred embodiment of the present invention is described in detail.

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 100 mit einer Mehrzahl von Brennräumen 101, einem Frischluftbereich 102 und einem Abgasbereich 103. Die Brennkraftmaschine 100 wird insbesondere mit Diesel betrieben. 1 shows schematically an internal combustion engine 100 with a plurality of combustion chambers 101, a fresh air area 102 and an exhaust gas area 103. The internal combustion engine 100 is operated in particular with diesel.

Der Frischluftbereich 102 umfasst insbesondere einen Ansaugkrümmer 106, über welchen Frischluft den Brennräumen 101 zugeführt werden kann. Der Abgasbereich 103 umfasst entsprechend einen Abgaskrümmer 107, durch den bei der Verbrennung entstandenes Abgas abgeführt werden kann.The fresh air area 102 includes in particular an intake manifold 106 via which fresh air can be supplied to the combustion chambers 101 . The exhaust gas area 103 accordingly comprises an exhaust gas manifold 107 through which the exhaust gas produced during the combustion can be discharged.

In den Einlasskanälen des Ansaugkrümmers 106 ist insbesondere eine Vielzahl von Drallklappen 104, insbesondere eine Drallklappe 104 pro Zylinder bzw. Brennraum 101, vorgesehen. Die Drallklappen 104 sind eingerichtet, einen Wirbel entlang der entsprechenden Zylinderachse zu erzeugen, um damit eine Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei niedrigen Drehzahlen zu verbessern. Die bessere Durchmischung verringert den Verbrauch und den Schadstoffausstoß.A plurality of swirl flaps 104, in particular one swirl flap 104 per cylinder or combustion chamber 101, is provided in the intake ducts of intake manifold 106. The swirl flaps 104 are configured to create a vortex along the ent to generate speaking cylinder axis in order to improve the mixing of the fuel-air mixture at low speeds. Better mixing reduces fuel consumption and pollutant emissions.

Der Frischluftbereich 102 umfasst ferner einen Ansaugkanal 108, in dem eine Drosselklappe 105 angeordnet ist.The fresh air area 102 also includes an intake duct 108 in which a throttle valve 105 is arranged.

Die Brennkraftmaschine 100 umfasst hier eine Turboladervorrichtung 109, welche einen ersten Turbolader 110 und einen zweiten Turbolader 120 aufweist. Allerdings kann die Erfindung auch an einer Brennkraftmaschine 100 mit einfacher Aufladung oder ohne Aufladung zur Anwendung kommen.The internal combustion engine 100 here includes a turbocharger device 109 which has a first turbocharger 110 and a second turbocharger 120 . However, the invention can also be applied to an internal combustion engine 100 with simple supercharging or without supercharging.

Der erste Turbolader 110, der einen ersten Verdichter 111 und eine damit mechanisch verbundene erste Turbine 112 aufweist, bildet eine Hochdruckstufe der Aufladung der Brennkraftmaschine 100. Insbesondere ist die erste Turbine 112 (Hochdruckturbine) eine variable Turbine.The first turbocharger 110, which has a first compressor 111 and a first turbine 112 mechanically connected thereto, forms a high-pressure stage of the supercharging of the internal combustion engine 100. In particular, the first turbine 112 (high-pressure turbine) is a variable turbine.

Der zweite Turbolader 120, der entsprechend einen zweiten Verdichter 121 und eine damit mechanisch verbundene zweite Turbine 122 aufweist, bildet eine Niederdruckstufe der Aufladung der Brennkraftmaschine 100. Insbesondere ist die zweite Turbine 122 (Niederdruckturbine) als variable Turbine ausgebildet.The second turbocharger 120, which accordingly has a second compressor 121 and a second turbine 122 mechanically connected thereto, forms a low-pressure stage of the supercharging of the internal combustion engine 100. In particular, the second turbine 122 (low-pressure turbine) is designed as a variable turbine.

Es ist aber auch möglich, dass die Brennkraftmaschine nur einen Turbolader aufweist. In diesem Fall erfolgt die Aufladung nur in einer Stufe.However, it is also possible for the internal combustion engine to have only one turbocharger. In this case, charging occurs in only one stage.

An einer Verdichterbypassleitung 116 ist ein Verdichterbypassventil 115 zum Umgehen des ersten Verdichters 111 angeordnet. Weiterhin ist zum Umgehen der ersten Turbine 112 ein Turbinenbypassventil 113 in einer Turbinenbypassleitung 114 angeordnet.A compressor bypass valve 115 for bypassing the first compressor 111 is arranged on a compressor bypass line 116 . Furthermore, a turbine bypass valve 113 is arranged in a turbine bypass line 114 to bypass the first turbine 112 .

Um die verdichtete Frischluft zu kühlen, ist in Strömungsrichtung der Luft nach dem ersten Verdichter 111 ein Ladeluftkühler 117 im Ansaugkanal vorgesehen.In order to cool the compressed fresh air, an intercooler 117 is provided in the intake duct after the first compressor 111 in the flow direction of the air.

Die Abgasrückführungsanordnung 1 der Brennkraftmaschine 100 weist eine Abgasrückführung 2 auf, die den Abgasbereich 103 mit dem Frischluftbereich 102 der Brennkraftmaschine 100 verbindet. Die Abgasrückführung 2 umfasst eine Kühlerleitung 20, in der ein Abgasrückführungskühler 21 angeordnet ist, und eine Bypassleitung 22 zum Umgehen des Abgasrückführungskühlers 21. Dazu ist die Bypassleitung 22 parallel zur Kühlerleitung 20 angeordnet.The exhaust gas recirculation arrangement 1 of the internal combustion engine 100 has an exhaust gas recirculation system 2 which connects the exhaust gas area 103 to the fresh air area 102 of the internal combustion engine 100 . The exhaust gas recirculation 2 includes a cooler line 20 in which an exhaust gas recirculation cooler 21 is arranged, and a bypass line 22 for bypassing the exhaust gas recirculation cooler 21. For this purpose, the bypass line 22 is arranged parallel to the cooler line 20.

In der Abgasrückführung 2 ist erfindungsgemäß eine Abgasbehandlungsvorrichtung 23 zur Reduzierung von Stickoxiden in durch die Abgasrückführung 2 strömendem Abgas vorgesehen.According to the invention, an exhaust gas treatment device 23 for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation system 2 is provided in the exhaust gas recirculation system 2 .

Insbesondere ist die Abgasbehandlungsvorrichtung 23 in der Bypassleitung 22 der Abgasrückführung 2 angeordnet.In particular, the exhaust gas treatment device 23 is arranged in the bypass line 22 of the exhaust gas recirculation system 2 .

Die Abgasbehandlungsvorrichtung 23 weist insbesondere einen Stickoxid-Speicherkatalysator und/oder einen SCR-Katalysator auf.The exhaust gas treatment device 23 has in particular a nitrogen oxide storage catalytic converter and/or an SCR catalytic converter.

Ferner umfasst die Abgasrückführung 2 eine erste Leitung 24 und eine zweite Leitung 25 auf. Die erste Leitung 24 ist über ein Kühlerbypassventil 26 mit der Bypassleitung 22 und der Kühlerleitung 20 verbunden. Durch das Kühlerbypassventil 26 kann Abgas durch die Abgasbehandlungsvorrichtung 23 geleitet werden.Furthermore, the exhaust gas recirculation 2 includes a first line 24 and a second line 25 . The first line 24 is connected to the bypass line 22 and the cooler line 20 via a cooler bypass valve 26 . Exhaust gas may be routed through exhaust gas treatment device 23 through cooler bypass valve 26 .

Ferner kommuniziert die erste Leitung 24 über ein Abgasrückführungsventil 27 mit dem Abgasbereich 103 der Brennkraftmaschine 100. Insbesondere ist die erste Leitung 24 mit dem Abgaskrümmer 107 direkt verbunden. Durch das Abgasrückführungsventil 27 kann eine Abgasmenge in der Rückführung 2 der Abgasrückführungsanordnung 1 gesteuert werden.Furthermore, the first line 24 communicates via an exhaust gas recirculation valve 27 with the exhaust gas region 103 of the internal combustion engine 100. In particular, the first line 24 is directly connected to the exhaust manifold 107. A quantity of exhaust gas in the recirculation system 2 of the exhaust gas recirculation arrangement 1 can be controlled by the exhaust gas recirculation valve 27 .

Das Abgasrückführungsventil 27 ist stromauf des Kühlerbypassventils 26 angeordnet.The exhaust gas recirculation valve 27 is arranged upstream of the cooler bypass valve 26 .

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Abgasrückführung 2, insbesondere die erste Leitung 24 und die Bypassleitung 22 bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgases vor der ersten Turbine 112 angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich die Entnahmestelle zum Entnehmen von Abgas aus dem Abgasbereich 103 der Brennkraftmaschine 100 in Strömungsrichtung des Abgases vor der ersten Turbine 112. Somit wird das Abgas direkt aus dem Abgaskrümmer 107 in die Abgasrückführung 2 geleitet und weist dadurch eine wesentlich höhere Temperatur auf im Vergleich zum Abgas, welches durch die erste Turbine 2 geleitet wird. Somit kann die Abgasbehandlungsvorrichtung 23 früher aktiviert werden, da die Temperatur des Abgases schneller eine Temperaturschwelle der Abgasbehandlungsvorrichtung 23 erreicht bzw. überschreitet, bei der die volle Funktionalität der Abgasbehandlungsvorrichtung 23 erreicht wird.How out 1 As can be seen, the exhaust gas recirculation system 2, in particular the first line 24 and the bypass line 22, is arranged in front of the first turbine 112 with respect to a flow direction of the exhaust gas. In other words, the extraction point for extracting exhaust gas from the exhaust gas region 103 of the internal combustion engine 100 is in the direction of flow of the exhaust gas in front of the first turbine 112. The exhaust gas is thus routed directly from the exhaust gas manifold 107 into the exhaust gas recirculation system 2 and is therefore at a significantly higher temperature compared to the exhaust gas which is passed through the first turbine 2. The exhaust gas treatment device 23 can thus be activated earlier, since the temperature of the exhaust gas more quickly reaches or exceeds a temperature threshold of the exhaust gas treatment device 23 at which the full functionality of the exhaust gas treatment device 23 is achieved.

Das durch die Abgasbehandlungsvorrichtung 23 behandelte Abgas erreicht die Brennräume 101 quasi frei von Stickoxiden, was zu einer starken Reduzierung der Rohemissionen führt.The exhaust gas treated by the exhaust gas treatment device 23 reaches the combustion chambers 101 virtually free of nitrogen oxides, which leads to a strong reduction in raw emissions.

Abgas wird durch die Bypassleitung 22 insbesondere während eines Motorwarmlaufs bzw. Niedriglastbetriebs der Brennkraftmaschine 100 geleitet.Exhaust gas is discharged through the bypass line 22, in particular during engine warm-up or Low-load operation of the internal combustion engine 100 passed.

Da das Abgas direkt aus dem Abgaskrümmer 107 in Richtung der Abgasbehandlungsvorrichtung 23 geleitet wird, wird die Temperaturschwelle der Abgasbehandlungsvorrichtung 23 auch in diesen Betriebsmodi der Brennkraftmaschine 100 relativ schnell erreicht.Since the exhaust gas is routed directly from the exhaust manifold 107 in the direction of the exhaust gas treatment device 23, the temperature threshold of the exhaust gas treatment device 23 is also reached relatively quickly in these operating modes of the internal combustion engine 100.

Dadurch können die Rohemissionen auch im Warmlaufbereich bzw. im Niedriglastbereich der Brennkraftmaschine 100 stark abgesenkt werden. Somit können die sich stetig verschärfenden, gesetzlichen Emissionsvorgaben erzielt werden.As a result, the raw emissions can also be greatly reduced in the warm-up range or in the low-load range of internal combustion engine 100 . In this way, the constantly tightening legal emission requirements can be met.

BezugszeichenlisteReference List

11
Abgasrückführungsanordnungexhaust gas recirculation arrangement
22
Abgasrückführungexhaust gas recirculation
2020
Kühlerleitungcooler line
2121
Abgasrückführungskühlerexhaust gas recirculation cooler
2222
Bypassleitungbypass line
2323
Abgasbehandlungsvorrichtungexhaust treatment device
2424
erste Leitungfirst line
2525
zweite Leitungsecond line
2626
Kühlerbypassventilcooler bypass valve
2727
Abgasrückführungsventilexhaust gas recirculation valve
100100
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
101101
Brennraumcombustion chamber
102102
Frischluftbereichfresh air area
103103
Abgasbereichexhaust area
104104
Drallklappeswirl flap
105105
Drosselklappethrottle
106106
Ansaugkrümmerintake manifold
107107
Abgaskrümmerexhaust manifold
108108
Ansaugkanalintake duct
109109
Turboladervorrichtungturbocharger device
110110
erster Turboladerfirst turbocharger
111111
erster Verdichterfirst compressor
112112
erste Turbinefirst turbine
113113
Turbinenbypassventilturbine bypass valve
114114
Turbinenbypassleitungturbine bypass line
115115
Verdichterbypassventilcompressor bypass valve
116116
Verdichterbypassleitungcompressor bypass line
117117
Ladeluftkühlerintercooler
120120
zweiter Turboladersecond turbocharger
121121
zweiter Verdichtersecond compressor
122122
zweite Turbinesecond turbine

Claims (8)

Abgasrückführungsanordnung (1) einer Brennkraftmaschine (100), umfassend eine Abgasrückführung (2), wobei in der Abgasrückführung (2) eine Abgasbehandlungsvorrichtung (23) zur Reduzierung von Stickoxiden in durch die Abgasrückführung (2) strömendem Abgas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung (2) eine Kühlerleitung (20) mit einem Abgasrückführungskühler (21) und eine Bypassleitung (22) umfasst, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) in der Bypassleitung (22) angeordnet ist und die Bypassleitung (22) zum Umgehen des Abgasrückführungskühlers (21) parallel zur Kühlerleitung (20) angeordnet ist.Exhaust gas recirculation arrangement (1) of an internal combustion engine (100), comprising an exhaust gas recirculation (2), wherein an exhaust gas treatment device (23) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation (2) is arranged, characterized in that the Exhaust gas recirculation (2) comprises a cooler line (20) with an exhaust gas recirculation cooler (21) and a bypass line (22), the exhaust gas treatment device (23) being arranged in the bypass line (22) and the bypass line (22) for bypassing the exhaust gas recirculation cooler (21) is arranged parallel to the cooler line (20). Abgasrückführungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) einen Stickoxid-Speicherkatalysator und/oder einen SCR-Katalysator aufweist.Exhaust gas recirculation arrangement (1) after claim 1 , wherein the exhaust gas treatment device (23) has a nitrogen oxide storage catalyst and / or an SCR catalyst. Abgasrückführungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein Abgasrückführungsventil (27) zum Steuern einer Abgasmenge in der Abgasrückführung (2) und/oder ein Kühlerbypassventil (26) zum selektiven Leiten des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung (23).Exhaust gas recirculation arrangement (1) according to one of the preceding claims, further comprising an exhaust gas recirculation valve (27) for controlling an exhaust gas quantity in the exhaust gas recirculation (2) and/or a cooler bypass valve (26) for selectively directing the exhaust gas through the exhaust gas treatment device (23). Brennkraftmaschine (100), umfassend eine Abgasrückführungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.Internal combustion engine (100) comprising an exhaust gas recirculation arrangement (1) according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 4, umfassend ferner eine Turboladervorrichtung (109) mit mindestens einer Turbine (112, 122), wobei die Abgasrückführung (2) bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgases vor der Turbine (112, 122) angeordnet ist.Internal combustion engine (100) after claim 4 Further comprising a turbocharger device (109) with at least one turbine (112, 122), wherein the exhaust gas recirculation (2) is arranged in front of the turbine (112, 122) with respect to a flow direction of the exhaust gas. Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Abgas aus einem Brennraum (101) einer Brennkraftmaschine (100) durch die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) in einer Abgasrückführung (2) zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas geführt wird.Method for operating an exhaust gas recirculation arrangement (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein exhaust gas from a combustion chamber (101) of an internal combustion engine (100) through the exhaust gas treatment device (23) in an exhaust gas recirculation system (2) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas is guided. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Führen des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) bei einem Warmlaufbereich oder Niedriglastbereich der Brennkraftmaschine (100) stattfindet.procedure after claim 6 , wherein the routing of the exhaust gas through the exhaust gas treatment device (23) takes place in a warm-up range or low load range of the internal combustion engine (100). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei während eines Brennzyklus maximal 60% des Volumens des Abgases durch die Abgasbehandlungsvorrichtung (23) geführt wird.procedure after claim 6 or 7 , wherein a maximum of 60% of the volume of the exhaust gas is passed through the exhaust gas treatment device (23) during a combustion cycle.
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JP H10- 196 462 A (Maschinenübersetzung), Espacenet [online] EPO [abgerufen am 03.03.2020]

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