DE102020208987A1 - Brennkraftmaschine mit zwei Abgasrückführleitungen und einem Abgas-Abgas-Wärmetauscher - Google Patents

Brennkraftmaschine mit zwei Abgasrückführleitungen und einem Abgas-Abgas-Wärmetauscher Download PDF

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Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen Verbrennungsmotor 1, einen Frischgasstrang 5, einen Abgasgasstrang 11 und eine erste Abgasrückführleitung 20 sowie eine zweite Abgasrückführleitung 21, die jeweils aus dem Abgasstrang 11 abzweigen und die in den Frischgasstrang 5 münden, aufweist. Die zweite Abgasrückführleitung 21 integriert dabei eine erste Wärmetauschseite eines Wärmetauschers 18, dessen zweite Wärmetauschseite in den Abgasstrang 11 stromauf des Abzweigs der zweiten Abgasrückführleitung 21 integriert ist. Mittels einer solchen Brennkraftmaschine ist es möglich, Abgas, das in den Verbrennungsmotor 1 zurückgeführt werden soll und das dazu in den Frischgasstrang 5 überführt wird, bedarfsweise, durch ein Führen über die zweite Abgasrückführleitung 21, mittels des Wärmetauschers 18 unter Nutzung von Abwärme von Abgas, das den Abgasstrang an einer relativ nah an dem Verbrennungsmotor 1 gelegenen Stelle durchströmt und dadurch eine noch relativ hohe Temperatur aufweist, aufzuwärmen. Dadurch kann verhindert werden, dass dieses rückzuführende Abgas in relevanter Menge ausgefallenes Kondensat umfasst, das zu einer Beschädigung von stromauf der Mündung der zweiten Abgasrückführleitung 21 in den Frischgasstrang 5 integrierten Komponenten, insbesondere einem Frischgasverdichter 8, führen könnte.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor, einem Frischgasstrang zum Zuführen von Frischgas zu dem Verbrennungsmotor, einem Abgasstrang zum Abführen von Abgas von dem Verbrennungsmotor und einer ersten Abgasrückführleitung sowie einer zweiten Abgasrückführleitung, die jeweils aus dem Abgasstrang abzweigen und in den Frischgasstrang münden.
  • Bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer solchen mit einem als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor, dient eine Abgasrückführung primär einem Geringhalten des Anteils an Stickoxiden im Abgas, indem durch das rückgeführte Abgas die Anteile des jeweils in einem Arbeitstakt in den Brennräumen umsetzbaren Sauerstoffs und damit die Brennraumtemperaturen relativ gering gehalten werden. Dabei wird einerseits zwischen einer internen Abgasrückführung, bei der Abgase gezielt innerhalb der Brennräume zurückgehalten oder unmittelbar nach dem Ausstoßen wieder zurückgeführt werden (möglich sowohl auf der Abgas- als auch auf der Ansaugseite), und einer externen Abgasrückführung, bei der eine Rückführung von Abgas aus dem Abgasstrang in den Frischgasstrang über mindestens eine entsprechende Abgasrückführleitung erfolgt, unterschieden. Eine externe Abgasrückführung wird bei mittels Abgasturboladern aufgeladenen Brennkraftmaschinen weiterhin noch in eine Hochdruck-Abgasrückführung, eine Niederdruck-Abgasrückführung oder in eine diagonale Abgasrückführung unterschieden. Bei einer Hochdruck-Abgasrückführung zweigt die dazugehörige Abgasrückführleitung stromauf der Abgasturbine des Abgasturboladers aus dem Abgasstrang ab und mündet stromab des Frischgasverdichters des Abgasturboladers in den Frischgasstrang. Bei einer Niederdruck-Abgasrückführung zweigt die Abgasrückführleitung dagegen stromab der Abgasturbine aus dem Abgasstrang ab und mündet stromauf des Frischgasverdichters in den Frischgasstrang. Bei einer diagonalen Abgasrückführung zweigt die Abgasrückführleitung stromauf der Abgasturbine aus dem Abgasstrang ab und mündet stromauf des Frischgasverdichters in den Frischgasstrang.
  • Besonders relevant kann eine Abgasrückführung nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine, bei der diese ausgehend von einer relativ niedrigen und insbesondere im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur betrieben wird (Warmlaufphase), sein, weil dann in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierte Abgasnachbehandlungskomponenten, die einer Reduzierung von Stickoxiden in dem Abgas dienen (insbesondere Stickoxid-Speicherkatalysatoren und SCR-Katalysatoren), noch keine oder zumindest eine noch verringerte Wirksamkeit aufweisen. Gleichzeitig ist jedoch eine Abgasrückführung nach einem solchen Kaltstart nicht oder nur unter Inkaufnahme von möglichen Problemen durchführbar, weil einerseits das von dem Verbrennungsmotor ausgestoßene Abgas üblicherweise eine relativ niedrige Temperatur aufweist und gleichzeitig der Abgasstrang sowie die Abgasrückführleitung, ebenso wie Kühlmittel, das zur Kühlung des Abgases einen in die Abgasrückführleitung integrierten Abgaskühler durchströmt, ebenfalls relativ niedrige Temperaturen aufweisen. Dies kann dazu führen, dass aus dem rückzuführenden Abgas Kondensat, hauptsächlich in Form von Wasser, gegebenenfalls in Kombination mit Kohlenwasserstoffen und Partikeln, ausfällt. Die so entstehenden Wassertropfen, die dann von dem rückzuführenden Abgas mitgetragen werden, können zu einer Beschädigung von nachgelagerten Komponenten des Abgasrückführsystems und des Frischgasstrangs bis hin zu einem Wasserschlag und damit zu einem kapitalen Schaden des Verbrennungsmotors führen. Bei der Ausgestaltung des Abgasrückführsystems zur Realisierung einer Niederdruck-Abgasrückführung oder einer diagonalen Abgasrückführung besteht die Gefahr einer Beschädigung insbesondere für das Laufrad des Frischgasverdichters.
  • Zur Realisierung eines ausreichenden Schutzes für die entsprechenden Komponenten wird daher üblicherweise eine Niederdruck-Abgasrückführung oder eine diagonale Abgasrückführung unmittelbar nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine und damit zumindest in einer ersten Phase während eines Warmlaufbetriebs einer Brennkraftmaschine nicht durchgeführt. Während dieser Phase kann eine solche Brennkraftmaschine daher relativ hohe Stickoxidrohemissionen aufweisen.
  • Die DE 10 2018 111 698 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung, wobei in die dazugehörige Abgasrückführleitung ein Abgaskühler sowie, stromab davon, ein Wasserabscheider integriert sind. Aus dem Wasserabscheider geht eine Abführleitung ab, die zu einem Wassereinspritzsystem führt, mittels dessen in dem Wasserabscheider abgeschiedenes Kondensat in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht werden kann, um eine Leistungssteigerung für die Brennkraftmaschine zu realisieren. Stromab des Wasserabscheiders geht aus der Abgasrückführleitung zudem eine Rezirkulationsleitung ab, die stromab des Abzweigs der Abgasrückführleitung in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine mündet. Dadurch wird ermöglicht, Abgas über denjenigen Abschnitt der Abgasrückführleitung, der den Abgaskühler sowie den Wasserabscheider integriert, und anschließend über die Rezirkulationsleitung zu führen, um Kondensat für die Wassereinspritzung zu generieren, auch wenn keine Abgasrückführung, d.h. kein Überführen von Abgas in den Frischgasstrang vorgesehen ist.
  • Die DE 10 2007 054 227 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem zur Durchführung einer Hochdruck-Abgasrückführung, wobei die dazugehörige Abgasrückführleitung in einem Abschnitt in zwei Teilstränge aufgeteilt ist, in die jeweils ein Abgaskühler integriert ist. Aus einem Frischgasstrang der Brennkraftmaschine kann ein Teilstrom des Frischgases abgezweigt und, nach einer Verdichtung, entweder über eine zusätzliche Frischgasleitung in den Verbrennungsmotor eingeleitet oder über den Abgaskühler eines ersten der Teilstränge der Abgasrückführleitung geführt werden. Ein Einleiten des Teilstroms in den Verbrennungsmotor ist in einer ersten Betriebsphase nach einem Betriebsstart der Brennkraftmaschine vorgesehen, wodurch eine Beschleunigungshilfe realisiert werden soll. Ein Führen des Teilstroms über den Abgaskühler erfolgt dagegen nach der Startphase, wodurch einerseits eine Kühlung des über den ersten Teilstrang geführten Abgases und andererseits eine Aufheizen des Teilstroms des Frischgases realisiert werden kann, wobei dieses Frischgas anschließend stromauf einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eingeleitet wird, wodurch die Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung hoch gehalten werden soll.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine möglichst kurzfristig, d.h. möglichst schnell, und vorzugsweise unmittelbar nach einem Kaltstart eine externe Abgasrückführung durchzuführen, wobei die Gefahr einer Beschädigung von Komponenten der Brennkraftmaschine durch ausgefallenes Kondensat minimiert sein soll.
  • Diese Aufgabe ist bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang zum Zuführen von Frischgas zu dem Verbrennungsmotor, einen Abgasgasstrang zum Abführen von Abgas von dem Verbrennungsmotor und eine erste Abgasrückführleitung sowie eine zweite Abgasrückführleitung, die jeweils aus dem Abgasstrang abzweigen und die in den Frischgasstrang münden, aufweist. Die zweite Abgasrückführleitung integriert dabei eine erste Wärmetauschseite eines Wärmetauschers, dessen zweite Wärmetauschseite in den Abgasstrang stromauf des Abzweigs der zweiten Abgasrückführleitung integriert ist. Die erste Abgasrückführleitung schließt diesen Wärmetauscher dagegen vorzugsweise aus. Eine Verteilung von Abgas auf die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung und/oder eine Einstellung eines Massenstroms von Abgas über die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung ist vorzugsweise mittels einer Abgasverteilvorrichtung, insbesondere in Form von jeweils einem in die Abgasrückführleitungen integrierten Abgasrückführventil, möglich. Dabei kann vorgesehen sein, Abgas ausschließlich über die erste Abgasrückführleitung oder die zweite Abgasrückführleitung zu führen. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass eine variable Verteilung von Abgas auf die erste Abgasrückführleitung und die zweite Abgasrückführleitung mittels der Abgasgasverteilvorrichtung durchführbar ist. Eine Verteilung des rückzuführenden Abgases auf die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung kann dabei insbesondere in Abhängigkeit einer definiert einzustellenden Temperatur des (insgesamt) in den Frischgasstrang einzuleitenden Abgases oder des dieses Abgas umfassenden Frischgases, beispielsweise unmittelbar stromauf eines vorzugsweise vorgesehenen, in den Frischgasstrang integrierten Frischgasverdichters, erfolgen.
  • Mittels einer solchen Brennkraftmaschine ist es möglich, Abgas, das in den Verbrennungsmotor zurückgeführt werden soll und das dazu in den Frischgasstrang überführt wird, bedarfsweise, durch ein Führen über die zweite Abgasrückführleitung, mittels des Wärmetauschers unter Nutzung von Abwärme von Abgas, das den Abgasstrang an einer relativ nah an dem Verbrennungsmotor gelegenen Stelle durchströmt und dadurch eine noch relativ hohe Temperatur aufweist, aufzuwärmen. Dadurch kann verhindert werden, dass dieses rückzuführende Abgas in relevanter Menge ausgefallenes Kondensat umfasst, das zu einer Beschädigung von stromauf der Mündung der zweiten Abgasrückführleitung in den Frischgasstrang integrierten Komponenten, insbesondere des Frischgasverdichters, oder auch des Verbrennungsmotors durch Wasserschlag führen könnte.
  • Eine solche Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine ermöglicht daher die Durchführung einer Abgasrückführung auch (zumindest zeitweise) während einer Warmlaufphase, d.h. in der Betriebsphase, die zwischen einem Kaltstart der Brennkraftmaschine und dem Erreichen eines definierten Betriebstemperaturbereichs liegt, und insbesondere unmittelbar nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, da durch das Erwärmen des rückzuführenden Abgases, das während der Warmlaufphase üblicherweise eine relativ niedrige Temperatur aufweist, mittels des Wärmetauschers Kondensat, das in diesem Abgas bereits ausgefallen ist, wieder verdampft oder zumindest ein erneutes oder zusätzliches Ausfallen von Kondensat in dem Abgas verhindert werden kann. Ein Verdampfen von bereits ausgefallenem Kondensat mittels des Wärmetauschers kann dabei beispielsweise dadurch gefördert werden, dass in diesen Mittel zur gegebenenfalls mehrfachen Umlenkung der Abgasströmung und/oder zumindest ein Abscheideraum zur Abscheidung des Kondensats, wodurch eine für ein Verdampfen ausreichend lange Verweildauer für das Kondensat in dem Wärmetauscher realisiert werden kann, integriert sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sieht demnach vor, dass zumindest zeitweise während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig (d.h. nicht auch über die erste Abgasrückführleitung) über die zweite Abgasrückführleitung in den Frischgasstrang eingeleitet wird.
  • Während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine (d.h. mit innerhalb des Betriebstemperaturbereichs liegender Betriebstemperatur) kann dagegen vorgesehen sein, dass zumindest zeitweise Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig (d.h. nicht auch über die zweite Abgasrückführleitung) über die erste Abgasrückführleitung in den Frischgasstrang eingeleitet wird. Während eines Normalbetriebs soll daher zumindest teilweise und vorzugsweise ausschließlich Abgas in den Frischgasstrang eingeleitet werden, das nicht in dem Wärmetauscher erwärmt wurde. Vorzugsweise ist dabei sogar vorgesehen, dass dieses rückzuführende Abgas gekühlt wird, so dass in die erste Abgasrückführleitung ein Abgaskühler integriert ist. Alternativ oder ergänzend kann in die erste Abgasrückführleitung auch ein Kondensatabscheider integriert sein, was insbesondere in Kombination mit dem vorzugsweise vorgesehen Abgaskühler sinnvoll sein kann, um Kondensat, das infolge der Kühlung des rückzuführenden Abgases mittels des Abgaskühlers ausgefallen ist, abzuführen. Die zweite Abgasrückführleitung kann dagegen vorzugsweise keinen Abgaskühler und/oder keinen Kondensatabscheider integrieren, weil für Abgas, das über die zweite Abgasrückführleitung geführt werden soll, vorzugsweise kein Kühlen vorgesehen ist und aufgrund der Erwärmung in dem Wärmetauscher ein Abscheiden von Kondensat nicht erforderlich sein kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die erste Abgasrückführleitung und die zweite Abgasrückführleitung in einem ersten, sich ab einem gemeinsamen Abzweig erstreckenden Abschnitt und/oder in einem letzten, bis zu einer gemeinsamen Mündung erstreckenden Abschnitt integral ausgebildet sind. Dadurch kann der konstruktive Aufwand sowie der Bauraumbedarf für die Integration der beiden Abgasrückführleitungen in die Brennkraftmaschine möglichst gering gehalten werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung stromauf eines Frischgasverdichters in den Frischgasstrang mündet/münden. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung zudem stromab einer Abgasturbine aus dem Abgasstrang abgeht/abgehen. Die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung ist/sind demnach für die Durchführung einer diagonalen Abgasrückführung oder, vorzugsweise, einer Niederdruck-Abgasrückführung ausgelegt. Insbesondere bei einer solchen diagonalen oder Niederdruck-Abgasrückführung ist eine Vermeidung des Einleitens von ausgefallenem Kondensat in den Frischgasstrang über rückzuführendes Abgas aufgrund der nachgeschalteten Durchströmung des Frischgasverdichters von besonderer Bedeutung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann eine Frischgasleitung vorgesehen sein, die stromauf der Mündung der zweiten Abgasrückführleitung und vorzugsweise auch stromauf der Mündung der ersten Abgasrückführleitung (insbesondere auch aller Abgasrückführleitungen) aus dem Frischgasstrang abzweigt und die stromauf des Wärmetauschers beziehungsweise der ersten Wärmetauschseite davon in die zweite Abgasrückführleitung mündet. Besonders bevorzugt kann dann noch vorgesehen sein, dass in die Mündung der Frischgasleitung ein Steuerventil integriert ist, wobei in Abhängigkeit von der Funktionsstellung des Steuerventils Frischgas oder Abgas (ggf. jeweils mit einstellbarem Massenstrom) oder Frischgas und Abgas in einem variablen Verhältnis und/oder mit einem einstellbaren Gesamtmengenstrom über die erste Wärmetauschseite des Wärmetauschers führbar ist. Dies ermöglicht, zumindest einen Teil der Luft, die als Frischgas oder zumindest als Teil des Frischgases dem Verbrennungsmotor zugeführt werden soll, mittels des Wärmetauschers bedarfsweise zu erwärmen. Zudem kann dadurch bedarfsweise rückzuführendes Abgas, das über die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung geführt wird, in mittels des Wärmetauschers vorgewärmte oder noch vorzuwärmende Luft eingeleitet werden, was sich ebenfalls vorteilhaft hinsichtlich des Ausfallens von Kondensat auswirken kann. Auch kann dadurch gezielt Abgas der Brennkraftmaschine hinsichtlich der Temperatur konditioniert werden, gegebenenfalls in Kombination mit einer angepassten Nutzung eines Bypasses zu einem Ladeluftkühler der Brennkraftmaschine, um während der Warmlaufphase, insbesondere bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit Leerlauf, eine in den Abgasstrang integrierte Abgasnachbehandlungsvorrichtung möglichst schnell bis zum Erreichen des Betriebstemperaturbereichs zu erwärmen oder die Betriebstemperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs zu halten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher in einen Abgaskrümmer des Abgasstrangs integriert ist. Als „Abgaskrümmer“ wird erfindungsgemäß der sich unmittelbar an den Verbrennungsmotor anschließende Abschnitt des Abgasstrangs verstanden, der eine Mehrzahl von Einlassöffnungen ausbildet, die für eine fluidleitende Verbindung mit einzelnen Auslasskanälen, die dem oder den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors zugeordnet sind, vorgesehen sind, und der eine oder mehrere (insbesondere maximal zwei oder drei) Auslassöffnungen aufweist, die für eine fluidleitende Verbindung mit einem sich an den Abgaskrümmer anschließenden Abschnitt des Abgasstrangs vorgesehen sind. Durch eine Integration des Wärmetauschers einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in den Abgaskrümmer kann ausgenutzt werden, dass das den Abgaskrümmer und damit den Wärmetauscher durchströmende Abgas eine noch relativ hohe Temperatur aufweist, wodurch eine entsprechend hohe Heizleistung des Wärmetauschers realisiert werden kann. Zudem steht auf diese Weise eine relevante Heizleistung schon kurzfristig nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors zur Verfügung.
  • Als „Kaltstart“ wird erfindungsgemäß eine Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine oder zumindest des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine verstanden, wobei eine als Betriebstemperatur definierte Temperatur der Brennkraftmaschine oder des Verbrennungsmotors, beispielsweise eine Temperatur eines Kühlmittels eines den Verbrennungsmotor integrierenden Kühlsystems, die beispielsweise unmittelbar stromab des Verbrennungsmotors gemessen wird, unterhalb eines definierten Betriebstemperaturbereichs, in dem die Betriebstemperatur dauerhaft während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine liegen soll, liegt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einer Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine mit einer Betriebstemperatur, die zumindest im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht, von einem Kaltstart ausgegangen wird.
  • Bei dem Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann es sich insbesondere um einen (selbstzündenden und qualitätsgeregelten) Dieselmotor handeln. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen (fremdgezündeten und quantitätsgeregelten) Ottomotor oder um eine Kombination daraus, d.h. z.B. um einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, handelt. Der Verbrennungsmotor kann dabei sowohl mit Flüssigkraftstoff (d.h. Diesel oder Benzin) als auch mit einem gasförmigen Kraftstoff (insbesondere Erdgas, LNG, Wasserstoff oder LPG) betrieben werden.
  • Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann weiterhin einen stromab des Frischgasverdichters in den Frischgasstrang integrierten Ladeluftkühler aufweisen, der mittels eines Ladeluftkühlerbypasses umgehbar ist, der hinsichtlich des über diesen führbaren Frischgasmassenstroms steuerbar bzw. einstellbar ist (bis hin zu einem Unterbinden eines solchen Frischgasmassenstroms). Steuerbar ist in solcher Ladeluftkühler beispielsweise mittels eines in den Ladeluftkühlerbypass integrierten Steuerventils. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine kann dann dadurch gekennzeichnet sein, dass zumindest zeitweise während der Warmlaufphase Frischgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig über den Ladeluftkühlerbypass geführt wird. Durch ein bedarfsweises Führen des Frischgases über den Ladeluftkühlerbypass kann gegebenenfalls ein Ausfallen von Kondensat in dem Frischgas, das mit einer (in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht erforderlichen) Kühlung des Frischgases in dem Ladeluftkühler verbunden wäre, vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW), mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei kann der Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
    • 1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausgestaltungsform; und
    • 2: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform.
  • Die 1 und 2 zeigen erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen. Diese umfassen jeweils einen Verbrennungsmotor 1, der beispielhaft in Form eines Hubkolbenmotors mit vier in Reihe angeordneten Zylinderöffnungen 2 ausgebildet ist. Die Zylinderöffnungen 2 begrenzen mit darin geführten Hubkolben 3 und einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) jeweils einen Brennraum 4. Diesen Brennräumen 4 wird in einem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 und damit der Brennkraftmaschine Frischgas über einen Frischgasstrang 5 zugeführt. Bei dem Frischgas handelt es sich zumindest teilweise um Luft, die aus der Umgebung angesaugt und anschließend über einen Luftfilter 6, einen Luftmassensensor 7 zur Messung des Frischgasmassenstroms, einen Frischgasverdichter 8 zur Verdichtung des Frischgases und einen bedarfsweise mittels eines Ladeluftkühlerbypasses 29 mit dazugehörigem Bypassventil 30 umgehbaren Ladeluftkühler 9 zur bedarfsweisen Rückkühlung des durch die Verdichtung erwärmten Frischgases (Ladeluft) geführt wird. Der Frischgasverdichter 8 ist Teil eines Abgasturboladers, der weiterhin eine Abgasturbine 10 umfasst, die in einen Abgasstrang 11 der Brennkraftmaschine integriert ist. Abgas, das bei der Verbrennung von Gemischmengen, die aus dem Frischgas sowie aus beispielsweise direkt über Kraftstoffinjektoren (nicht dargestellt) in die Brennräume 4 eingespritztem Kraftstoff bestehen, entstanden ist, wird über den Abgasstrang 11 abgeführt und dabei zunächst durch die Abgasturbine 10 und anschließend durch ein Abgasnachbehandlungssystem 12 geführt. Das Abgasnachbehandlungssystem 12 weist eine erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung 13 auf, die beispielsweise in Kombination, d.h. innerhalb eines Gehäuses, einen Oxidationskatalysator sowie einen Partikelfilter umfassen kann, sowie eine zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung 14, die beispielsweise in Kombination einen (SCR-)Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden sowie einen Sperrkatalysator zur Umwandlung von Reduktionsmittel, das durch Schlupf den SCR-Katalysator passiert hat, umfassen kann. Stromab des Abgasnachbehandlungssystems 12 beziehungsweise der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 14 sind in den Abgasstrang 11 noch eine Abgasklappe 15, d.h. ein als Klappenventil ausgebildetes Drosselventil, sowie ein Schalldämpfer 16 integriert.
  • Die Brennkraftmaschinen umfassen weiterhin jeweils eine erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20, eine zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 und eine Hochdruck-Abgasrückführleitung 22.
  • Die Hochdruck-Abgasrückführleitung 22 zweigt stromauf der Abgangsturbine 10 aus dem Abgasstrang 11 ab und mündet stromab des Frischgasverdichters 8 und auch stromab des Ladeluftkühlers 9 in den Frischgasstrang 5. Eine Freigabe einer Strömung von Abgas über die Hochdruck-Abgasrückführleitung 22 sowie eine Mengensteuerung dieser Abgasströmung ist mittels eines in die Hochdruck-Abgasrückführleitung 22 integrierten Abgasrückführventils 23 durchführbar.
  • Die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 und die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 zweigen dagegen jeweils stromab der Abgasturbine 10 und konkret aus dem zwischen den Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 13, 14 liegenden Abschnitt aus dem Abgasstrang 11 ab und münden jeweils stromauf des Frischgasverdichters 8, konkret in den zwischen dem Luftmassensensor 7 und dem Frischgasverdichter 8 liegenden Abschnitt in den Frischgasstrang 5. Dabei sind die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 und die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 zumindest in einem letzten Abschnitt 24, der sich bis zu einer gemeinsamen Mündung der Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 in den Frischgasstrang 5 erstreckt, integral ausgebildet. Bei der Brennkraftmaschine gemäß der 1 ist eine solche integrale Ausgestaltung der Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 zudem für einen ersten Abschnitt 25, der sich ab einem gemeinsamen Abzweig der Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 aus dem Abgasstrang 11 erstreckt, vorgesehen.
  • Die jeweilige zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 der Brennkraftmaschinen führt über eine erste Wärmetauschseite eines Wärmetauschers 18, dessen zweite Wärmetauschseite in den Abgasstrang 11 und konkret in einen Abgaskrümmer 19 des Abgasstrangs 11 integriert ist.
  • Eine Freigabe einer Strömung von Abgas über die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 und/oder die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 sowie eine Mengensteuerung dieser Abgasströme ist jeweils mittels eines in die jeweilige Niederdruck-Abgasrückführleitung 20, 21 integrierten Abgasrückführventils 23, beispielsweise in Form eines 2/2-Wegeventils, durchführbar. Möglich ist auch eine Integration eines kombinierten Abgasrückführventils für beide Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21, beispielsweise in Form eines 3-Wege-Proportionalventils, in die Aufteilung der Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 am Ende des ersten integralen Abschnitts 25. Auch beliebige Kombinationen solcher Abgasrückführventile, sind vorteilhaft einsetzbar.
  • In die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 sind weiterhin ein Abgaskühler 26 und ein Kondensatabscheider 27 integriert. Der Abgaskühler 26 kann dabei flüssigkeitsgekühlt ausgeführt sein, so dass dieser beziehungsweise eine Wärmetauschseite davon von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt wird, wobei dieses Kühlmittel vorzugsweise in einem Kühlsystem (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine zirkuliert, das weiterhin bevorzugt auch den Verbrennungsmotor 1 beziehungsweise Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 1 integrieren kann. Möglich ist aber auch eine Integration des Abgaskühlers 26 in ein Kühlsystem oder zumindest in einen Kühlkreis, das/der den Verbrennungsmotor 1 nicht integriert, insbesondere in ein Niedertemperaturkühlsystem.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschinen gemäß den 1 und 2 ist zumindest zeitweise ein Rückführen von Abgas über die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 und/oder über die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21, gegebenenfalls jeweils in Kombination mit einem Rückführen von Abgas über die Hochdruck-Abgasrückführleitung 22, vorgesehen, so dass das dem Verbrennungsmotor 1 zugeführte Frischgas neben Luft auch das rückgeführte Abgas als Bestandteil umfasst. Eine solche Abgasrückführung ermöglicht in bekannter Weise eine Reduktion der Schadstoff- und insbesondere der Stickoxidrohemissionen des Verbrennungsmotors 1.
  • Um auch während einer Warmlaufphase und insbesondere unmittelbar nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine eine Niederdruck-Abgasrückführung durchführen zu können, ohne dass damit in erheblichem Maße die Gefahr einer Beschädigung des Frischgasverdichters 8 durch Kondensat, das in dem rückzuführenden Abgas ausgefallen ist, einhergeht, ist vorgesehen, dass zumindest in einer ersten, unmittelbar nach dem Kaltstart liegenden Phase der Warmlaufphase Abgas zumindest auch, vorzugsweise zum größten Teil und besonders bevorzugt ausschließlich über die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 in den Frischgasstrang 5 überführt wird, wodurch dieses Abgas aufgrund einer Durchströmung des Wärmetauschers 18 erwärmt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass in dem Abgas enthaltene Feuchtigkeit, die bei der Durchströmung des Wärmetauschers 18 bereits als Kondensat ausgefallen ist, wieder verdampft. Zudem kann ein weiteres Ausfallen von Kondensat vermieden werden.
  • Während eines Normalbetriebs der jeweiligen Brennkraftmaschine, d.h. wenn eine Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine einen definierten Betriebstemperaturbereich erreicht hat, kann dagegen vorgesehen sein, Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise zum größten Teil besonders bevorzugt ausschließlich über die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 in den Frischgasstrang 5 zu überführen. Dieses über die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 geführte Abgas kann dabei mittels des Abgaskühlers 26 gekühlt werden, wodurch eine thermische Überlastung des Frischgasverdichters 8 durch das in dem Normalbetrieb gegebenenfalls relativ heiße Abgas vermieden werden kann. Kondensat, das infolge einer Kühlung mittels des Abgaskühlers 26 in dem über die erste Niederdruck-Abgasrückführleitung 20 geführten Abgas ausfällt, kann mittels des Kondensatabscheiders 27 abgeschieden und abgeführt werden.
  • Der Kondensatabscheider 27 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann neben einem Abscheideteil, der für ein Abscheiden, insbesondere für ein trägheitsbasiertes Abscheiden des Kondensats aus dem Abgas (beispielsweise durch ein mehrfaches Umlenken oder durch ein Führen des Abgases in einer Drallströmung) zuständig ist, noch einen Sammelteil zur Zwischenspeicherung abgeschiedenen Kondensats sowie ein Ablassventil für ein bedarfsweises Abführen des zwischengespeicherten Kondensats aufweisen. Das Ablassventil kann dabei entweder aktiv, d.h. in Abhängigkeit von einer entsprechenden aktiven Ansteuerung, oder passiv aufgrund des Vorliegens von bestimmten Betriebsparametern des Ablassventils geöffnet werden beziehungsweise öffnen. Ein passives Öffnen kann beispielswese druckbasiert erfolgen, so dass das Ablassventil beispielsweise bei einem definierten Öffnungsdruck öffnet, wobei der auf dem Ablassventil lastende Druck durch eine entsprechend große Wassersäule des Kondensats ausgeübt wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Ablassventil einen Schwimmer umfasst, der das Ablassventil bei einem ausreichend hohen Stand des Kondensats in dem Sammelteil öffnet. Ein Vorteil eines solchen Schwimmer-Ablassventils liegt in einer relativ geringen Empfindlichkeit gegenüber Änderungen des auf den Ventilkörper wirkenden Drucks.
  • Ein durch ein Öffnen des Ablassventils erfolgendes Abführen von Kondensat aus dem Kondensatabscheider 27 kann vorzugsweise in den Abgasstrang 11 erfolgen. Dabei kann das Kondensat insbesondere in einen Abschnitt des Abgasstrangs 11, der stromab des Abgasnachbehandlungssystems 12 gelegen ist, eingeleitet werden, um eine Beeinträchtigung der Funktion und/oder der Lebensdauer des Abgasnachbehandlungssystems 12 oder aber auch der Abgasturbine 10 durch das Kondensat zu vermeiden. Ein Vorteil einer solchen Rückführung von Kondensat in den Abgasstrang 11 ist, dass diese quasi jederzeit erfolgen kann, was die Verwendung eines passiven Ablassventils ermöglichen kann. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Kondensat, insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist, beispielsweise während einer Wartung der Brennkraftmaschine, unmittelbar in die Umgebung abzuführen, was jedoch bedingen kann, dieses Kondensat aufzufangen, um eine ungewollte Kontamination der Umgebung mit dem Kondensat, das neben Wasser auch schädliche Bestandteil umfassen kann, zu vermeiden.
  • Die Brennkraftmaschine gemäß der 2 umfasst noch eine Frischgasleitung 17, die stromauf der Mündung der Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 beziehungsweise des integralen
    letzten Abschnitt 24 dieser Niederdruck-Abgasrückführleitungen 20, 21 (und damit auch stromauf der Mündung der Hochdruck-Abgasrückführleitung 22) und konkret zwischen dem
    Luftmassensensor 7 und dieser Mündung aus dem Frischgasstrang 5 abzweigt und die stromauf des Wärmetauschers 18 in die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 mündet. Mittels eines in den Abzweig der Frischgasleitung 17 integrierten Steuerventils 28 kann bei
    Bedarf zumindest einen Teil der von dem Luftmassensensor 7 kommenden Luft über die Frischgasleitung 17 in die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 überführt werden, wobei
    diese Luft dann, gegebenenfalls zusammen mit über die zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung 21 geführtem Abgas, in dem Wärmetauscher 18 erwärmt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Zylinderöffnung
    3
    Hubkolben
    4
    Brennraum
    5
    Frischgasstrang
    6
    Luftfilter
    7
    Luftmassensensor
    8
    Frischgasverdichter
    9
    Ladeluftkühler
    10
    Abgasturbine
    11
    Abgasstrang
    12
    Abgasnachbehandlungssystem
    13
    erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    14
    zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    15
    Abgasklappe
    16
    Schalldämpfer
    17
    Frischgasleitung
    18
    Wärmetauscher
    19
    Abgaskrümmer
    20
    erste Niederdruck-Abgasrückführleitung
    21
    zweite Niederdruck-Abgasrückführleitung
    22
    Hochdruck-Abgasrückführleitung
    23
    Abgasrückführventil
    24
    integraler letzter Abschnitt der Niederdruck-Abgasrückführleitungen
    25
    integraler erster Abschnitt der Niederdruck-Abgasrückführleitungen
    26
    Abgaskühler
    27
    Kondensatabscheider
    28
    Steuerventil
    29
    Ladeluftkühlerbypass
    30
    Bypassventil
  • 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 102018111698 A1 [0005]
    • DE 102007054227 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Frischgasstrang (5) zum Zuführen von Frischgas zu dem Verbrennungsmotor (1), einem Abgasstrang (11) zum Abführen von Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) und einer ersten Abgasrückführleitung (20) sowie einer zweiten Abgasrückführleitung (21), die jeweils aus dem Abgasstrang (11) abzweigen und in den Frischgasstrang (5) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasrückführleitung (21) eine erste Wärmetauschseite eines Wärmetauschers (18) integriert, dessen zweite Wärmetauschseite in den Abgasstrang (11) stromauf des Abzweigs der zweiten Abgasrückführleitung (21) integriert ist.
  2. Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste Abgasrückführleitung (20) ein Abgaskühler (26) und/oder ein Kondensatabscheider (27) integriert ist.
  3. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasrückführleitung (20) und die zweite Abgasrückführleitung (21) in einem ersten, sich von einem gemeinsamen Abzweig aus dem Abgasstrang (11) erstreckenden Abschnitt (25) und/oder in einem letzten, bis zu einer gemeinsamen Mündung in den Frischgasstrang (5) erstreckenden Abschnitt (24) integral ausgebildet sind.
  4. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasrückführleitung (20) und/oder die zweite Abgasrückführleitung (21) stromauf eines Frischgasverdichters (8) in den Frischgasstrang (5) münden.
  5. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Frischgasleitung (17), die stromauf der Mündung der zweiten Abgasrückführleitung (21) aus dem Frischgasstrang (5) abzweigt und die stromauf des Wärmetauschers (18) in die zweite Abgasrückführleitung (21) mündet.
  6. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Mündung der Frischgasleitung (17) ein Steuerventil integriert ist, wobei in Abhängigkeit von der Funktionsstellung des Steuerventils Frischgas oder Abgas oder Frischgas und Abgas in einem variablen Verhältnis und/oder mit einem einstellbaren Gesamtmengenstrom über die erste Wärmetauschseite des Wärmetauschers (18) führbar ist.
  7. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) in einen Abgaskrümmer (19) des Abgasstrangs (11) integriert ist.
  8. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen stromab eines/des Frischgasverdichters (8) in den Frischgasstrang (5) integrierten Ladeluftkühler (9), der mittels eines steuerbaren Ladeluftkühlerbypasses (29) umgehbar ist
  9. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine Abgas über die zweite Abgasrückführleitung (21) in den Frischgasstrang (5) eingeleitet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine Abgas über die erste Abgasrückführleitung (20) in den Frischgasstrang (5) eingeleitet wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise während der Warmlaufphase Frischgas zumindest teilweise über den Ladeluftkühlerbypass (29) geführt wird
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6176082B1 (en) 1999-04-21 2001-01-23 Caterpillar Inc. Exhaust manifold cooling assembly for an internal combustion engine
DE102004044895A1 (de) 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Abgasrückführeinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Abgasrückführeinrichtung
DE102005002518B3 (de) 2005-01-19 2006-08-03 Pierburg Gmbh Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine sowie Abgasrückführungsverfahren
DE202007005986U1 (de) 2007-04-24 2008-09-04 Mann+Hummel Gmbh Verbrennungsluft- und Abgasanordnung eines Verbrennungsmotors
DE102007054227A1 (de) 2007-11-12 2009-05-14 Man Nutzfahrzeuge Ag Brennkraftmaschine mit AGR-Kühler
DE102018111698A1 (de) 2017-05-22 2018-11-22 FEV Europe GmbH Verbrennungskraftmaschine mit Abgasrückführung und Wasserabscheidung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6176082B1 (en) 1999-04-21 2001-01-23 Caterpillar Inc. Exhaust manifold cooling assembly for an internal combustion engine
DE102004044895A1 (de) 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Abgasrückführeinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Abgasrückführeinrichtung
DE102005002518B3 (de) 2005-01-19 2006-08-03 Pierburg Gmbh Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine sowie Abgasrückführungsverfahren
DE202007005986U1 (de) 2007-04-24 2008-09-04 Mann+Hummel Gmbh Verbrennungsluft- und Abgasanordnung eines Verbrennungsmotors
DE102007054227A1 (de) 2007-11-12 2009-05-14 Man Nutzfahrzeuge Ag Brennkraftmaschine mit AGR-Kühler
DE102018111698A1 (de) 2017-05-22 2018-11-22 FEV Europe GmbH Verbrennungskraftmaschine mit Abgasrückführung und Wasserabscheidung

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