DE19735306B4

DE19735306B4 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19735306B4
Application number: DE19735306A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. Bauder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2017-08-15
Also published as: DE19735306A1

Abstract

Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit
– einer Rückführungseinrichtung (2) für Abgas,
– einer Aufladeeinrichtung (3),
bei der die Rückführungseinrichtung (2) für Abgas sowie die Aufladeeinrichtung (3) jeweils wassergekühlt gemeinsam innerhalb eines Bauteils (1) zusammengefasst sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Rückführungseinrichtung und einer Aufladeeinrichtung.
Aus der Druckschrift US 5,617,726 ist eine solche Brennkraftmaschine bekannt. Diese Brennkraftmaschine weist sowohl eine Rückführungseinrichtung für Abgas, welche mittels Kühlwasser und/oder mittels Luft gekühlt wird, wie auch einen Abgas-Turbolader auf.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Brennkraftmaschinen bekannt, die lediglich einen wasser- oder luftgekühlten Abgas-Turbolader aufweisen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu konzipieren, bei welcher die Kühlung der Rückführungseinrichtung und der Aufladeeinrichtung in besonders wirkungsvoller und zugleich kompakter Weise realisiert ist.
Die JP 07 238 870 A offenbart lediglich eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader (12) und daneben mit einer Abgasrückführeinrichtung mit Abgasrückführungskühler (EGR, 31).
Die DE 31 28 040 A1 zeigt im Bereich des Heißgaseinlasses der Turbine Abgase abzuzweigen und sie im Bereich des Ladeluftauslasses der aufgeladenen Luft über eine Art Bypass zuzuführen.
Die DE 26 55 017 A1 zeigt, einen Ladeluftkühler und den Motor unter Verwendung eines gemeinsamen Wasserkühlkreislaufes auszubilden. Beide zu kühlenden Bauteile (Ladeluftkühler und Motor) sind jedoch getrennt voneinander ausgebildet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Rückführungsseinrichtung sowie die Aufladeeinrichtung jeweils wassergekühlt und zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst. Durch die Verwendung von Wasser ist ein Kühlmedi um mit einer hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt und durch die Unterbringung von Rückführungseinrichtung und Aufladeeinrichtung in einem gemeinsamen Bauteil, kann dieses Bauteil in äußerst strömungsgünstiger Weise von Abgas und Kühlwasser durchströmt werden. Zudem können zwischen der Rückführungseinrichtung und der Aufladeeinrichtung angeordnete Verbindungsteile für Abgas- und eventuelle Kühlwasserkanäle entfallen, so dass die Gefahr von Leckstellen deutlich reduziert ist.
Dabei ist es bevorzugt, wenn in dem Bauteil wenigstens ein durchgehender erster Kanal für die Wasserkühlung der Rückführungseinrichtung sowie für die Aufladeeinrichtung vorgesehen ist. Dieser durchgehende erste Kanal versorgt also die Rückführungseinrichtung und zusätzlich die Aufladeeinrichtung.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das in dem durchgehenden ersten Kanal befindliche Kühlwasser von der Rückführungseinrichtung in Richtung zu der Aufladeeinrichtung strömt. Denn indem die Rückführungseinrichtung, welche das rückgeführte Abgas in stärkerem Maß kühlen muß, zuerst von dem Kühlwasser durchströmt wird, kann die Rückführungseinrichtung auch eine stärkere Kühlleistung aufnehmen als die in Strömungsrichtung nachgeschaltete Aufladeeinrichtung.
In einer alternativen Ausführungsform ist in dem Bauteil wenigstens ein durchgehender erster Kanal für die Wasserkühlung der Rückführungseinrichtung sowie wenigstens ein durchgehender zweiter Kanal für die Wasserkühlung der Aufladeeinrichtung vorgesehen. Dadurch können die Rückführungseinrichtung und die Aufladeeinrichtung auch unabhängig voneinander gekühlt werden.
Zudem können der durchgehende erste und zweite Kanal des Bauteils jeweils unterschiedliche Querschnitte aufweisen, um dem unterschiedlichen Kühlbedarf von Rückführungseinrichtung und Aufladeeinrichtung Rechnung zu tragen.
Vorteilhaft gehen der durchgehende erste und zweite Kanal des Bauteils von einem gemeinsamen Einlaß aus und münden in einen gemeinsamen Auslaß. Somit ist auch bei dieser zweiten Ausführungsform eine möglichst geringe Anzahl von Anschlußverbindungen realisiert.
Bei den beiden genannten Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn der durchgehende erste bzw. erste und/oder zweite Kanal des Bauteils mit einem Durchflußregler versehen ist, der in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel Drehzahl, Last, Abgaszusammensetzung, Temperatur usw., gesteuert wird. Auf diese Weise können die jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen bei der Kühlung der Rückführungseinrichtung und/oder der Aufladeeinrichtung berücksichtigt werden.
Vorteilhaft ist in das Bauteil wenigstens ein durchgehender weiterer Kanal für die Zuführung des Abgases zu der Rückführungseinrichtung sowie der Aufladeeinrichtung vorgesehen.
Dabei strömt das in dem durchgehenden weiteren Kanal des Bauteils befindliche Abgas günstigerweise von der Rückführungseinrichtung in Richtung zu der Aufladeeinrichtung.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil bei einer Brennkraftmaschine, mit zwei V-förmig zueinander angeordneten Zylinderbänken, zwischen diesen beiden Zylinderbänken angeordnet. Den somit ist eine ganz besonders kompakte Brennkraftmaschine geschaffen, wobei nur noch sehr kurze Zuführungsleitungen erforderlich sind.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine wassergekühlte Rückführungseinrichtung und Aufladeeinrichtung einer Brennkraftmaschine, die in einem Bauteil zusammengefaßt sind, gemäß einer ersten Ausführungsform, in vereinfachter Darstellung; und
2 eine zweite Ausführungsform, in ebenfalls vereinfachter Darstellung.
Das Bauteil 1 enthält einen Bereich, der einer Rückführungseinrichtung 2 zugeordnet ist, und einen Bereich, der einer Aufladeeinrichtung 3 zugeordnet ist.
Der Bereich der Rückführungseinrichtung 2 hat die Funktion, das von der Brennkraftmaschine gelieferte Abgas in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen teilweise dem Frischgas der Brennkraftmaschine zuzuführen, wodurch die Entstehung von NO_x reduziert und damit die Emissionen verbessert werden.
Der Bereich der Aufladeeinrichtung 3 hat dagegen die Funktion, die im Abgas enthaltene Energie zur Vorverdichtung des Frischgases zu nutzen, wodurch der Wirkungsgrad und die Leistung der Brennkraftmaschine gesteigert wird.
Die Bereiche der Rückführungseinrichtung 2 und der Aufladeeinrichtung 3 innerhalb des Bauteils 1 stehen gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 über einen durchgehenden ersten Kanal 4 für Kühlwasser und einen durchgehenden weiteren Kanal 5 für Abgas direkt miteinander in Verbindung. Dadurch strömt sowohl das Kühlwasser wie auch das Abgas von der Rückführungseinrichtung 2 in Richtung zu der Aufladeeinrichtung 3.
Im Bereich der Rückführungseinrichtung 2 ist außerdem noch eine Abzweigung 6 vorgesehen, welche das zurückgeführte Abgas dem von der Brennkraftmaschine angesaugten Frischgas zusetzt.
Und im Bereich der Aufladeeinrichtung 3 ist eine durchgehende Leitung 7 für Frischgas, dem über die Abzweigung 6 gegebenenfalls eine gewisse Menge an zurückgeführtem Abgas zugesetzt ist, vorgesehen, welches von der Aufladeeinrichtung 3 vorverdichtet wird.
Außerdem weist das Bauteil 1 gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 noch einen Durchflußregler 8 auf, der den Querschnitt des durchgehenden ersten Kanals 4 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine reguliert. Dieser Durchflußregler 8 ist hier zwischen dem Bereich der Rückführungseinrichtung 2 und dem Bereich der Aufladeeinrichtung 3 angeordnet und regelt somit die Kühlung der Rückführungseinrichtung 2 sowie der Aufladeeinrichtung 3. Grundsätzlich könnte der Durchflußregler jedoch auch an einer anderen geeigneten Stelle, wie zum Beispiel im Eingangsbereich des Bauteils, angeordnet sein.
Bei der zweiten Ausführungsform des Bauteils 1 gemäß 2 ist dagegen ein durchgehender erster Kanal 4 für die Wasserkühlung der Rückführungseinrichtung 2, ein durchgehender zweiter Kanal 4' für die Wasserkühlung der Aufladeeinrichtung 3 sowie ein durchgehender weiterer Kanal 5 für das Abgas enthalten. Dabei gehen der erste und der zweite Kanal 4, 4' jeweils von einem gemeinsamen Einlaß 9 aus und münden auch wieder in einen gemeinsamen Auslaß 10.
Schließlich ist bei dieser zweiten Ausführungsform in dem ersten und dem zweiten Kanal 4, 4' jeweils ein Durchflußregler 8 vorgesehen, wodurch diese beiden Kanäle 4, 4' und damit die Rückführungseinrichtung 2 sowie die Auf ladeeinrichtung 3 unabhängig voneinander geregelt bzw. gekühlt werden können.
Im Übrigen gleichen sich die erste und die zweite Ausführungsform aus den 1 und 2. So geben in beiden Figuren die Pfeile außerhalb des Bauteils 1 jeweils die Strömungsrichtung des Kühlwassers, des Abgases sowie des Frischgases an.

Claims

Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, mit – einer Rückführungseinrichtung (2) für Abgas, – einer Aufladeeinrichtung (3), bei der die Rückführungseinrichtung (2) für Abgas sowie die Aufladeeinrichtung (3) jeweils wassergekühlt gemeinsam innerhalb eines Bauteils (1) zusammengefasst sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (1) wenigstens ein durchgehender erster Kanal (4) für die Wasserkühlung der Rückführungseinrichtung (2) sowie für die Aufladeeinrichtung (3) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem durchgehenden ersten Kanal (4) des Bauteils (1) befindliche Kühlwasser von der Rückführungseinrichtung (2) in Richtung zu der Aufladeeinrichtung (3) strömt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (1) wenigstens ein durchgehender erster Kanal (4) für die Wasserkühlung der Rückführungseinrichtung (2) sowie wenigstens ein durchgehender zweiter Kanal (4') für die Wasserkühlung der Aufladeeinrichtung (3) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durchgehende erste und zweite Kanal (4, 4') des Bauteils (1) jeweils unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durchgehende erste und zweite Kanal (4, 4') des Bauteils (1) von einem gemeinsamen Einlaß (9) ausgehen und in einen gemeinsamen Auslaß (10) münden.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende erste bzw. erste und/oder zweite Kanal (4, 4') des Bauteils (1) mit einem Durchflußregler (8) versehen ist, der in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert wird.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (1) wenigstens ein durchgehender weiterer Kanal (5) für die Zuführung des Abgases zu der Rückführungseinrichtung (2) sowie der Aufladeeinrichtung (3) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem durchgehenden weiteren Kanal (5) des Bauteils (1) befindliche Abgas von der Rückführungseinrichtung (2) in Richtung zu der Aufladeeinrichtung (3) strömt.
Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig zueinander angeordneten Zylinderbänken nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zwischen diesen beiden Zylinderbänken angeordnet ist.