DE19859329C2 - Internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger - Google Patents

Internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, mit einer Ladeluftleitung, in welcher ein Ladeluftkühler und eine Düse-Diffusoreinheit angeordnet ist, und mit einer von einer Abgasleitung abzweigenden Abgasrückführleitung, welche im Bereich einer Querschnittsverengung in die Düse-Diffusoreinheit einmündet, wobei die Düse- Diffusoreinheit über einen ein Steuerorgan aufweisenden Hauptluftstrang umgehbar ist.The invention relates to an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger a charge air line, in which a charge air cooler and a nozzle diffuser unit are arranged is, and with an exhaust gas recirculation line branching off an exhaust gas line, which in Area of a cross-sectional constriction opens into the nozzle diffuser unit, the nozzle Diffuser unit can be bypassed via a main air duct having a control element.

Mit einer derartigen Brennkraftmaschine, wie sie etwa aus der DE 43 19 380 A1 bekannt ist, kann eine Abgasrückführung trotz ungünstiger Druckdifferenz zwischen Auspuff- und Saug­ system realisiert werden. Damit ist es möglich, die NOx-Emissionen entscheidend zu senken. Um einerseits eine ausreichende Druckabsenkung im Bereich der Querschnittsverengung ge­ mäß dem Venturiprinzip zu erreichen und andererseits Strömungsablösungen im Diffusor zu verhindern, muß dieser relativ lang ausgeführt sein. Dadurch können sich bei den heute mög­ lichst kompakt ausgeführten Brennkraftmaschinen erhebliche Platzprobleme ergeben, sodaß eine Abgasrückführung mit Düse-Diffusoreinheit aus Platzgründen manchmal nicht eingesetzt werden kann.With such an internal combustion engine, as is known for example from DE 43 19 380 A1, exhaust gas recirculation can be implemented in spite of an unfavorable pressure difference between the exhaust and suction system. This makes it possible to significantly reduce NO x emissions. In order on the one hand to achieve a sufficient pressure drop in the area of the cross-sectional constriction according to the Venturi principle and on the other hand to prevent flow separations in the diffuser, this must be carried out for a relatively long time. This can result in considerable space problems in today's most compactly designed internal combustion engines, so that exhaust gas recirculation with a nozzle diffuser unit can sometimes not be used for reasons of space.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine eine möglichst raumsparende und einfach herzustellende Lösung für ein Abgasrückführsystem mit Düse-Diffusoreinheit zu entwickeln.The object of the invention is to save as much space as possible in an internal combustion engine and easy to manufacture solution for an exhaust gas recirculation system with a nozzle diffuser unit develop.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Längsachse der Düse-Diffusoreinheit im wesentlichen parallel zur Kühlebene des Ladeluft-Kühlers angeordnet ist.According to the invention this is achieved in that the longitudinal axis of the nozzle diffuser unit in is arranged substantially parallel to the cooling level of the charge air cooler.

Die Düse- Diffusoreinheit wird dadurch in einen Bereich seitlich oder oberhalb des Ladeluftkühlers ver­ legt, welcher zumeist nicht anderswertig genutzt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Längsachse der Düse-Diffusoreinheit im wesentlichen in einer Normalebene auf die Kurbel­ wellenachse angeordnet ist, wobei es besonders günstig ist, wenn die Düse-Diffusoreinheit im Bereich einer die Kurbelwellenachse beinhaltenden Motorhochebene liegt.The nozzle Diffuser unit is thereby ver in an area to the side or above the charge air cooler which is usually not used for other purposes. It is preferably provided that the Longitudinal axis of the nozzle-diffuser unit essentially in a normal plane to the crank shaft axis is arranged, wherein it is particularly advantageous if the nozzle-diffuser unit in Range of an engine plateau containing the crankshaft axis.

Um eine effektive und raumsparende, schwingungsmäßige Entkoppelung zwischen Motor­ block und Ladeluftkühler zu erreichen, kann vorgesehen sei, daß die Düse-Diffusoreinheit schwingungsmäßig an den Motorblock der Brennkraftmaschine gebunden ist und die Lade­ luftleitung zwischen Ladeluftkühler und der Düse-Diffusoreinheit akustisch entkoppelt ausge­ führt ist. Die Düse-Diffusoreinheit ist damit motorgebunden ausgeführt und weist das gleiche Schwingungsverhalten wie der Motorblock auf. Die Ladeluftleitung zwischen Ladeluftkühler und der Düse-Diffusoreinheit muß dabei entsprechend flexibel ausgeführt sein. Dies erlaubt eine sehr kompakte Anordnung des Abgasrückführsystems.An effective and space-saving, vibration-based decoupling between the motor To achieve block and intercooler, it can be provided that the nozzle-diffuser unit is vibrationally bound to the engine block of the internal combustion engine and the drawer Air line between charge air cooler and the nozzle diffuser unit is acoustically decoupled leads is. The nozzle-diffuser unit is thus engine-bound and has the same Vibration behavior like the engine block. The charge air line between the charge air cooler and the nozzle diffuser unit must be designed accordingly flexible. This allows a very compact arrangement of the exhaust gas recirculation system.

In einer anderen Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, daß die Düse- Diffusoreinheit schwingungsmäßig an den Ladeluftkühler gebunden ist und die Ladeluftlei­ tung zwischen Düse-Diffusoreinheit und zumindest einem Luftsammler als akustische Ent­ koppelung ausgeführt ist. Die Düse-Diffusoreinheit ist dabei sehr nahe beim Ladeluftkühler angeordnet, wobei die Ladeluftleitung stromabwärts der Düse-Diffusoreinheit flexibel ausge­ führt ist.In another embodiment variant it can also be provided that the nozzle Diffuser unit is vibrationally bound to the charge air cooler and the charge air duct device between the nozzle diffuser unit and at least one air collector as an acoustic ent  coupling is carried out. The nozzle diffuser unit is very close to the charge air cooler arranged, the charge air line downstream of the nozzle diffuser unit flexible leads is.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die Ladeluftleitung stromabwärts der Düse-Diffusoreinheit und der Hauptluftstrang in einen Verteilerraum mün­ den, von welchen zumindest zwei zu jeweils einem Einlaßsammler führende Verteilerleitun­ gen ausgehen. Um eine möglichst niedrige Bauhöhe zu erreichen ist es dabei vorteilhaft, wenn die Düse-Diffusoreinheit und der Verteilerraum übereinander angeordnet sind. In einer ande­ ren möglichst kurz bauenden Ausführung ist dagegen vorgesehen, daß die Düse- Diffusoreinheit und der Verteilerraum nebeneinander angeordnet sind.In a particularly preferred embodiment variant it is provided that the charge air line downstream of the nozzle diffuser unit and the main air flow into a distribution room that of which at least two manifolds leading to an inlet manifold each go out. In order to achieve the lowest possible construction height, it is advantageous if the nozzle diffuser unit and the distributor space are arranged one above the other. In another ren short construction as possible it is provided that the nozzle Diffuser unit and the distribution space are arranged side by side.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the figures. It shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante in einer Schrägansicht und Fig. 1 shows an internal combustion engine according to the invention in a first embodiment in an oblique view and

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsvari­ ante, ebenfalls in einer Schrägansicht. Fig. 2 shows an internal combustion engine according to the invention in a second embodiment, also in an oblique view.

Funktionsgleiche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Components with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Brennkraftmaschinen 1 weisen jeweils eine Ladeluft­ leitung 2 auf, in welcher eine Düse-Diffusoreinheit 3 angeordnet ist. Stromaufwärts der Düse- Diffusoreinheit 3 ist ein Ladeluftkühler 4 vorgesehen, dessen Eintrittsleitung 5 von zwei Ab­ gasturboladern 6 ausgeht. Jeder Abgasturbolader 6 steht mit der. Abgasleitung 7 jeweils einer Zylinderbank 8 der V-Brennkraftmaschine 1 in Verbindung. Von einer Abgasleitung 7 zweigt eine Abgasrückführleitung 16 ab und mündet im Bereich einer Querschnittsverengung 17 in die Düse-Diffusoreinheit 3.The internal combustion engines 1 shown in FIGS . 1 and 2 each have a charge air line 2 , in which a nozzle-diffuser unit 3 is arranged. Upstream of the nozzle-diffuser unit 3 , an intercooler 4 is provided, the inlet line 5 of which starts from two gas turbochargers 6 . Each exhaust gas turbocharger 6 stands with the. Exhaust line 7 each a cylinder bank 8 of the V-internal combustion engine 1 in connection. An exhaust gas recirculation line 16 branches off from an exhaust gas line 7 and opens into the nozzle diffuser unit 3 in the area of a cross-sectional constriction 17 .

Die Düse-Diffusoreinheit 3 ist über einen vom Ladeluftkühler 4 ausgehenden Hauptluftstrang 9 umgehbar, wobei zur Steuerung des Durchflusses im Hauptluftstrang 9 ein Steuerorgan 10 angeordnet ist. Sowohl die Ladeluftleitung 2a stromabwärts der Düse-Diffusoreinheit 3, als auch der Hauptluftstrang 9 mündet in einen Verteilerraum 11, von dem zwei, jeweils zu einem Einlaßsammler 12 führende Verteilerleitungen 13 ausgehen.The nozzle diffuser unit 3 can be bypassed via a main air line 9 starting from the charge air cooler 4 , a control element 10 being arranged in the main air line 9 to control the flow. Both the charge air line 2 a downstream of the nozzle diffuser unit 3 , as well as the main air line 9 opens into a distribution space 11 , from which two distribution lines 13 , each leading to an inlet header 12, emanate.

Die Längsachse 3a der Düse-Diffusorachse 3 ist in jedem Ausführungsbeispiel parallel zur Kühlebene 4a, d. i. die Eintrittsebene für die Kühlluft und in einer Normalebene 14 auf die Kurbelwellenachse 15 angeordnet. Die Düse-Diffusoreinheit 3 liegt dabei im Bereich einer die Kurbelwellenachse 15 beinhaltenden Motorhochebene 15a.The longitudinal axis of the nozzle 3 a diffuser axis 3 is in each embodiment, parallel to the cooling plane 4 a, the incident plane for the cooling air and in a normal plane 14 di disposed on the crankshaft axis 15 °. The nozzle-diffuser unit 3 is in the range of the crankshaft axis 15-containing motor plateau 15 a.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante ist die Düse-Diffusoreinheit 3 ladeluftkühler­ gebunden ausgeführt, wobei die akustische Entkoppelung zum Motorblock 1a der Brenn­ kraftmaschine durch die flexibel ausgeführte Ladeluftleitung 2a durchgeführt ist. Die Düse- Diffusoreinheit 3 und der Verteilerraum 11 sind in Längsrichtung der Brennkraftmaschine 1 nebeneinander angeordnet, wodurch Bauhöhe eingespart werden kann. In the embodiment shown in Fig. 1, the nozzle-diffuser unit 3 is designed intercooler bound, the acoustic decoupling to the engine block 1 a of the internal combustion engine is carried out by the flexibly designed charge air line 2 a. The nozzle diffuser unit 3 and the distributor chamber 11 are arranged next to one another in the longitudinal direction of the internal combustion engine 1 , as a result of which the overall height can be saved.

In Fig. 2 dagegen sind die Düse-Diffusoreinheit 3 und der Verteilerraum 11 übereinander an­ geordnet. Dies ermöglicht es, in Längsrichtung Bauraum einzusparen. Die Düse- Diffusoreinheit 3 ist dabei motorgebunden ausgeführt, wobei die akustische Entkoppelung zum Ladeluftkühler 4 durch die entsprechend flexibel ausgeführte Ladeluftleitung 2 realisiert ist.In Fig. 2, however, the nozzle-diffuser unit 3 and the distribution chamber 11 are arranged one above the other. This makes it possible to save installation space in the longitudinal direction. The nozzle-diffuser unit 3 is engine-connected, the acoustic decoupling to the charge air cooler 4 being realized by the charge air line 2 , which is designed to be flexible.

Beide gezeigten Ausführungsvarianten ermöglichen eine sehr raumsparende Anordnung der Düse-Diffusoreinheit 3, und ein sehr kompakt ausgeführtes Abgasrückführsystem.Both shown embodiment variants allow a very space-saving arrangement of the nozzle diffuser unit 3 and a very compact exhaust gas recirculation system.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem Abgasturbolader (6), mit einer Ladeluft­ leitung (2), in welcher ein Ladeluftkühler (4) und eine Düse-Diffusoreinheit (3) ange­ ordnet ist, und mit einer von einer Abgasleitung abzweigenden Abgasrückführleitung (16), welche im Bereich einer Querschnittsverengung in die Düse-Diffusoreinheit (3) einmündet, wobei die Düse-Diffusoreinheit (3) über einen ein Steuerorgan (10) aufwei­ senden Hauptluftstrang (9) umgehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (3a) der Düse-Diffusoreinheit (3) im wesentlichen parallel zur Kühlebene (4a) des Ladeluft-Kühlers (4) angeordnet ist.1. Internal combustion engine ( 1 ) with at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ), with a charge air line ( 2 ), in which a charge air cooler ( 4 ) and a nozzle-diffuser unit ( 3 ) is arranged, and with an exhaust gas recirculation line branching off an exhaust gas line ( 16 ), which opens into the area of a cross-sectional constriction in the nozzle diffuser unit ( 3 ), the nozzle diffuser unit ( 3 ) being able to be bypassed via a main air duct ( 9 ) having a control element ( 10 ), characterized in that the longitudinal axis ( 3 a) the nozzle diffuser unit ( 3 ) is arranged substantially parallel to the cooling level ( 4 a) of the charge air cooler ( 4 ). 2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsach­ se (3a) der Düse-Diffusoreinheit (3) im wesentlichen in einer Normalebene (14) auf die Kurbelwellenachse (15) angeordnet ist.2. Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the Längach se ( 3 a) of the nozzle-diffuser unit ( 3 ) is arranged substantially in a normal plane ( 14 ) on the crankshaft axis ( 15 ). 3. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dü­ se-Diffusoreinheit (3) im Bereich einer die Kurbelwellenachse (15) beinhaltenden Mo­ torhochebene (15a) liegt.3. Internal combustion engine (1) as claimed in any one of claims 1 or 2, that the SI se-diffuser unit (3) of the crankshaft axis (a 15) (15)-containing Mo torhochebene in the field. 4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse-Diffusoreinheit (3) schwingungsmäßig an den Motorblock (1a) der Brenn­ kraftmaschine (1) gebunden ist und die Ladeluftleitung (2) zwischen Ladeluftkühler (4) und der Düse-Diffusoreinheit (3) akustisch entkoppelt ausgeführt ist.4. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nozzle-diffuser unit of the internal combustion engine (1) (3) in terms of vibration to the engine block (1 a) bonded and the charging air line (2) between the charge air cooler ( 4 ) and the nozzle diffuser unit ( 3 ) is acoustically decoupled. 5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse-Diffusoreinheit (3) schwingungsmäßig an den Ladeluftkühler (4) gebunden ist und die Ladeluftleitung (2a) zwischen Düse-Diffusoreinheit (3) und zumindest einem Luftsammler (12) als akustische Entkoppelung ausgeführt ist.5. Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nozzle-diffuser unit ( 3 ) is vibrationally bound to the charge air cooler ( 4 ) and the charge air line ( 2 a) between the nozzle-diffuser unit ( 3 ) and at least an air collector ( 12 ) is designed as an acoustic decoupling. 6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeluftleitung (2a) stromabwärts der Düse-Diffusoreinheit (3) und der Haupt­ luftstrang (9) in einen Verteilerraum (11) münden, von welchen zumindest zwei zu je­ weils einem Einlaßsammler (12) führende Verteilerleitungen (13) ausgehen.6. Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to S. characterized in that the charge air line ( 2 a) downstream of the nozzle-diffuser unit ( 3 ) and the main air duct ( 9 ) open into a distribution space ( 11 ), of which at least two to each lead an inlet header ( 12 ) leading distribution lines ( 13 ). 7. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse- Diffusoreinheit (3) und der Verteilerraum (11) übereinander angeordnet sind.7. Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the nozzle-diffuser unit ( 3 ) and the distributor space ( 11 ) are arranged one above the other. 8. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse- Diffusoreinheit (3) und der Verteilerraum (11) nebeneinander angeordnet sind.8. Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the nozzle-diffuser unit ( 3 ) and the distribution space ( 11 ) are arranged side by side.
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