DE202016105725U1 - Supercharged internal combustion engine with compressor, exhaust gas recirculation and valve unit - Google Patents

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Abstract

Aufgeladene Brennkraftmaschine mit – einem Ansaugsystem (1) zum Zuführen einer Ladeluftströmung, – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas, – mindestens einem im Ansaugsystem (1) angeordneten Verdichter (2), der mit mindestens einem in einem Gehäuse (2c) auf einer drehbaren Welle (2d) gelagerten Laufrad (2e) ausgestattet ist, – einer Abgasrückführung (5) umfassend eine Rückführleitung (5a), die vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (2e) unter Ausbildung eines Knotenpunktes (5b) in das Ansaugsystem (1) mündet, und – einer am Knotenpunkt (5b) im Ansaugsystem (1) angeordneten Ventileinheit (3), die ein Ventilgehäuse (3d) und eine in dem Ventilgehäuse (3d) angeordnete Klappe (3a) umfasst, wobei die Klappe (3a) um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse (3b) in der Art verschwenkbar ist, dass die Klappe (3a) in einer ersten Endposition mit einer Vorderseite (3a´) das Ansaugsystem (1) versperrt und die Rückführleitung (5a) freigibt und in einer zweiten Endposition mit einer Rückseite (3a´´) die Rückführleitung (5a) verdeckt und das Ansaugsystem (1) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ventilgehäuse (3d) zumindest bereichsweise mit einer Wärmeisolierung (4) versehen ist.A supercharged internal combustion engine comprising - an intake system (1) for supplying a charge air flow, - an exhaust gas removal system for discharging exhaust gas, - at least one compressor (2) arranged in the intake system (1) and having at least one in a housing (2c) on a rotatable shaft (2d) mounted impeller (2e) is equipped, - an exhaust gas recirculation (5) comprising a return line (5a), which branches off from the Abgasabführsystem and upstream of the at least one impeller (2e) to form a node (5b) in the intake system (1) and a valve unit (3) arranged at the junction (5b) in the intake system (1) and comprising a valve housing (3d) and a valve (3a) arranged in the valve housing (3d), the valve (3a) being around one transverse to the fresh air flow axis (3b) is pivotable in the manner that the flap (3a) in a first end position with a front side (3a ') blocks the intake system (1) and the Rüc kführleitung (5a) releases and in a second end position with a rear side (3a'') the return line (5a) covered and the intake system (1) releases, characterized in that - the valve housing (3d) at least partially with a thermal insulation (4) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen einer Ladeluftströmung,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
  • – mindestens einem im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der mit mindestens einem in einem Gehäuse auf einer drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist,
  • – einer Abgasrückführung umfassend eine Rückführleitung, die vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des mindestens einen Laufrades unter Ausbildung eines Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet, und
  • – einer am Knotenpunkt im Ansaugsystem angeordneten Ventileinheit, die ein Ventilgehäuse und eine in dem Ventilgehäuse angeordnete Klappe umfasst, wobei die Klappe um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse in der Art verschwenkbar ist, dass die Klappe in einer ersten Endposition mit einer Vorderseite das Ansaugsystem versperrt und die Rückführleitung freigibt und in einer zweiten Endposition mit einer Rückseite die Rückführleitung verdeckt und das Ansaugsystem freigibt.
The invention relates to a supercharged internal combustion engine with
  • An intake system for supplying a charge air flow,
  • An exhaust gas removal system for removing exhaust gas,
  • At least one compressor arranged in the intake system and equipped with at least one impeller mounted in a housing on a rotatable shaft,
  • An exhaust gas recirculation system comprising a return line which branches off from the exhaust gas removal system and opens into the intake system upstream of the at least one impeller, forming a junction, and
  • A valve unit arranged at the nodal point in the intake system, comprising a valve housing and a flap arranged in the valve housing, wherein the flap is pivotable about an axis extending transversely to the fresh air flow in such a way that the flap blocks the intake system with a front side in a first end position and the return line releases and in a second end position with a back cover the return line and the intake system releases.

Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines that use a hybrid combustion process, as well as hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine include an electric motor that can be connected to the engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.

In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu aufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie weiter ständig zunimmt.In recent years, there has been a shift toward supercharged engines, with the economic importance of these engines for the automotive industry continuing to increase.

Die Aufladung ist in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.Charging is primarily a performance enhancement process in which the air needed for the engine combustion process is compressed, allowing each cylinder to be supplied with greater air mass per cycle. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit einer geeigneten Getriebeauslegung kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the displacement is reduced, then the load spectrum can be shifted to higher loads, where the specific fuel consumption is lower. By charging in combination with a suitable transmission design and a so-called downspeeding can be realized, in which also a lower specific fuel consumption can be achieved.

Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Charging thus supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.Frequently, an exhaust gas turbocharger is used for charging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust stream is supplied to the turbine and relaxes with energy release in the turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charging of the cylinder is achieved. Advantageously, a charge air cooler is provided downstream of the compressor in the intake system, with which the compressed charge air is cooled before entering the at least one cylinder. The radiator lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the cooler to a better filling of the cylinder, d. H. contributes to a larger air mass. There is a compaction by cooling.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem – mittels Hilfsantrieb antreibbaren – Lader besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht und damit, zumindest solange die Antriebsenergie nicht aus einer Energierückgewinnung stammt, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, d. h. mindert.The advantage of an exhaust gas turbocharger in comparison to a - drivable by auxiliary drive - loader is that an exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases, while a loader requires the energy required for its drive directly or indirectly from the internal combustion engine and thus, at least as long as the drive power does not come from an energy recovery, adversely affects the efficiency, d. H. decreases.

Falls es sich nicht um einen mittels Elektromaschine, d. h. elektrisch antreibbaren Lader handelt, ist regelmäßig eine mechanische bzw. kinematische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich, die auch das Packaging im Motorraum beeinflusst.If it is not an electric machine, d. H. electrically drivable charger is regularly a mechanical or kinematic connection for power transmission between the charger and the internal combustion engine is required, which also affects the packaging in the engine compartment.

Der Vorteil eines Laders gegenüber einem Abgasturbolader besteht darin, dass der Lader stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen kann und zwar unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.The advantage of a supercharger over an exhaust gas turbocharger is that the supercharger can always generate and provide the required boost pressure, regardless of the operating state of the internal combustion engine. This is especially true for a loader by means of Electric machine is electrically driven and therefore independent of the speed of the crankshaft.

Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis bzw. der Turbinenleistung abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis bzw. einer kleineren Turbinenleistung. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.In fact, according to the state of the art, it is difficult to increase the power by means of turbocharging in all engine speed ranges. It is observed a greater torque drop when falling below a certain speed. This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio or the turbine output. If the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio or a smaller turbine power. Consequently, the boost pressure ratio also decreases toward lower speeds. This is synonymous with a torque drop.

Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über einen Verdichter, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter den Begriff Verdichter sowohl ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Lader als auch ein Verdichter eines Abgasturboladers subsumiert werden können.The internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has a compressor for charging, wherein in the context of the present invention the term compressor can be subsumed both by a supercharger drivable by means of an auxiliary drive and by a compressor of an exhaust gas turbocharger.

Ein weiteres grundsätzliches Ziel ist es, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Bei der Lösung dieser Aufgabe kann die Aufladung ebenfalls nützlich sein. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können nämlich Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden. Um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten sind neben der Aufladung aber weitere Maßnahmen erforderlich.Another fundamental goal is to reduce pollutant emissions. In solving this problem, charging may also be useful. With targeted design of the charge namely benefits in efficiency and in the exhaust emissions can be achieved. In order to comply with future limits for pollutant emissions in addition to the charge but further action is required.

So dient die Abgasrückführung der Reduzierung der Stickoxidrohemissionen. Die Rückführrate xAGR bestimmt sich dabei zu xAGR = mAGR/(mAGR + mFrischluft), wobei mAGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und mFrischluft die zugeführte Frischluft bezeichnet. Eventuell via Abgasrückführung rückgeführter Sauerstoff bzw. rückgeführte Luft ist zu berücksichtigen.Thus, the exhaust gas recirculation serves to reduce nitrogen oxide raw emissions. The recirculation rate x AGR is determined to be x AGR = m AGR / (m AGR + m fresh air ), where m AGR designates the mass of recirculated exhaust gas and m fresh air the fresh air supplied. Any oxygen or recirculated air returned via exhaust gas recirculation must be taken into account.

Auch die erfindungsgemäße mittels Verdichter aufgeladene Brennkraftmaschine ist mit mindestens einer Abgasrückführung ausgestattet, wobei die vom Abgasabführsystem abzweigende Rückführleitung unter Ausbildung eines Knotenpunktes stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem mündet, so wie dies regelmäßig bei einer Niederdruck-AGR der Fall ist, bei der Abgas auf die Einlassseite zurückgeführt wird, welches eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu umfasst die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem abzweigt und vorzugsweise stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem mündet.The supercharged by means of compressor internal combustion engine according to the invention is equipped with at least one exhaust gas recirculation, wherein the recirculating from the Abgasabführsystem return line opens to form a node upstream of the compressor in the intake system, as is the case regularly in a low-pressure EGR, the exhaust gas on the Returned inlet side, which has already flowed through a arranged in Abgasabführsystem turbine. For this purpose, the low-pressure EGR comprises a return line, which branches off downstream of the turbine from the Abgasabführsystem and preferably opens upstream of the compressor in the intake system.

Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt des Weiteren über eine Ventileinheit, die im Ansaugsystem am Knotenpunkt angeordnet ist. Die Ventileinheit umfasst ein Ventilgehäuse und eine in dem Ventilgehäuse angeordnete Klappe. Die Klappe kann der Einstellung der via Ansaugsystem zugeführten Frischluftmenge und gleichzeitig der Dosierung der via Abgasrückführung rückgeführten Abgasmenge dienen und ist um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse in der Art verschwenkbar, dass in einer ersten Endposition die Vorderseite der Klappe das Ansaugsystem versperrt und gleichzeitig die Rückführleitung freigegeben wird und in einer zweiten Endposition die Rückseite der Klappe die Rückführleitung verdeckt und gleichzeitig das Ansaugsystem freigegeben wird. Im vorstehenden Sinne bedeuten sowohl Versperren als auch Verdecken nicht zwingend auch Verschließen bzw. vollständiges Versperren und Verdecken.The internal combustion engine, which is the subject of the present invention, furthermore has a valve unit, which is arranged in the intake system at the junction. The valve unit comprises a valve housing and a valve disposed in the valve housing. The flap can serve to adjust the amount of fresh air supplied via the intake system and at the same time meter the amount of exhaust gas recirculated via exhaust gas recirculation and is pivotable about an axis extending transversely to the fresh air flow such that in a first end position the front of the flap obstructs the intake system and at the same time the return line is released and in a second end position, the back of the flap covers the return line and at the same time the intake system is released. In the above sense, both obstructing and concealing do not necessarily mean closing or completely obstructing and concealing.

Die quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse, um welche die Klappe verschwenkbar ist, muss keine gegenständliche Achse sein. Vielmehr kann diese Achse eine virtuelle Achse sein, deren Lage in Bezug auf das übrige Ansaugsystem zudem ein kleines Spiel aufweisen kann, wobei die Lagerung bzw. Befestigung auf andere Weise erfolgt.The transverse to the fresh air flow axis about which the flap is pivotable, does not have to be a figurative axis. Rather, this axis may be a virtual axis, the position of which may also have a small clearance with respect to the rest of the intake system, the storage being carried out in a different way.

Probleme können sich bei zugeschalteter Abgasrückführung ergeben, wenn Abgas stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingeleitet wird. Es kann sich nämlich Kondensat bilden. Dabei sind mehrere Szenarien von Relevanz.Problems may arise with the exhaust gas recirculation switched on when exhaust gas is introduced upstream of the compressor into the intake system. It can form condensate. There are several scenarios of relevance.

Zum einen kann sich Kondensat bilden, wenn rückgeführtes heißes Abgas mit kühler Frischluft zusammentrifft und gemischt wird. Das Abgas kühlt sich ab, wohingegen die Temperatur der Frischluft angehoben wird. Die Temperatur der Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas, d. h. die Ladelufttemperatur, liegt unterhalb der Abgastemperatur des rückgeführten Abgases. Im Rahmen der Abkühlung des Abgases können zuvor noch gasförmig im Abgas enthaltene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auskondensieren, wenn die Tautemperatur einer Komponente der gasförmigen Ladeluftströmung unterschritten wird.On the one hand, condensate can form when recirculated hot exhaust gas meets cool fresh air and is mixed. The exhaust gas cools, whereas the temperature of the fresh air is raised. The temperature of the mixture of fresh air and recirculated exhaust gas, d. H. the charge air temperature is below the exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas. As part of the cooling of the exhaust gas previously contained gaseous substances contained in the exhaust gas, in particular water, condense when the taut temperature of a component of the gaseous charge air flow is exceeded.

Es kommt zu einer Kondensatbildung in der freien Ladeluftströmung, wobei häufig Verunreinigungen in der Ladeluft den Ausgangspunkt für die Bildung von Kondensattröpfchen bilden.It comes to a condensation in the free charge air flow, often impurities in the charge air form the starting point for the formation of condensate droplets.

Zum anderen kann sich Kondensat bilden, wenn heißes Abgas bzw. die Ladeluft auf die Innenwandung des Ansaugsystems bzw. auf die Innenwandung des Ventilgehäuses trifft, da die Wandtemperatur in der Regel unterhalb der Tautemperatur der relevanten gasförmigen Komponenten liegt. In diesem Zusammenhang kommt dem Ventilgehäuse als Teil des Ansaugsystems eine besondere Bedeutung zu, denn das Ventilgehäuse wird auch bei abgeschalteter Abgasrückführung regelmäßig mit Abgas beaufschlagt. Das im Ventilgehäuse befindliche bzw. stehende Abgas kühlt infolge Wärmeleitung ab, weshalb sich auf der mit Abgas beaufschlagten Innenseite des Ventilgehäuses Kondensat bilden kann, welches sich im Ventilgehäuse sammelt und beim Zuschalten, d. h. Aktivieren der Abgasrückführung schlagartig in das Ansaugsystem eingeleitet wird.On the other hand, condensate may form when hot exhaust gas or the charge air impinges on the inner wall of the intake system or on the inner wall of the valve housing, since the wall temperature is usually below the taut temperature of the relevant gaseous components. In this context, the valve body comes as Part of the intake system is of particular importance, because the valve body is regularly acted upon even when the exhaust gas recirculation is switched off with exhaust gas. The existing or standing in the valve housing exhaust gas cools due to heat conduction, which can form condensate on the exposed to exhaust gas inside the valve housing, which collects in the valve housing and when switching, ie activating the exhaust gas recirculation is suddenly introduced into the intake system.

Die Problematik der Kondensatbildung verschärft sich mit zunehmender Rückführrate, da mit der Zunahme der rückgeführten Abgasmenge die Anteile der einzelnen Abgaskomponenten in der Ladeluft zwangsläufig zunehmen, insbesondere der Anteil des im Abgas enthaltenen Wassers. Nach dem Stand der Technik wird daher die mittels Niederdruck-AGR rückgeführte Abgasmenge häufig begrenzt, um das Auskondensieren zu unterbinden bzw. zu vermindern. Die notwendige Begrenzung der Niederdruck-AGR einerseits und die für eine deutliche Absenkung der Stickoxidemissionen erforderlichen hohen Abgasrückführraten andererseits führen zu unterschiedlichen Zielsetzungen bei der Bemessung der rückgeführten Abgasmenge. Die gesetzlichen Anforderungen an die Reduzierung der Stickoxidemissionen verdeutlichen die hohe Relevanz dieses Problems für die Praxis.The problem of condensate formation is exacerbated with increasing recirculation rate, since with the increase in the amount of recirculated exhaust gas, the proportions of the individual exhaust gas components in the charge air inevitably increase, in particular the proportion of water contained in the exhaust gas. According to the prior art, therefore, the amount of exhaust gas recirculated by means of low-pressure EGR is often limited in order to prevent or reduce the condensation out. The necessary limitation of the low-pressure EGR on the one hand and the high exhaust gas recirculation rates required for a significant reduction of the nitrogen oxide emissions on the other hand lead to different objectives in the dimensioning of the recirculated exhaust gas quantity. The legal requirements for the reduction of nitrogen oxide emissions illustrate the high relevance of this problem in practice.

Kondensat und Kondensattröpfchen sind unerwünscht und führen zu einer erhöhten Geräuschemission im Ansaugsystem, gegebenenfalls zur Beschädigung der Schaufeln des mindestens einen Verdichterlaufrades. Letzteres ist mit einer Verminderung des Wirkungsgrades des Verdichters verbunden.Condensate and condensate droplets are undesirable and lead to increased noise in the intake system, possibly damaging the blades of the at least one compressor impeller. The latter is associated with a reduction in the efficiency of the compressor.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und mit der insbesondere der Beschädigung des Verdichters infolge Kondensatbildung entgegen gewirkt wird.Against this background, it is the object of the present invention to provide a supercharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1, with which the disadvantages known from the prior art are overcome and with the particular damage to the compressor due to condensation is counteracted.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen einer Ladeluftströmung,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
  • – mindestens einem im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der mit mindestens einem in einem Gehäuse auf einer drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist,
  • – einer Abgasrückführung umfassend eine Rückführleitung, die vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des mindestens einen Laufrades unter Ausbildung eines Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet, und
  • – einer am Knotenpunkt im Ansaugsystem angeordneten Ventileinheit, die ein Ventilgehäuse und eine in dem Ventilgehäuse angeordnete Klappe umfasst, wobei die Klappe um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse in der Art verschwenkbar ist, dass die Klappe in einer ersten Endposition mit einer Vorderseite das Ansaugsystem versperrt und die Rückführleitung freigibt und in einer zweiten Endposition mit einer Rückseite die Rückführleitung verdeckt und das Ansaugsystem freigibt,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – das Ventilgehäuse zumindest bereichsweise mit einer Wärmeisolierung versehen ist.
This problem is solved by a supercharged internal combustion engine
  • An intake system for supplying a charge air flow,
  • An exhaust gas removal system for removing exhaust gas,
  • At least one compressor arranged in the intake system and equipped with at least one impeller mounted in a housing on a rotatable shaft,
  • An exhaust gas recirculation system comprising a return line which branches off from the exhaust gas removal system and opens into the intake system upstream of the at least one impeller, forming a junction, and
  • A valve unit arranged at the nodal point in the intake system, comprising a valve housing and a flap arranged in the valve housing, wherein the flap is pivotable about an axis extending transversely to the fresh air flow in such a way that the flap blocks the intake system with a front side in a first end position and the return line releases and in a second end position with a rear side covers the return line and releases the intake system,
which is characterized in that
  • - The valve housing is at least partially provided with a thermal insulation.

Das Ventilgehäuse der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine weist zumindest bereichsweise eine Wärmeisolierung auf. Die Wärmeisolierung soll der Kondensatbildung im Ventilgehäuse entgegen wirken und die Kondensatbildung vermindern bzw. verhindern helfen.The valve housing of the internal combustion engine according to the invention has at least partially on a thermal insulation. The thermal insulation should counteract the formation of condensation in the valve housing and reduce or prevent the formation of condensation.

Hierzu ist das Ventilgehäuse – zumindest bereichsweise – mit einer Wärmeisolierung versehen, d. h. beschichtet, verkleidet, behandelt oder dergleichen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine Wärmeisolierung dadurch aus, dass die Wärmeisolierung eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, insbesondere eine geringere Wärmeleitfähigkeit als ein gegebenenfalls für das Ventilgehäuse verwendeter Grundwerkstoff.For this purpose, the valve housing - at least partially - provided with a thermal insulation, d. H. coated, clad, treated or the like. In the context of the present invention, a heat insulation is characterized in that the heat insulation has a low thermal conductivity, in particular a lower thermal conductivity than a base material optionally used for the valve housing.

Das von der kühleren Umgebungsluft auf der Außenseite gekühlte Ventilgehäuse entzieht dem heißen im Ventilgehäuse befindlichen Abgas Wärme infolge Wärmeleitung, wobei die erfindungsgemäße Wärmeisolierung als Barriere diese Wärmeleitung vermindern bzw. erschweren soll, wodurch wiederum der Kondensatbildung entgegen gewirkt wird.The cooled by the cooler ambient air on the outside valve housing removes heat from the hot in the valve housing exhaust heat due to heat conduction, the heat insulation according to the invention as a barrier to reduce or hinder this heat conduction, which in turn counteracts the formation of condensate.

Erfindungsgemäß dient die Wärmeisolierung somit als Wärmebarriere, durch welche die Wärmedurchlässigkeit des Ventilgehäuses reduziert wird. Durch diese Maßnahme soll die von der Innenseite des Ventilgehäuses via Gehäusewandungen auf die Außenseite des Ventilgehäuses abgeführte Wärmemenge in vorteilhafter Weise vermindert werden.According to the invention, the heat insulation thus serves as a thermal barrier, by which the heat permeability of the valve housing is reduced. By this measure, the amount of heat dissipated from the inside of the valve housing via housing walls to the outside of the valve housing should be reduced in an advantageous manner.

Zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Ventilgehäuses kann auch ein herkömmliches Ventilgehäuse dienen, das im Rahmen einer Nachbearbeitung bzw. Nachrüstung zu einem erfindungsgemäßen Ventilgehäuse erweitert bzw. modifiziert wird.To form a valve housing according to the invention may also serve a conventional valve housing, which is extended or modified in the context of post-processing or retrofitting to a valve housing according to the invention.

Die Gefahr einer Beschädigung des Verdichters aufgrund von Kondensattröpfchen wird durch die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilgehäuses vermindert.The risk of damage to the compressor due to condensate droplets is caused by the Use of a inventively designed valve housing reduced.

Dadurch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine bereitgestellt, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und mit der insbesondere der Beschädigung des Verdichters infolge Kondensatbildung entgegen gewirkt wird.Thus, the object underlying the invention is achieved, namely provided a supercharged internal combustion engine, with which the known from the prior art disadvantages are overcome and with the particular damage to the compressor due to condensation is counteracted.

Im Rahmen der Abgasrückführung wird vorzugsweise Abgas durch den Verdichter hindurchgeführt, das einer Abgasnachbehandlung, insbesondere in einem Partikelfilter, unterzogen wurde. Auf diese Weise können Ablagerungen im Verdichter, welche die Geometrie des Verdichters, insbesondere die Strömungsquerschnitte, verändern und den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern, vermieden werden.As part of the exhaust gas recirculation, preferably exhaust gas is passed through the compressor, which has been subjected to exhaust gas aftertreatment, in particular in a particle filter. In this way, deposits in the compressor, which change the geometry of the compressor, in particular the flow cross-sections, and worsen the efficiency of the compressor, can be avoided.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Achse nahe des Randes, d. h. nahe eines Randabschnitts der Klappe angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Klappe ähnlich einer Tür seitlich gelagert und verschwenkbar, nämlich an einem ihrer Ränder. Dies unterscheidet die erfindungsgemäße Klappe von mittig gelagerten Absperrelementen bzw. Klappen wie beispielsweise einem Schmetterlingsventil.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the axis near the edge, d. H. is arranged near an edge portion of the flap. In this embodiment, the flap is similar to a door mounted laterally and pivotally, namely at one of its edges. This distinguishes the flap of the invention of centrally mounted shut-off elements or flaps such as a butterfly valve.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Achse nahe der Wandung, d. h. nahe eines Wandabschnitts des Ansaugsystems angeordnet ist. Das Ansaugsystem übernimmt hinsichtlich der Klappe regelmäßig die Funktion eines Rahmens, d. h. umrahmt die Klappe. Insofern ist eine Ausführungsform, bei der die Achse nahe eines Randabschnitts der Klappe angeordnet ist, in der Regel auch eine Ausführungsform, bei der die Achse nahe eines Wandabschnitts des Ansaugsystems angeordnet ist. Der wesentliche Vorteil beider Ausführungsformen ist, dass die Klappe in der zweiten Endposition wandnah positioniert ist, so dass ein vollständig freier Durchgang für die Frischluft geschaffen wird.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the axis near the wall, d. H. is arranged near a wall portion of the intake system. The intake system regularly takes over the function of a frame with respect to the flap, d. H. framed the flap. As such, an embodiment in which the axis is located near an edge portion of the flap is also typically an embodiment in which the axis is located near a wall portion of the aspiration system. The essential advantage of both embodiments is that the flap is positioned close to the wall in the second end position, so that a completely free passage for the fresh air is created.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse zu mehr als 40% mit einer Wärmeisolierung versehen ist.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the valve housing is provided to more than 40% with a thermal insulation.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse zu mehr als 60% mit einer Wärmeisolierung versehen ist.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the valve housing is provided with more than 60% with a thermal insulation.

Vorteilhaft sind besonders Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse zu mehr als 80% mit einer Wärmeisolierung versehen ist.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the valve housing is provided with more than 80% heat insulation are particularly advantageous.

Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse vollständig bzw. nahezu vollständig mit einer Wärmeisolierung versehen ist.Particularly advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the valve housing is completely or almost completely provided with a heat insulation.

Je umfangreicher das Ventilgehäuse wärmeisoliert ist desto effektiver kann die Wärmeisolierung ihre Funktion als Wärmebarriere erfüllen und desto effektiver wird der Kondensatbildung entgegen gewirkt.The more extensive the valve housing is heat-insulated, the more effective the thermal insulation can fulfill its function as a thermal barrier and the more effective the formation of condensation is counteracted.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung Kunststoff umfasst.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the thermal insulation comprises plastic are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung Keramik umfasst.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the thermal insulation comprises ceramic are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung Emaille umfasst.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the thermal insulation comprises enamel are advantageous.

Kunststoff, Keramik sowie Emaille und dergleichen zeichnen sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus, so dass diese Werkstoffe besonders geeignet sind für die Ausbildung einer Wärmeisolierung zur Vermeidung einer Kondensatbildung im Ventilgehäuse.Plastic, ceramic and enamel and the like are characterized by a low thermal conductivity, so that these materials are particularly suitable for the formation of a thermal insulation to prevent condensation in the valve housing.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung zumindest auch mittels Oberflächenbehandlung ausgebildet ist. Zur Ausbildung der Wärmeisolierung kann auch zunächst Material, beispielweise Emaille oder Keramik oder dergleichen, eingebracht und anschließend oberflächenbehandelt werden. Gegebenenfalls wird die Wärmeisolierung ausschließlich mittels Oberflächenbehandlung ausgebildet.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the thermal insulation is at least also formed by means of surface treatment are advantageous. For the formation of the thermal insulation can also first material, such as enamel or ceramic or the like, are introduced and then surface-treated. Optionally, the thermal insulation is formed exclusively by means of surface treatment.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung zumindest auch durch Verwendung verschiedener Werkstoffe für das Ventilgehäuse ausgebildet ist, in der Art, dass ein Werkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λlow und ein anderer Werkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λhigh aufweist, wobei gilt: λlow < λhigh.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the heat insulation is formed at least by using different materials for the valve housing, in the way that one material has a thermal conductivity λ low and another material has a thermal conductivity λ high , where: λ low < λ high .

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung mindestens ein in einem Hohlraum befindliches Gaspolster umfasst. Das Gaspolster bzw. Luftpolster dient als Wärmebarriere, wodurch die Wärmeleitfähigkeit bzw. die Wärmedurchlässigkeit des Ventilgehäuses reduziert wird.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the thermal insulation is at least one in a cavity are advantageous includes located gas cushion. The gas cushion or air cushion serves as a heat barrier, whereby the thermal conductivity or the heat permeability of the valve housing is reduced.

Vorliegend muss der Hohlraum kein hermetisch abgeschlossener Raum sein. Das Gaspolster kann auch eine Ausnehmung bzw. Hinterschneidung eines doppelwandigen Ventilgehäuses füllen, die zu den Rändern hin offen ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Hohlraum aber ein abgeschlossener Raum, aus dem die Luft nicht entweichen kann. Anstelle von Luft kann auch jedes andere Gas bzw. eine Flüssigkeit oder dergleichen verwendet werden, beispielsweise Styropor oder dergleichen.In the present case, the cavity does not have to be a hermetically sealed room. The gas cushion can also fill a recess or undercut of a double-walled valve housing which is open towards the edges. Preferably, however, the cavity is a closed space from which the air can not escape. Instead of air, any other gas or a liquid or the like may be used, for example Styrofoam or the like.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse modular aufgebaut ist. Insbesondere wenn die Wärmeisolierung bzw. das Ventilgehäuse ein in einem Hohlraum befindliches Luftpolster oder dergleichen umfasst und/oder aus mehreren verschiedenen Werkstoffen gefertigt ist, eignet sich ein modularer Aufbau des Ventilgehäuses.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the valve housing has a modular design are advantageous. In particular, when the thermal insulation or the valve housing comprises a cavity located in an air cushion or the like and / or is made of several different materials, a modular construction of the valve housing is suitable.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Hohlraum zumindest auch unter Verwendung von Schalungselementen ausgebildet ist, wobei die Schalungselemente der Ausbildung eines zumindest bereichsweise doppelwandigen Ventilgehäuses und damit der Ausbildung des mindestens einen Hohlraums dienen.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the at least one cavity is at least also formed using shuttering elements are advantageous, wherein the shuttering elements serve to form an at least partially double-walled valve housing and thus the formation of the at least one cavity.

Vorteilhaft sind grundsätzlich Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Ventilgehäuse zumindest bereichsweise doppelwandig ist, wodurch der mindestens eine Hohlraum zumindest mit ausgebildet ist.In principle, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the valve housing is at least partially double-walled, whereby the at least one cavity is formed at least with advantage, are advantageous.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Hohlraum zumindest auch unter Verwendung von zueinander beabstandet angeordneten Schalungselementen ausgebildet ist, wobei innere Schalungselemente ein permanent abgasführendes System bilden und zu den inneren Schalungselementen beabstandet angeordnete äußere Schalungselemente der Ausbildung des mindestens einen Hohlraums dienen.In this context, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the at least one cavity is also formed using shuttering elements arranged at a distance from one another are advantageous, wherein inner shuttering elements form a permanently exhaust-gas-conducting system and outer shuttering elements arranged at a distance from the inner shuttering elements form the at least one to serve a cavity.

Das Ventilgehäuse kann ein – beispielsweise aus Blechen – gebautes System sein, bei dem der mindestens eine Hohlraum im Rahmen des Zusammenbaus unter Verwendung von zueinander beabstandet angeordneten Schalungselementen ausgebildet wird. An dieses Ventilgehäuse können gegebenenfalls Gussteile bzw. andere Komponenten angebracht sein bzw. werden.The valve housing may be a system constructed of sheet metal, for example, in which the at least one cavity is formed in the course of the assembly by using shuttering elements arranged at a distance from one another. Cast parts or other components may or may not be attached to this valve housing.

Das Ventilgehäuse kann auch ein Gussteil bzw. monolithisches Bauteil sein, in welches der mindestens eine Hohlraum im Rahmen des Gießvorganges bzw. Fertigungsprozesses als integraler Bestandteil mit eingearbeitet wird. Ein monolithisches Bauteil kann auch mittels 3D-Drucken gefertigt werden.The valve housing may also be a casting or monolithic component, in which the at least one cavity is incorporated as part of the casting process or manufacturing process as an integral part. A monolithic component can also be manufactured by means of 3D printing.

Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Wärmeisolierung eine mit Abgas beaufschlagte Innenseite des Ventilgehäuses zumindest mit ausbildet.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the heat insulation forms an inner side of the valve housing which is exposed to exhaust gas are at least advantageous.

Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Wärmeisolierung eine nicht mit Abgas beaufschlagte Außenseite des Ventilgehäuses zumindest mit ausbildet.Embodiments of the supercharged internal combustion engine may also be advantageous in which the thermal insulation forms at least one outer side of the valve housing which is not exposed to exhaust gas.

Im Gegensatz zu einem Ventilgehäuse, bei dem die Wärmeisolierung auf der Innenseite vorgesehen ist, muss das heiße Abgas bei einem Ventilgehäuse, bei dem die Wärmeisolierung auf der Außenseite vorgesehen ist, erst die mit heißem Abgas beaufschlagten Innenwandungen des Ventilgehäuse aufheizen bzw. erwärmen, bevor die auf der Außenseite vorgesehene Wärmeisolierung ihre Wirkung als Wärmebarriere entfalten kann.In contrast to a valve housing, in which the heat insulation is provided on the inside, the hot exhaust gas in a valve housing, in which the heat insulation is provided on the outside, must first heat or warm the hot exhaust gas loaded inner walls of the valve housing before the provided on the outside thermal insulation can act as a thermal barrier.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst. Hinsichtlich der vorstehenden Ausführungsform wird Bezug genommen auf die im Zusammenhang mit der Abgasturboaufladung bereits gemachten Ausführungen, insbesondere die herausgestellten Vorteile.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which at least one exhaust-gas turbocharger is provided, which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system, are advantageous. With regard to the above embodiment, reference is made to the statements already made in connection with the exhaust gas turbocharger, in particular the advantages that have been pointed out.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers ist.In this connection, therefore, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the at least one compressor is the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger are also advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter ein Radialverdichter ist. Diese Ausführungsform gestattet hinsichtlich der Aufladung ein dichtes Packaging. Das Verdichtergehäuse kann als Spiral- oder Schneckengehäuse ausgeführt werden. Bei einem Abgasturbolader kann die Umlenkung der Ladeluftströmung im Verdichter des Abgasturboladers in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die komprimierte Ladeluft auf kürzestem Weg von der Auslassseite, auf der die Turbine des Abgasturboladers häufig angeordnet ist, auf die Einlassseite zu führen.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the at least one compressor is a radial compressor are advantageous. This embodiment allows a dense packaging in terms of charging. The compressor housing can be designed as a spiral or worm housing. In an exhaust gas turbocharger, the deflection of the charge air flow in the compressor of the exhaust gas turbocharger can advantageously be used to guide the compressed charge air to the inlet side by the shortest route from the outlet side, on which the turbine of the exhaust gas turbocharger is frequently arranged.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine Radialturbine ist. Diese Ausführungsform gestattet ebenfalls ein dichtes Packaging des Abgasturboladers und damit der Aufladung insgesamt. In this context, embodiments are advantageous in which the turbine of the at least one exhaust-gas turbocharger is a radial turbine. This embodiment also allows a tight packaging of the exhaust gas turbocharger and thus the overall charge.

Anders als bei den Turbinen werden Verdichter über ihre Abströmung definiert. Ein Radialverdichter ist somit ein Verdichter, dessen Abströmung aus den Laufschaufeln im Wesentlichen radial erfolgt. Im Wesentlichen radial bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente.Unlike the turbines, compressors are defined by their outflow. A radial compressor is thus a compressor whose outflow from the blades takes place substantially radially. In the context of the present invention, essentially radial means that the velocity component in the radial direction is greater than the axial velocity component.

Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen der mindestens eine Verdichter in Axialbauweise ausgeführt ist. Die Abströmung aus den Laufradschaufeln eines Axialverdichters erfolgt im Wesentlichen axial.But can also be advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the at least one compressor is designed in Axialbauweise. The outflow from the impeller blades of an axial compressor takes place substantially axially.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter einen Eintrittsbereich aufweist, der koaxial zur Welle des mindestens einen Laufrades verläuft und ausgebildet ist, so dass die Anströmung der Ladeluft zu dem mindestens einen Laufrad im Wesentlichen axial erfolgt.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the at least one compressor has an inlet region which runs and is coaxial with the shaft of the at least one impeller are advantageous, so that the inflow of the charge air to the at least one impeller takes place essentially axially.

Bei einer axialen Anströmung des Verdichters entfällt häufig eine Umlenkung bzw. Richtungsänderung der Ladeluftströmung im Ansaugsystem stromaufwärts des mindestens einen Laufrades, wodurch unnötige Druckverluste in der Ladeluftströmung infolge Strömungsumlenkung vermieden werden und der Druck der Ladeluft am Eintritt in den Verdichter erhöht wird. Die fehlende Richtungsänderung vermindert auch den Kontakt des Abgases bzw. der Ladeluft mit der Innenwandung des Ansaugsystems bzw. mit der Innenwandung des Verdichtergehäuses und reduziert damit den Wärmeübergang und die Kondensatbildung.In an axial flow of the compressor often eliminates a deflection or change in direction of the charge air flow in the intake upstream of the at least one impeller, whereby unnecessary pressure losses in the charge air flow due to flow deflection can be avoided and the pressure of the charge air is increased at the inlet to the compressor. The lack of change in direction also reduces the contact of the exhaust gas or the charge air with the inner wall of the intake system or with the inner wall of the compressor housing and thus reduces the heat transfer and condensation.

Bei Verwendung mindestens eines Abgasturboladers sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die Rückführleitung gemäß einer Niederdruck-AGR stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers vom Abgasabführsystem abzweigt.When using at least one exhaust gas turbocharger embodiments of the supercharged internal combustion engine are advantageous in which the return line branches off from the Abgasabführsystem downstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger according to a low-pressure EGR.

Im Gegensatz zu einer Hochdruck-AGR, die stromaufwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem entnommenes Abgas in das Ansaugsystem einleitet und zwar vorzugsweise stromabwärts des Verdichters, wird bei einer Niederdruck-AGR Abgas auf die Einlassseite zurückgeführt, welches die Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu umfasst die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem mündet.In contrast to a high pressure EGR, which introduces exhaust gas taken from the exhaust system upstream of the turbine into the intake system, preferably downstream of the compressor, at low pressure EGR exhaust is recirculated to the inlet side which has already passed through the turbine. For this purpose, the low-pressure EGR comprises a return line, which branches off downstream of the turbine from the Abgasabführsystem and opens upstream of the compressor in the intake system.

Der wesentliche Vorteil der Niederdruck-AGR gegenüber der Hochdruck-AGR ist, dass der in die Turbine eingeleitete Abgasstrom im Falle einer Abgasrückführung nicht um die rückgeführte Abgasmenge vermindert wird. Es steht immer der gesamte Abgasstrom an der Turbine zur Generierung eines ausreichend hohen Ladedrucks zur Verfügung.The main advantage of the low-pressure EGR compared with the high-pressure EGR is that the exhaust gas flow introduced into the turbine is not reduced by the amount of recirculated exhaust gas in the case of exhaust gas recirculation. It is always the entire exhaust gas flow to the turbine to generate a sufficiently high boost pressure available.

Das mittels Niederdruck-AGR auf die Einlassseite zurückgeführte und vorzugsweise gekühlte Abgas wird stromaufwärts des Verdichters mit Frischluft gemischt. Die auf diese Weise erzeugte Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas bildet die Ladeluft bzw. Verbrennungsluft, die dem Verdichter zugeführt und komprimiert wird.The exhaust gas, which is returned to the inlet side by means of low-pressure EGR and is preferably cooled, is mixed with fresh air upstream of the compressor. The thus generated mixture of fresh air and recirculated exhaust gas forms the charge air or combustion air, which is supplied to the compressor and compressed.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts der Abzweigung der Rückführleitung ein erstes Absperrelement im Abgasabführsystem angeordnet ist. Das erste Absperrelement kann dazu verwendet werden, den Abgasdruck stromaufwärts des Absperrelements im Abgasabführsystem zu steigern, und damit für eine Erhöhung des Druckgefälles zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem genutzt werden. Dies bietet insbesondere Vorteile bei hohen Rückführraten, die ein größeres Druckgefälle erfordern.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which a first shut-off element in the exhaust-gas removal system is arranged downstream of the branch of the return line are advantageous. The first shut-off element can be used to increase the exhaust gas pressure upstream of the shut-off element in the exhaust gas discharge system, and thus be used for an increase in the pressure gradient between the Abgasabführsystem and the intake system. This offers particular advantages at high recirculation rates, which require a larger pressure gradient.

Vorteilhaft sind ebenfalls Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen stromaufwärts des Knotenpunktes ein zweites Absperrelement im Ansaugsystem angeordnet ist. Das zweite Absperrelement dient einlassseitig zur Reduzierung des Drucks im Ansaugsystem und kann damit – wie das erste Absperrelement – zu einer Erhöhung des Druckgefälles zwischen dem Abgasabführsystem und dem Ansaugsystem beitragen.Also advantageous are embodiments of the supercharged internal combustion engine in which a second shut-off element is arranged in the intake system upstream of the junction. The second shut-off element is used on the inlet side to reduce the pressure in the intake system and thus - as the first shut-off - contribute to an increase in the pressure gradient between the Abgasabführsystem and the intake system.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das erste und/oder das zweite Absperrelement eine verschwenkbare bzw. verdrehbare Klappe ist.In this context, embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the first and / or the second shut-off element is a pivotable or rotatable flap are advantageous.

Um die Drehmomentcharakteristik der aufgeladenen Brennkraftmaschine zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, zwei oder mehr Abgasturbolader vorzusehen, beispielsweise mehrere in Reihe geschaltete Abgasturbolader. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.In order to improve the torque characteristic of the supercharged internal combustion engine, it may be advantageous to provide two or more exhaust gas turbochargers, for example a plurality of exhaust gas turbochargers connected in series. By switching in series of two exhaust gas turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high pressure stage and an exhaust gas turbocharger as a low pressure stage, the compressor map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams as well as towards larger compressor streams.

Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, was im unteren Drehzahlbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. In particular, in the case of the exhaust gas turbocharger serving as a high-pressure stage, the pumping limit can be shifted towards smaller compressor flows, which means that high boost pressure ratios can be achieved even with small compressor flows, which significantly improves the torque characteristic in the lower rpm range. This is achieved by designing the high-pressure turbine for small exhaust gas mass flows and providing a bypass line, with which increasing exhaust gas mass flow increasingly exhaust gas is passed to the high-pressure turbine.

Die Drehmomentcharakteristik kann des Weiteren durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen mit kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden.The torque characteristic may be further characterized by a plurality of turbochargers arranged in parallel, i. H. be improved by a plurality of parallel turbines with a smaller turbine cross-section, with turbines are switched successively with increasing exhaust gas.

Ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Ladeluftströmen ist auch bei parallel angeordneten Turboladern möglich, so dass bei kleinen Ladeluftmengen ausreichend hohe Ladedrücke bereitgestellt werden können, um auf diese Weise eine befriedigende Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen zu gewährleisten.Moving the surge line towards smaller charge air flows is also possible with turbochargers arranged in parallel, so that sufficiently high boost pressures can be provided for small quantities of charge air in order to ensure a satisfactory torque characteristic of the internal combustion engine at low speeds.

Des Weiteren ist das Ansprechverhalten einer derartig aufgeladenen Brennkraftmaschine deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einem einzelnen Abgasturbolader, da die kleineren Turbinen weniger träge sind und sich das Laufzeug einer kleiner dimensionierten Turbine und eines kleiner dimensionierten Verdichters schneller beschleunigen lässt.Furthermore, the response of such a supercharged engine is significantly improved over a comparable internal combustion engine having a single exhaust gas turbocharger because the smaller turbines are less sluggish and the rotor of a smaller sized turbine and a smaller sized compressor can be accelerated faster.

Vorteilhaft können Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die Ventileinheit zusätzlich mit einem Ventil ausgestattet ist, das einen Ventilkörper umfasst, der mit der Klappe verbunden und auf diese Weise mechanisch gekoppelt ist, wobei ein Verschwenken der Klappe ein Verstellen des Ventils im Raum bedingt und der Ventilkörper die Rückführleitung entweder freigibt oder versperrt. Folglich kann die Klappe als Betätigungseinrichtung für das Ventil dienen.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine may be, in which the valve unit is additionally equipped with a valve which comprises a valve body which is connected to the flap and in this way mechanically coupled, wherein a pivoting of the flap causes an adjustment of the valve in space and the valve body either releases or obstructs the return line. Consequently, the flap can serve as an actuator for the valve.

Sämtlichen Varianten der vorstehenden Ausführungsform ist gemein, dass die Klappe nur der Einstellung der via Ansaugsystem zugeführten Luftmenge dient und nicht der Dosierung der rückgeführten Abgasmenge. Letzteres wird mit dem Ventil bewerkstelligt, welches beim Versperren in der Rückführleitung steckt und als AGR-Ventil dient.All variants of the above embodiment has in common that the flap is used only for adjusting the amount of air supplied via the intake system and not the dosage of the recirculated exhaust gas amount. The latter is accomplished with the valve, which is stuck in the return line when blocking and serves as an EGR valve.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der Knotenpunkt in der Nähe des mindestens einen Laufrades unter Ausbildung eines Abstandes ∆ ausgebildet und angeordnet ist. Eine verdichternahe Anordnung des Knotenpunktes verkürzt die Wegstrecke des heißen rückgeführten Abgases von der Stelle der Einleitung in das Ansaugsystem bis hin zu dem mindestens einen Laufrad, so dass die Zeit, in der sich in der freien Ladeluftströmung Kondensattröpfchen bilden können, reduziert wird. Einer Bildung von Kondensattröpfchen wird dadurch also entgegengewirkt.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the node is formed and arranged in the vicinity of the at least one impeller to form a distance .DELTA. A compressor near arrangement of the node shortens the distance of the hot recirculated exhaust gas from the point of introduction into the intake system to the at least one impeller, so that the time in which condensate droplets can form in the free charge air flow is reduced. A formation of condensate droplets is thus counteracted.

Zudem ist ein unter Verwendung der Klappe in die Strömung eingebrachter Drall beim Eintritt der Ladeluft in das Laufrad immer noch wirksam, d. h. noch ausgeprägt. Vorteilhaft sind nämlich Ausführungsformen, bei denen die Klappe nicht eben ist und zumindest an der Vorderseite mindestens eine Deformation als Unebenheit aufweist. Die Deformation der Klappe ruft strömungstechnisch günstige Effekte hervor. Einer im Wesentlichen axialen Ladeluftströmung bzw. Frischluftströmung kann mit Hilfe der Klappe eine Geschwindigkeitskomponente quer zur Welle des Verdichters, d. h. ein Drall, aufgezwungen werden. Dadurch kann die Pumpgrenze des Verdichters hin zu kleineren Ladeluftströmen verschoben werden, weshalb bereits bei kleinen Ladeluftströmen höhere Ladedruckverhältnisse erzielt werden.In addition, a swirl introduced into the flow using the flap is still effective upon entry of the charge air into the impeller, d. H. still pronounced. Namely advantageous embodiments in which the flap is not flat and at least on the front has at least one deformation as unevenness. The deformation of the flap causes fluidically favorable effects. A substantially axial charge air flow or fresh air flow can with the help of the flap a speed component transverse to the shaft of the compressor, d. H. a twist, to be forced. As a result, the surge limit of the compressor can be shifted towards smaller charge air flows, which is why higher charge pressure ratios are achieved even with small charge air flows.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen für den Abstand ∆ gilt: ∆ ≤ 2.0DV bzw. ∆ ≤ 1.5DV, wobei DV den Durchmesser des mindestens einen Laufrades angibt. Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen für den Abstand ∆ gilt: ∆ ≤ 1.0DV, vorzugsweise ∆ ≤ 0.75DV.In this context, embodiments in which the following applies for the distance Δ are advantageous: Δ ≦ 2.0D V and Δ ≦ 1.5D V , where D V indicates the diameter of the at least one impeller. According to advantageous embodiments, which applies to the distance Δ: Δ ≤ 1.0D V, preferably 0.75D Δ ≤ V.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention with reference to an embodiment and according to 1 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch und in einer Seitenansicht den im Ansaugsystem angeordneten Verdichter einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Abgasrückführung und Ventileinheit, teilweise geschnitten. 1 schematically and in a side view arranged in the intake compressor of a first embodiment of the internal combustion engine together with exhaust gas recirculation and valve unit, partially cut.

1 zeigt schematisch und in einer Seitenansicht den im Ansaugsystem 1 angeordneten Verdichter 2 einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mitsamt Abgasrückführung 5 und Ventileinheit 3, teilweise geschnitten. 1 shows schematically and in a side view of the intake system 1 arranged compressor 2 a first embodiment of the internal combustion engine together with exhaust gas recirculation 5 and valve unit 3 , partially cut.

Zum Zuführen der Ladeluft zu den Zylindern verfügt die Brennkraftmaschine über ein Ansaugsystem 1 und zwecks Aufladung der Zylinder ist ein Abgasturbolader vorgesehen, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine (nicht dargestellt) und einen im Ansaugsystem 1 angeordneten Verdichter 2 umfasst. Der Verdichter 2 ist ein Radialverdichter 2b, in dessen Gehäuse 2c ein auf einer drehbaren Welle 2d gelagertes Laufrad 2e umläuft. Die Welle 2d des Laufrades 2e liegt in der Zeichenebene der 1 und verläuft horizontal.For supplying the charge air to the cylinders, the internal combustion engine has an intake system 1 and for the purpose of charging the cylinders, there is provided an exhaust gas turbocharger having a turbine (not shown) disposed in the exhaust gas discharge system and one in the intake system 1 arranged compressor 2 includes. The compressor 2 is a centrifugal compressor 2 B in its case 2c one on a rotatable shaft 2d stored impeller 2e circulates. The wave 2d of the impeller 2e lies in the plane of the 1 and runs horizontally.

Der Verdichter 2 des Abgasturboladers weist einen Eintrittsbereich 2a auf, der koaxial zur Welle 2d des Verdichters 2 verläuft und ausgebildet ist, so dass der Abschnitt des Ansaugsystems 1 stromaufwärts des Verdichters 2 keine Richtungsänderungen aufweist und die Anströmung der Ladeluft zu dem Verdichter 2 des Abgasturboladers bzw. dessen Laufrad 2e im Wesentlichen axial erfolgt.The compressor 2 the exhaust gas turbocharger has an inlet area 2a on, coaxial with the shaft 2d of the compressor 2 runs and is formed so that the section of the intake system 1 upstream of the compressor 2 has no direction changes and the flow of charge air to the compressor 2 the exhaust gas turbocharger or its impeller 2e essentially axially.

Die Brennkraftmaschine ist des Weiteren mit einer Abgasrückführung 5 ausgestattet, welche eine Rückführleitung 5a umfasst, die stromabwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters 2 und des Verdichterlaufrades 2e unter Ausbildung eines Knotenpunktes 5b in das Ansaugsystem 1 mündet. Der Knotenpunkt 5b ist vorliegend unter Ausbildung eines geringen Abstandes nahe des Verdichters 2 angeordnet.The internal combustion engine is further equipped with exhaust gas recirculation 5 equipped, which is a return line 5a which branches off the exhaust gas removal system downstream of the turbine and upstream of the compressor 2 and the compressor impeller 2e forming a node 5b into the intake system 1 empties. The node 5b is present to form a small distance near the compressor 2 arranged.

Am Knotenpunkt 5b ist eine Ventileinheit 3 angeordnet, die ein Ventilgehäuse 3d und eine in dem Ventilgehäuse 3d angeordnete Klappe 3a umfasst.At the junction 5b is a valve unit 3 arranged, which is a valve body 3d and one in the valve housing 3d arranged flap 3a includes.

Zur Einstellung der rückgeführten Abgasmenge dient ein AGR-Ventil 6, welches ebenfalls im Ventilgehäuse 3d platziert ist. Das AGR-Ventil 6 umfasst einen Ventilkörper 6a, der die Rückführleitung 5a in der dargestellten Position abdeckt und mit der verschwenkbaren Klappe 3a verbunden und auf diese Weise mechanisch mit der Klappe 3a gekoppelt ist, wobei ein Verschwenken der Klappe 3a ein Verstellen des Ventilkörpers 6a bedingt, d. h. ein Bewegen bzw. Drehen des Ventilkörpers 6a im Raum. Folglich dient die Klappe 3a als Betätigungseinrichtung für das Ventil 6 bzw. den Ventilkörper 6a.To set the amount of recirculated exhaust gas is an EGR valve 6 , which also in the valve body 3d is placed. The EGR valve 6 includes a valve body 6a who is the return line 5a covering in the position shown and with the pivoting flap 3a connected and in this way mechanically with the flap 3a coupled, wherein pivoting the flap 3a an adjustment of the valve body 6a conditionally, ie moving or turning the valve body 6a in the room. Consequently, the flap serves 3a as actuator for the valve 6 or the valve body 6a ,

Die Klappe 3a ist um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse 3b verschwenkbar. Diese quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse 3b, um welche die Klappe 3a verschwenkbar ist, steht senkrecht auf der Zeichenebene. Vorliegend ist diese Achse 3b nahe eines Randabschnitts der Klappe 3a und nahe eines Wandabschnitts des Ansaugsystems 1 angeordnet, so dass die Klappe 3a ähnlich einer Tür seitlich gelagert ist.The flap 3a is an axis transverse to the fresh air flow axis 3b pivotable. This transverse to the fresh air flow axis 3b to which the flap 3a is pivotable, is perpendicular to the plane of the drawing. The present is this axis 3b near a brim of the flap 3a and near a wall portion of the intake system 1 arranged, leaving the flap 3a similar to a door is mounted laterally.

1 zeigt die Klappe 3a in zwei unterschiedlichen Schwenkpositionen. In einer ersten Endposition, in der die Klappe 3a senkrecht auf der virtuellen Verlängerung der Verdichterwelle 2d steht, versperrt die Klappe 3a mit ihrer Vorderseite 3a´ das Ansaugsystem 1. In einer zweiten Endposition, in der die Klappe 3a sich parallel zur virtuellen Verlängerung der Verdichterwelle 2d erstreckt, verdeckt die Rückseite 3a´´ der Klappe 3a die Rückführleitung 5a der Abgasrückführung 5, wohingegen das Ansaugsystem 1 freigegeben wird. Das Ventil 6 als solches ist nur für die in der zweiten Endposition befindliche Klappe 3a dargestellt. 1 shows the flap 3a in two different pivot positions. In a first end position in which the flap 3a perpendicular to the virtual extension of the compressor shaft 2d stands, locks the door 3a with her front 3a' the intake system 1 , In a second end position, in which the flap 3a parallel to the virtual extension of the compressor shaft 2d extends, covering the back 3a'' the flap 3a the return line 5a the exhaust gas recirculation 5 whereas the intake system 1 is released. The valve 6 as such is only for the flap located in the second end position 3a shown.

Ein Verschwenken der Klappe 3a ist mit einem Verstellen des Ventilkörpers 6a des AGR-Ventils 6 verbunden, wobei die Klappe 3a nur der Einstellung der via Ansaugsystem 1 zugeführten Luftmenge dient und nicht der Dosierung der rückgeführten Abgasmenge. Letzterem dient das AGR-Ventil 6.A pivoting of the flap 3a is with an adjustment of the valve body 6a of the EGR valve 6 connected, with the flap 3a just setting the via intake system 1 supplied amount of air is used and not the dosage of the recirculated exhaust gas amount. The latter is served by the EGR valve 6 ,

Das Ventilgehäuse 3d ist auf der Außenseite bereichsweise mit einer Wärmeisolierung 4 versehen, um einer Abkühlung des im Ventilgehäuse 3d befindlichen Abgases entgegen zu wirken und dadurch die Kondensatbildung im Ventilgehäuse 3d zu vermindern bzw. zu verhindern. Die Wärmeleitung via Ventilgehäuse 3d nach außen soll gehemmt werden. The valve housing 3d is on the outside partially with a thermal insulation 4 provided to a cooling of the valve housing 3d located to counteract exhaust gas and thereby the formation of condensation in the valve housing 3d to reduce or prevent. The heat conduction via valve housing 3d to the outside should be inhibited.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Ansaugsystem intake system
22
Verdichter, Verdichter des Abgasturboladers Compressor, compressor of the turbocharger
2a2a
Eintrittsbereich des Verdichters des Abgasturboladers Entry area of the compressor of the exhaust gas turbocharger
2b2 B
Radialverdichter centrifugal compressors
2c2c
Gehäuse des Verdichters Housing of the compressor
2d2d
Welle des Verdichters Shaft of the compressor
2e2e
Laufrad des Verdichters Impeller of the compressor
33
Ventileinheit valve unit
3a3a
Klappe flap
3a´3a'
Vorderseite der Klappe Front of the flap
3a´´3a''
Rückseite der Klappe Rear of the flap
3b3b
Schwenkachse der Klappe Swivel axis of the flap
3c3c
Lagerung der Klappe Storage of the flap
3d3d
Ventilgehäuse valve housing
44
Wärmeisolierung thermal insulation
55
Abgasrückführung Exhaust gas recirculation
5a5a
Rückführleitung Return line
5b5b
Knotenpunkt junction
66
AGR-Ventil AGR valve
6a6a
Ventilkörper valve body
Δ
Abstand des Knotenpunktes zum Laufrad  Distance of the node to the impeller
AGRAGR
Abgasrückführung Exhaust gas recirculation
DV D V
Durchmesser des mindestens einen Laufrades Diameter of the at least one impeller
mAGR m AGR
Masse an zurückgeführtem Abgas  Mass of recirculated exhaust gas
mFrischluft Fresh air
Masse an zugeführter Frischluft Mass of fresh air supplied
xAGR x AGR
Abgasrückführrate Exhaust gas recirculation rate

Claims (20)

Aufgeladene Brennkraftmaschine mit – einem Ansaugsystem (1) zum Zuführen einer Ladeluftströmung, – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas, – mindestens einem im Ansaugsystem (1) angeordneten Verdichter (2), der mit mindestens einem in einem Gehäuse (2c) auf einer drehbaren Welle (2d) gelagerten Laufrad (2e) ausgestattet ist, – einer Abgasrückführung (5) umfassend eine Rückführleitung (5a), die vom Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (2e) unter Ausbildung eines Knotenpunktes (5b) in das Ansaugsystem (1) mündet, und – einer am Knotenpunkt (5b) im Ansaugsystem (1) angeordneten Ventileinheit (3), die ein Ventilgehäuse (3d) und eine in dem Ventilgehäuse (3d) angeordnete Klappe (3a) umfasst, wobei die Klappe (3a) um eine quer zur Frischluftströmung verlaufende Achse (3b) in der Art verschwenkbar ist, dass die Klappe (3a) in einer ersten Endposition mit einer Vorderseite (3a´) das Ansaugsystem (1) versperrt und die Rückführleitung (5a) freigibt und in einer zweiten Endposition mit einer Rückseite (3a´´) die Rückführleitung (5a) verdeckt und das Ansaugsystem (1) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ventilgehäuse (3d) zumindest bereichsweise mit einer Wärmeisolierung (4) versehen ist.Charged internal combustion engine with - an intake system ( 1 for supplying a charge air flow, an exhaust gas discharge system for removing exhaust gas, - at least one in the intake system ( 1 ) arranged compressors ( 2 ) with at least one in a housing ( 2c ) on a rotatable shaft ( 2d ) mounted impeller ( 2e ), - exhaust gas recirculation ( 5 ) comprising a return line ( 5a ), which branches off from the exhaust gas removal system and upstream of the at least one impeller ( 2e ) forming a node ( 5b ) into the intake system ( 1 ), and - one at the junction ( 5b ) in the intake system ( 1 ) arranged valve unit ( 3 ), which is a valve housing ( 3d ) and one in the valve housing ( 3d ) arranged flap ( 3a ), wherein the flap ( 3a ) about an axis extending transversely to the fresh air flow ( 3b ) is pivotable in the way that the flap ( 3a ) in a first end position with a front side ( 3a' ) the intake system ( 1 ) and the return line ( 5a ) and in a second end position with a rear side ( 3a'' ) the return line ( 5a ) and the intake system ( 1 ), characterized in that - the valve housing ( 3d ) at least partially with a thermal insulation ( 4 ) is provided. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (3b) nahe eines Randabschnitts der Klappe (3a) angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the axle ( 3b ) near an edge portion of the flap ( 3a ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (3b) nahe eines Wandabschnitts des Ansaugsystems (1) angeordnet ist. Supercharged internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the axis ( 3b ) near a wall section of the intake system ( 1 ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3d) zu mehr als 60% mit einer Wärmeisolierung (4) versehen ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing ( 3d ) to more than 60% with a thermal insulation ( 4 ) is provided. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3d) zu mehr als 80% mit einer Wärmeisolierung (4) versehen ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing ( 3d ) to more than 80% with a thermal insulation ( 4 ) is provided. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3d) vollständig mit einer Wärmeisolierung (4) versehen ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing ( 3d ) completely with a thermal insulation ( 4 ) is provided. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) Kunststoff umfasst.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) Plastic. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) Keramik umfasst.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) Ceramic. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) zumindest auch mittels Oberflächenbehandlung ausgebildet ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) is formed at least by means of surface treatment. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) zumindest auch durch Verwendung verschiedener Werkstoffe für das Ventilgehäuse (3d) ausgebildet ist, in der Art, dass ein Werkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λlow und ein anderer Werkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λhigh aufweist, wobei gilt: λlow < λhigh. Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) at least by using different materials for the valve housing ( 3d ) is formed, in the way that one material has a thermal conductivity λ low and another material has a thermal conductivity λ high , where: λ lowhigh . Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) mindestens ein in einem Hohlraum befindliches Gaspolster umfasst.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) comprises at least one gas cushion located in a cavity. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum zumindest auch unter Verwendung von Schalungselementen ausgebildet ist, wobei die Schalungselemente der Ausbildung eines zumindest bereichsweise doppelwandigen Ventilgehäuses (3a) und damit der Ausbildung des mindestens einen Hohlraums dienen.Supercharged internal combustion engine according to claim 11, characterized in that the at least one cavity is formed at least also by using shuttering elements, wherein the shuttering elements of the formation of an at least partially double-walled valve housing ( 3a ) and thus serve to form the at least one cavity. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3a) zumindest bereichsweise doppelwandig ist, wodurch der mindestens eine Hohlraum zumindest mit ausgebildet ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 11 or 12, characterized in that the valve housing ( 3a ) is at least partially double-walled, whereby the at least one cavity is formed at least with. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) eine mit Abgas beaufschlagte Innenseite des Ventilgehäuses (3a) zumindest mit ausbildet.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) an exhaust gas loaded inside of the valve housing ( 3a ) at least with forms. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (4) eine nicht mit Abgas beaufschlagte Außenseite des Ventilgehäuses (3a) zumindest mit ausbildet.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation ( 4 ) an outside of the valve housing which is not exposed to exhaust gas (US Pat. 3a ) at least with forms. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem (1) angeordneten Verdichter (2) umfasst. Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one exhaust-gas turbocharger is provided which has a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and one in the intake system ( 1 ) arranged compressors ( 2 ). Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verdichter (2) der Verdichter (2) des mindestens einen Abgasturboladers ist.Supercharged internal combustion engine according to claim 16, characterized in that the at least one compressor ( 2 ) of the compressor ( 2 ) of the at least one exhaust gas turbocharger. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (5a) stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers vom Abgasabführsystem abzweigt.Supercharged internal combustion engine according to claim 16 or 17, characterized in that the return line ( 5a ) downstream of the turbine the at least one exhaust gas turbocharger branches off from the exhaust gas removal system. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (3) zusätzlich mit einem Ventil (6) ausgestattet ist, das einen Ventilkörper (6a) umfasst, der mit der Klappe (3a) verbunden und auf diese Weise mechanisch gekoppelt ist, wobei ein Verschwenken der Klappe (3a) ein Verstellen des Ventils (6) bedingt und der Ventilkörper (6a) die Rückführleitung (5a) entweder freigibt oder versperrt.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve unit ( 3 ) additionally with a valve ( 6 ) equipped with a valve body ( 6a ), which with the flap ( 3a ) and is mechanically coupled in this way, wherein a pivoting of the flap ( 3a ) an adjustment of the valve ( 6 ) and the valve body ( 6a ) the return line ( 5a ) either free or blocked. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knotenpunkt (5b) in der Nähe des mindestens einen Laufrades (2e) unter Ausbildung eines Abstandes ∆ ausgebildet und angeordnet ist.Supercharged internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the node ( 5b ) in the vicinity of the at least one impeller ( 2e ) is formed and arranged to form a distance Δ.
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