DE69815882T2

DE69815882T2 - Anlage einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69815882T2
Application number: DE69815882T
Authority: DE
Inventors: Bert-Inge Bertilsson
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: BR9815154A; DE69815882D1; US6286312B1; EP1036270A1; WO1999031373A1; SE517844C2; EP1036270B1; SE9704489D0; JP2002508472A; SE9704489L

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich besonders darauf, schädliche Emissionen eines Dieselmotors zu reduzieren, welcher mit einem System ausgerüstet ist, das die Rückführung von Abgasen in den Einlass des Motors vorsieht, ein sogenanntes EGR-System ("Exhaust Gas Recirculation" beziehungsweise "Abgasrückführung"). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Verbindung mit Lastkraftwagen, die von einem Dieselmotor angetrieben werden, besteht ein allgemeiner Bedarf zur Reduzierung, soweit wie möglich, der Emission von schädlichen Verunreinigungen aus den Motorabgasen. Diese Emissionen sind in erster Linie Stickoxidverbindungen (NO_X), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC). Um diese Emissionen zu reduzieren, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Es ist zum Beispiel bereits bekannt, dass die Konstruktion der Verbrennungskammer im Zylinder des Motors und der Einspritzvorgang des Kraftstoffs so vorgenommen werden können, dass die Emissionen minimiert werden. In den Fällen, in welchen der Motor mit einem Turbolader ausgerüstet ist, können die NO_X-Verbindungen durch Kühlung der Ansaugluft des Motors verringert werden (bekannt als "Intercooling" beziehungsweise "Ladeluftkühlung").
In Verbindung mit Benzinmotoren werden die Abgase üblicherweise mittels eines in der Abgasanlage eingebauten Katalysators gereinigt. Da ein Dieselmotor mit einem Luftüberschuss betrieben wird, ist der Dreiwegekatalysator nicht für die Reduzierung von NO_X-Verbindungen aus einem Dieselmotor verwendbar.
Aufgrund der zunehmenden Umweltvorschriften und zu erwartenden zukünftigen gesetzlichen Forderungen ist der Bedarf zur Reduzierung der Emissionen, in erster Linie von NO_X-Verbindungen, von Dieselmotoren immer stärker geworden. In diesem Zusammenhang ist bereits bekannt, dass die Menge von NO_X-Verbindungen von einem Dieselmotor durch die Ausrüstung mit einem sogenannten EGR-System (Exhaust Gas Recirculation beziehungsweise Abgasrückführung) verringert werden kann, mit welchem eine bestimmte Menge von Abgasen aus dem Auslass des Motors in seinen Einlass zurückgeführt wird. Die in einem Dieselmotor erzeugte Menge von NO_X-Verbindungen ist prinzipiell proportional zu der Temperatur innerhalb der Verbrennungskammer, und bei Verwendung eines EGR-Systems kann die lokale Temperatur während der Verbrennung durch Verdünnung mit Abgasen (CO₂ und H₂O) gesenkt werden. Dieses führt dann wieder zu einer geringeren Bildung von NO_X.
Ein Dieselmotor kann mit einem EGR-System ausgerüstet werden, indem eine separate Verbindungsleitung zwischen dem herkömmlichen Abgasauslass des Motors und einer Stelle nahe am Frischlufteinlass des Motors hergestellt wird. In dieser Leitung ist ein steuerbares Ventil angeordnet, wobei dieses Ventil weiterhin an eine Steuereinheit angeschlossen ist. In Abhängigkeit von den bestehenden Betriebszuständen des Motors, besonders in Bezug auf seine Drehzahl und Belastung, wird die Steuereinheit den Öffnungswinkel des Ventils festlegen, das heißt: die Menge von EGR-Gasen, die in den Einlass des Motors zurückgeführt wird. Eine bestimmte Menge von EGR-Gasen wird darin vom Auslass des Motors seinem Einlass durch den Auslassdruck zugeführt, welcher im Allgemeinen höher als der Einlassdruck ist, womit so ein natürlicher "Druckantrieb" beziehungsweise ein Druckgefälle zum Antrieb für die EGR-Gase geschaffen wird.
In den Fällen, in welchen ein Dieselmotor mit einem EGR-System ausgerüstet ist und zusammen mit einer Turboladervorrichtung betrieben wird, entsteht ein Problem dadurch, dass für die meisten der Betriebspunkte hinter dem Kompressor des Turboladers (das heißt: an der Stelle des Einlassverteilers beziehungsweise Ansaugkrümmer des Motors, wo die einströmende Frischluft dem Motor zugeführt wird) ein höherer Druck herrscht als im Abgasauslass des Motors. Dieses bedeutet dann wieder, dass eine Rückführung der EGR-Gase nicht möglich sein wird, da kein natürlicher Druckantrieb beziehungsweise Druckgefälle vom Auslass des Motors zu seinem Einlass vorhanden ist. Auf diese Weise kann keine EGR-Gasströmung in den Motor eingeblasen werden.
In Übereinstimmung mit der bekannten Technik kann dieses Problem dadurch gelöst werden, indem der Turbolader mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet wird. Eine Vorrichtung, die diese Lösung verwendet, wird in der Patentschrift JP-08270454 A beschrieben, wobei ein Dieselmotor mit einem Turbolader offenbart wird, der dann wieder einstellbare Leitschaufeln aufweist, die in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors mittels einer Steuereinheit in eine bestimmte Lage verstellt werden können. Auf diese Weise kann ein genügend hoher Druck im Auslass des Motors erzeugt werden, wodurch eine erforderliche Menge an EGR-Gasen in den Einlass zurückgeführt werden kann.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Vorrichtung bezieht sich auf die Tatsache, dass es einen verschlechterten Gasaustausch im Motor mit sich bringen wird. Folglich macht dieses Vorrichtungen für den Motor erforderlich, welche in einem mit einem Turbolader ausgerüsteten Dieselmotor eine Strömung von EGR-Gasen ohne verschlechterten Gasaustausch vorsehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Anlage für eine Brennkraftmaschine, insbesonders ein Dieselmotor, der mit einem EGR-System und einem Turbolader ausgerüstet ist, wobei diese Vorrichtung einen genügend hohen Druckantrieb beziehungsweise Druckgefälle für die EGR-Gase bereitstellt, um so eine Reduzierung der NO_X Emissionen des Motors zu erhalten. Dieses Ziel wird durch eine Anlage erreicht, deren Eigenschaften in dem angefügten Anspruch 1 festgelegt sind. Dieses Ziel wird ebenfalls durch ein Verfahren erreicht, dessen Eigenschaften in dem angefügten Anspruch 9 festgelegt sind.
Die erfindungsgemäße Anlage ist für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, welche umfasst: mindestens einen Zylinder, einen Einlass für die Versorgung mit Luft, einen Abgasauslass zum Ausströmen von Abgasen, eine weitere Leitung für die Rückführung von Abgasen aus dem Auslass in den Einlass zur Reduktion von schädlichen Emissionen der Maschine (in der Form von CO, NO_X und HC-Verbindungen), ein in dieser weiteren Leitung angeordnetes regelbares Ventil und eine Turboladereinheit, welche ein erstes Mittel zur Energieaufnahme aus den Abgasen und ein Mittel zur Komprimierung von Luft zu dem Einlass umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites Mittel zur Energieaufnahme aus den Abgasen enthält, welches in Strömungsrichtung hinter dem ersten Mittel angeordnet ist, um einen Druck in dem Auslass aufzubauen, welcher den Druck in dem Einlass übersteigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Maschine mit einem EGR-System und einem System zur weiteren Energieaufnahme aus den Abgasen ausgerüstet sein, welches diese Energie dieser Maschine auf die Kurbelwelle der Maschine zurückführt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der erforderliche Druckantrieb beziehungsweise Druckgefälle auf der Abgasseite aufgebaut wird, ohne dass die Leistungsfähigkeit der Maschine beeinträchtigt wird, da der verschlechterte Gasaustausch durch die weitere Energieaufnahme von den Abgasen und der Rückführung auf die Kurbelwelle kompensiert wird.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den begleitenden Unteransprüchen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und auf die beigefügte Zeichnung detaillierter beschrieben, welche eine erfindungsgemäße Anlage in schematischer Form darstellen.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung, welche besonders für eine Brennkraftmaschine in der Ausführung eines Dieselmotors verwendet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dieselmotor 1 für den Einsatz in einem Lastkraftwagen vorgesehen und beinhaltet sechs Zylinder 2. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine spezielle Anzahl von Zylindern oder eine spezielle Zylinderkonfiguration beschränkt.
In vorbekannter Weise ist der Motor 1 mit einem Einlassverteiler 3 beziehungsweise Ansaugkrümmer ausgerüstet, welchem Luft von der Atmosphäre über ein Einlassrohr 4 zugeführt wird. Die Einlassluft beziehungsweise Ansaugluft wird dann auf die verschiedenen Zylinder 2 aufgeteilt. Weiterhin wird den Zylindern 2 durch eine korrespondierende Anzahl von Kraftstoffeinspritzeinheiten 5, von welchen jede an einer zentralen Steuereinheit 6 über eine elektrische Verbindung 7 angeschlossen ist, Kraftstoff zugeführt. Die Steuereinheit 6 ist vorzugsweise computergestützt und dient in einer bekannten Weise zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzeinheiten 5, so dass zu jedem Zeitpunkt der Motor 1 mit einem geeigneten Kraftstoff-/Luftgemisch versorgt wird.
Während des Betriebs des Motors 1 dient die Steuereinheit dazu, die jeweilige Kraftstoffeinspritzeinheiten 5 so zu steuern, dass das Kraftstoff-/Luftgemisch, mit dem der Motor 1 versorgt wird, zu jedem Zeitpunkt den herrschenden Betriebszuständen angepasst wird. Die Kraftstoffversorgung wird hiermit in einer allgemein bekannten Weise erhalten, das heißt: in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Parametern, welche die Betriebszustände des in Fragen kommenden Motors 1 und des Fahrzeugs repräsentieren. Beispielsweise kann die Steuerung in Abhängigkeit von der aktuellen Drosselklappenstellung, der Drehzahl und der Belastung des Motors vorgenommen werden.
Jeder Zylinder 2 ist mit einem Abgasauslass 8 versehen. Zusammen münden die Abgasauslässe 8 in ein Abgassammelrohr 9 beziehungsweise Abgaskrümmer, welches dann in ein Abgasrohr 10 weiterführt. Dieses Abgasrohr verläuft über eine Turboladereinheit 11, welche als solche im Wesentlichen konventionell ausgeführt ist. So umfasst die Turboladereinheit 11 ein Mittel zur Energieaufnahme aus den Abgasen in Form einer Turbine 12, welche in dem Abgasrohr 10 angeordnet ist und von der Abgasströmung durch das Abgasrohr 10 hindurch gedreht wird. Als einen Alternative zu der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, die so gestaltet ist, dass die Abgasauslässe 8 in ein einzelnes Abgasrohr 10 münden (bekannt als "Einzeleinlass"), können die Abgasauslässe in zwei Gruppen angeordnet werden, wodurch die Abgasleitung dann aus zwei Rohren besteht, die in die Turbine 12 führen (bekannt als "Zwillingseinlass").
Die Turbine 12 ist auf einer Welle 13 angeordnet, auf welcher ein Kompressor 14 in gleicher Weise angeordnet ist. Die durch die Turbine 12 aufgenommene Energie aus der Abgasströmung wird so auf den Kompressor 14 übertragen, welcher dazu dient, die angesaugte Luft in das Einlassrohr 4 des Motors 1 zu verdichten. Auf diese Weise kann eine erhöhte Kraftstoffmenge dem Motor 1 zugeführt werden, wodurch seine Leistung erhöht werden kann.
Der Motor 1 ist weiterhin mit einer Vorrichtung zur Rückführung einer bestimmten Menge von Abgasen in die Einlassseite des Motors 1 ausgerüstet. Gemäß dem, was in der Einleitung diskutiert wurde, ist ein EGR-System ("Exhaust Gas Recirculation" beziehungsweise Abgasrückführung) als solches vorbekannt. Gemäß der Ausführungsform ist deshalb eine weitere Leitung in der Gestalt einer EGR-Leitung 15 an das Abgasrohr 9 angeschlossen, und zwar an einer Stelle in Strömungsrichtung vor der Turbine 12. Die EGR-Leitung 15 knickt in das Einlassrohr 4 ab, und zwar an einer Stelle in Strömungsrichtung vor dem Einlassverteiler 3 des Motors 1. Längs der EGR-Leitung 15 ist ein regelbares Ventil 16 angeordnet, welches an der Steuereinheit 6 über eine weitere Verbindung 17 angeschlossen ist. Entsprechend dem nun im Folgenden detaillierter Beschriebenen dient die Steuereinheit 6 dazu, in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebszuständen das Ventil 16 in eine geschlossene, geöffnete oder teilweise geöffnete Stellung zu verstellen. In Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 16 wird so eine entsprechende Menge von Abgases in den Einlassverteiler 3 über die EGR-Leitung zurückgeführt werden. Durch die Rückführung dieser EGR-Gase in den Einlassverteiler 3 wird während der Verbrennung in dem jeweiligen Zylinder 2 eine Reduzierung der Temperatur erlangt, wobei die NO_X Erzeugung im Zylinder 2 verringert wird.
Die NO_X Erzeugung in dem jeweiligen Zylinder 2 ist temperaturabhängig, und es ist deshalb wünschenswert, die Temperatur der Gase (das heißt: einschließlich Luft und rückgeführte EGR-Gase), die in den Motor 1 kommen, soweit wie möglich zu senken. Zu diesem Zweck ist die EGR-Leitung 15 mit einem Kühler 18 versehen, dessen Funktion es ist, die in den Einlassverteiler 3 zurückgeführten EGR-Gase zu kühlen. Hierzu beinhaltet der Kühler 18 einen Rohrwendel 19, durch welchen ein geeignetes Kühlmittel fließt. Vorzugsweise ist dieses Kühlmittel das herkömmliche Kühlmittel für den Motor 1, aber es kann auch Luft für diese Kühlung zur Verwendung kommen. Mittels dieses Kühlers 18 können die EGR-Gase gekühlt werden, was weiterhin zur Reduktion der erzeugten Menge von NO_X-Verbindungen beiträgt.
Das Einlassrohr 4 ist mit einem weiteren Kühler 20 (bekannt als "Intercooler" beziehungsweise "Ladeluftkühler") ausgerüstet, welcher zur Kühlung der durch den Kompressor 14 gelieferten komprimierten Luft verwendet wird. Dieses trägt ebenfalls zur Reduktion der erzeugten Menge von NO_X-Verbindungen bei, die im Motor 1 erzeugt werden. Der zweite Kühler 20 ist vorzugsweise für Luftkühlung vorgesehen, was schematisch durch das Bezugszeichen 21 angedeutet ist.
Erfindungsgemäß wird eine zweite Turbine 22 verwendet, um Energie von den Abgasen aufzunehmen. Die den Motor 1 verlassenden und durch die erste Turbine 12 hindurchströmenden Abgase werden somit auch durch die zweite Turbine 22 geleitet, welche dadurch in Drehungen versetzt wird. Zu diesem Zweck ist die zweite Turbine 22 drehbar auf einer weiteren Welle 23 angeordnet. Nachdem die Abgase einen Teil ihrer Energie auf die zweite Turbine 22 übertragen haben, werden sie hinaus in die Atmosphäre geleitet, vorzugsweise über einen Schalldämpfer (nicht dargestellt).
Außerdem ist die zweite Turbine 22 mit der Ausgangskurbelwelle 24 des Motors 1 über eine Kraftübertragung 25 verbunden, die nicht in allen Einzelheiten dargestellt ist und in der Zeichnung mit einer gestrichelten Linie angedeutet wird. Die Kraftübertragung 25 ist vorzugsweise von mechanischer Ausführung mit einem Getriebe, welches die Welle 23 mit der Kurbelwelle 24 verbindet. Die Kraftübertragung ist überdies mit einer Getriebeuntersetzung zur Umsetzung der Drehzahl der zweiten Turbine 22 auf eine geeignete Drehzahl für die Kurbelwelle 24 versehen. Auf diese Art und Weise wird Leistung zwischen der zweiten Turbine 22 und der Kurbelwelle 24 übertragen, das heißt, dass ein bestimmter Betrag an Energie in den Verbrennungsgasen aus der Abgasströmung wiedergewonnen und als zusätzliche Leistung für die Kurbelwelle 24 verwendet werden kann.
Ein System für einen Motor mit einer Turboladereinheit, die zur Energieaufnahme eines bestimmten Betrages an Energie aus den Abgasen ausgebildet ist und diese Energie zurück auf die Kurbelwelle des Motors leitet, wird üblicherweise als ein "Turboverbund"-System bezeichnet. Durch die erfindungsgemäße Verwendung der zwei Turbinen 12, 22, welche hintereinander angeordnet sind, wird beim Betrieb des Motors 1 auf der Auslassseite des Motors 1 ein Druck erreicht, der höher ist als der Druck auf seiner Einlassseite. So wird ein hinreichender Druckantrieb beziehungsweise Druckgefälle für die Rückführung von EGR-Gasen in den Einlassverteiler 3 erlangt, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Motors 1 beeinträchtigt wird. Hierbei wird ein Teil der Energie benutzt, die in den Abgasen enthalten ist, um diese als eine zusätzliche Leistung auf die Kurbelwelle 24 zu übertragen, anstatt diese Energie in die Atmosphäre abzuleiten und somit zu verlieren.
Gemäß dem oben Beschriebenen, beinhaltet die Erfindung ein regelbares Ventil 16 in Verbindung mit der Steuereinheit 6. Abhängig von den aktuellen Betriebszuständen des Motors 1 und des Fahrzeugs im Allgemeinen, wird das Ventil 16 derart verwendet, dass eine bestimmte Menge von Abgasen aus den jeweiligen Auslässen 8 des Motors 1 zurück in den Einlassverteiler geleitet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Ventil 16 aus einem elektronisch geregelten Ventil, welches mittels der Steuereinheit 6 stufenlos zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand verstellt werden kann. Durch eine bestimmte Einstellung des Öffnungsbereiches des Ventils 16 in der EGR-Leitung 15 wird eine korrespondierende Strömungsgröße von EGR-Gasen in den Einlassverteiler 3 erreicht.
Zur Steuerung des Ventils 16 ist die Steuereinheit 6 so ausgebildet, dass sie die Drehzahl und Last (Drehmoment) des Motors feststellt, und dass sie in Abhängigkeit von diesen Parametern die gewünschte Menge von EGR-Gasen errechnet, die in den Einlassverteiler zurückgeführt werden sollen. Diese Menge von EGR-Gasen wird vorzugsweise in der Steuereinheit 6 anhand einer abgespeicherten Tabelle ermittelt, welche die erforderliche Menge von EGR-Gasen als eine Funktion von Drehzahl und Last angibt. In Abhängigkeit von dem errechneten Wert der Menge von EGR-Gasen wird das Ventil 16 in eine zugehörige Stellung über ein Signal von der Steuereinheit 6 gebracht.
In Verbindung mit der Rückführung von EGR-Gasen muss die zurückgeführte Menge in Bezug auf vorherbestimmte Grenzwerte für Ruß und Kohlenmonoxid angepasst werden, welche mit den Abgasen frei werden. Da die EGR-Rückführung die Menge von verfügbarer Luft im Einlass des Motors reduziert, muss festgestellt werden, dass die Luftmenge in Bezug auf die angeführten Grenzwerte ausreichend ist.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Ventils 16, welches stufenlos in eine gewünschte Stellung gebracht werden kann, wird eine sehr große Variation des Öffnungsbereiches des Ventils 16 zwischen verschiedenen Extrema der Betriebszustände des Motors 1 erreicht. Diese Variation wird für die Anlage gemäß der Ausführungsform gefordert, wobei Energie von der zweiten Turbine 22 auf die Kurbelwelle 24 übertragen wird, da die Druckdifferenz zwischen der Auslassseite und der Einlassseite in einem hohen Maß als eine Funktion der Motorbelastung variiert. Als ein Vergleich kann angeführt werden, dass diese Druckdifferenz erheblich mehr variiert als bei vorher bekannten Systemen, die Turboladereinheiten mit veränderlicher Turbinengeometrie aufweisen. Mittels der erfindungsgemäßen Steuerung des Ventils 16 kann eine korrekte Strömung von EGR-Gasen ermittelt werden, welche im Wesentlichen unabhängig von dem Betriebszustand des Motors 1 ist.
Neben der Steuerung des Ventils 16 als Funktion der Drehzahl und der Last beziehungsweise des Drehmoments des Motors 1 kann die Steuereinheit 6 auch eine Funktion aufweisen, das Ventil 16 in Abhängigkeit von anderen Parametern zu steuern. Zum Beispiel können Transienten in Betracht kommen, um unerwünschtes Knallen und Rauchentwicklung im Abgas des Motors 1 zu vermeiden.
Außerdem weist die Steuereinheit 6 auch eine Funktion zur Ermöglichung der Steuerung der Einspritzzeiten der jeweiligen Kraftstoffeinspritzeinheiten 5, im Wesentlichen unabhängig von der vorherrschenden Drehzahl und Last. Für die Steuerung des Ventils 16 ist es die Hauptsache, dass die Strömung des EGR-Gases für ein Optimum an Reduktion von NO_X-Emissionen eingestellt wird. Dann wird der Einspritzzeitpunkt für ein Minimum an Kraftstoffverbrauch festgelegt, jedoch ohne das gegebene NO_X-Niveau zu überschreiten. Hierbei findet Anwendung, dass der Einspritzzeitpunkt so früh wie möglich gesetzt wird, da dieses in bekannter Weise den Kraftstoffverbrauch des Motors 1 verringert. Weiterhin kommt zur Anwendung, dass je größer die vorgesehene Strömung von EGR-Gasen ist, je früher liegt der mögliche Einspritzzeitpunkt für ein gegebenes NO_X-Niveau.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist jeder Zylinder 2 des Motors 1 mit zwei Einlassventilen (nicht dargestellt) versehen, durch welche Luft und EGR-Gase angesaugt werden. Der Grund ist, dass der erfindungsgemäße Motor 1 ein genauso großes Kraftstoff-/Luftgemisch benötigt wie ein Motor ohne EGR-Rückführung, um eine gute Verbrennung ohne große Mengen von Rauch im Abgas des Motors 1 zu erlangen. Dieses wiederum bringt es mit sich, dass eine größere Gasströmung (das heißt die frische Ansaugluft zusammen mit den EGR-Gasen) in den Motor 1 gesaugt werden muss. Um nun die Strömungseigenschaften nicht zu verschlechtern und den Druckabfall über den Motor 1 zu vergrößern, ist es gemäß der Erfindung ein Vorteil, den Motor 1 mit zwei Einlassventilen pro Zylinder 2 zu versehen, das heißt, zwei relativ kleine Einlassventile anstelle eines relativ großen Einlassventils. Es ist auch ein Vorteil von einem überzeugenden Gesichtspunkt aus, zwei kleinere Ventile anstelle eines großen Ventils zu verwenden.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sie kann im Rahmen der beigefügten Patentansprüche variieren. Zum Beispiel kann das Ventil 16 in der Ausführung eines EIN/AUS-Typs ausgebildet sein, das heißt, es kann nur in einen geöffneten oder geschlossenen Zustand verstellt werden.
Als eine Alternative zu dem oben beschriebenen elektronisch geregelten Ventil 16 kann das Ventil als ein pneumatisch geregeltes Ventil ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann die Steuereinheit 6 so ausgelegt sein, dass sie ein elektromagnetisches Ventil (nicht dargestellt) (bekannt als PWM-Ventil) betätigen kann, um Luft von einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) bei Aktivierung hindurchströmen zu lassen. Mittels dieser Druckluft kann das Ventil aktiviert werden, um eine gewünschte Stellung einzunehmen.
Anstelle der Verwendung eines einzigen regelbaren EGR-Ventils 16 können zwei oder mehrere solcher regelbaren Ventile gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform zur Anwendung kommen. Zum Beispiel können die Abgasauslässe 8 in zwei Gruppen von jeweils drei Auslässen aufgeteilt werden, wobei zwei Rohre zur Turbine 12 führen, anstelle einer Konstruktion der Abgasauslässe 8 zur Mündung in ein einziges Abgasrohr 10 (vergleiche Zeichnung). Wenn zwei solcher Gruppen verwendet werden, strömen Abgase durch jede dieser Gruppen (jeweils von drei Zylindern aus) zu einem Abgasrohr hin, welches mit einem EGR-Ventil versehen ist. Überdies dient die Steuereinheit 6 dazu, die zwei EGR-Ventile unabhängig voneinander zu steuern. Für eine Erweiterung der Funktion in diesem Fall schließen die zwei EGR-Ventile Ventile mit einer EIN/AUS-Steuerung ein, welche aus einem relativ kleinen EGR-Ventil und einem relativ großen EGR-Ventil bestehen können. Auf diese Weise werden drei unterschiedliche Zustände festgelegt, die davon abhängen, ob jedes Ventil geöffnet oder geschlossen ist. In Abhängigkeit davon, welches Ventil von der Steuereinheit aktiviert wird, erhält man drei unterschiedliche Größenordnungen von EGR-Gasen, die von dem Motor geliefert werden.

Claims

Anlage einer Brennkraftmaschine (1) enthaltend mindestens einen Zylinder (2), einen Einlass (3, 4) für die Versorgung mit Luft, einen Abgasauslass (9, 10) zum Ausströmen von Abgasen, eine weitere Leitung (15) für die Rückführung von Abgasen aus dem Auslass (9, 10) in den Einlass (3, 4) zur Reduktion von schädlichen Emissionen der Maschine (1), ein in dieser weiteren Leitung (15) angeordnetes regelbares Ventil (16) und eine Turboladereinheit (11), welche ein erstes Mittel (12) zur Energieaufnahme aus den Abgasen und ein Mittel (14) zur Komprimierung von Luft zu dem Einlass (3, 4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites Mittel (22) zur Energieaufnahme aus den Abgasen enthält, welches in Strömungsrichtung hinter dem ersten Mittel (12) angeordnet ist, um einen Druck in dem Auslass (9, 10) aufzubauen, welcher den Druck in dem Einlass (3, 4) übersteigt, und eine Kraftübertragung (25) zwischen dem zweiten Mittel (22) und einer Kurbelwelle, die mit der Maschine (1) in Verbindung steht.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (1) ein Dieselmotor ist.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Leitung (15) mit einem Kühler (18) versehen ist, um die in den Einlass (3, 4) zurückgeführten Abgase zu kühlen.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (12) und das zweite Mittel (22) zur Energieaufnahme aus den Abgasen im Auslass (9, 10) aus Turbinen bestehen, die von den Abgasen angetrieben werden.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) aus einem elektronisch geregelten Ventil besteht, welches kontinuierlich zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung geregelt werden kann.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei regelbare Ventile enthält, von denen jedes einen offenen und einen geschlossenen Zustand annehmen kann, und jedes unabhängig von dem anderen geregelt werden kann, wodurch unterschiedliche Öffnungszustände in Stufen erlangt werden.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Leitung (15) mit dem Auslass (9, 10) an einem Punkt in Strömungsrichtung vor dem ersten Mittel (12) zur Energieaufnahme aus den Abgasen verbunden ist.
Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) zwei Einlassventile für die Versorgung mit Ansaugluft beinhaltet.
Verfahren zur Reduktion von schädlichen Emissionen einer Brennkraftmaschine (1), welches umfasst: Energieaufnahme mittels einer Turboladereinheit (15) aus den Abgasen, die aus der Maschine (1) kommen, Kompression der Ansaugluft der Maschine (1), durch ein Ventil (16) geregelte Rückführung der Abgase der Maschine (1), welches in einer Leitung (15) angeordnet ist, die einen Auslass (9, 10) der Maschine (1) mit einem Einlass (3, 4) der Maschine (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass es weitere Energieaufnahme aus den Abgasen in Strömungsrichtung hinter der Turboladereinheit (11), wobei in dem Auslass (9, 10) ein Druck aufgebaut wird, der den Druck in dem Einlass (3,4) übersteigt, und Übertragung der Kraft von dem Mittel (22) der weiteren Energieaufnahme aus den Abgasen in Strömungsrichtung hinter der Turboladereinheit zu einer Kurbelwelle (24), die mit der Maschine (1) in Verbindung steht, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kühlung der zurückgeführten Abgase beinhaltet.