WO2010072227A1 - Abgasrückführungssystem und verfahren zur abgasrückführung - Google Patents

Abgasrückführungssystem und verfahren zur abgasrückführung Download PDF

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WO2010072227A1
WO2010072227A1 PCT/EP2008/010993 EP2008010993W WO2010072227A1 WO 2010072227 A1 WO2010072227 A1 WO 2010072227A1 EP 2008010993 W EP2008010993 W EP 2008010993W WO 2010072227 A1 WO2010072227 A1 WO 2010072227A1
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gas recirculation
line
compressor
fresh air
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PCT/EP2008/010993
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Gerhard Lepperhoff
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Fev Motorentechnik Gmbh
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    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and a method for exhaust gas recirculation.
  • Exhaust gas recirculation is used in today's vehicles due to legal regulations, in order to reduce the particle pollutant (in particular nitrogen oxide emissions).
  • Exhaust gas recirculation systems are known in which the exhaust gas is removed on the high pressure side of an exhaust gas turbine or on the low pressure side of the exhaust gas turbine.
  • a low-pressure exhaust gas recirculation is known from WO 2008/005382 A1, in which the exhaust gas removal takes place after the first turbine and the feed into the inlet of a supercharger in the case of a two-stage supercharging.
  • the low-pressure exhaust gas recirculation has the disadvantage that due to the small pressure difference between the exhaust line and the air inlet of the exhaust gas turbocharger compressor, the mass flow rate and the controllability of the recirculated exhaust gas are unsatisfactory.
  • An object of the invention is to provide a low-pressure exhaust gas recirculation for internal combustion engines with an exhaust gas turbocharger, in which the controllability of the recirculated exhaust gas flow is improved.
  • the exhaust gas recirculation system according to the invention for an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger has an exhaust gas recirculation line. This is on the one hand connected to the removal of exhaust gas to an exhaust line of the internal combustion engine. Under the exhaust system are all components to understand what the exhaust from the internal combustion engine to the surrounding atmosphere.
  • a turbine of the exhaust gas turbocharger is usually arranged, wherein the region downstream of the turbine is to be referred to as the low-pressure region of the exhaust gas line.
  • the exhaust gas recirculation line is connected to the low-pressure region of the exhaust gas line.
  • the exhaust gas recirculation line is connected to a fresh air supply of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation line is guided via an exhaust gas compressor, which serves to increase the pressure of the recirculated gas. Due to the increased pressure of the recirculated exhaust gas flow this is advantageously better regulated. This may already be sufficient for a moderate increase in pressure.
  • the pressure level to which the recirculated exhaust gas is compressed depends essentially on how and where it is to be supplied to the fresh air supply.
  • the exhaust gas compressor according to the invention is a separate compressor for compressing the recirculated exhaust gas, in contrast to the compressor of the fresh air supply, for example.
  • the exhaust gas recirculation line is arranged with the exhaust line downstream of a filter unit, in particular a catalyst, a particulate filter and / or an oxidation catalyst.
  • a filter unit in particular a catalyst, a particulate filter and / or an oxidation catalyst.
  • the recirculated exhaust gas is thereby advantageously already cleaned, so that the following components are less affected by deposits, sooting or corrosion.
  • the connection of the exhaust gas recirculation line with the exhaust gas line takes place in a silencer.
  • the exhaust gas recirculation line via a cooling device, or a heat exchanger is guided, so that advantageously a cooling of the recirculated exhaust gas is possible, which is particularly important in high load operation of the engine, as high temperatures of the recirculated exhaust gas otherwise the inlet temperature would increase on the intercooler or on the internal combustion engine itself.
  • the cooling device is arranged in the exhaust gas recirculation line upstream of the exhaust gas compressor in the flow direction.
  • the compressor can its efficiency can be significantly increased if the gas to be compressed is cooled beforehand. This is the case, for example, if the exhaust gas compressor, as is preferably provided, is an axial compressor. If the exhaust gas compressor is to achieve only a moderate pressure increase, this can alternatively be realized by a blower, for example by a radial or vane pump.
  • the exhaust gas compressor is driven by a turbine of the exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust gas compressor is driven by a separate turbine in the exhaust system.
  • the exhaust gas recirculation line to a bypass for bypassing the exhaust gas compressor which is preferably provided with a controllable valve.
  • the exhaust gas recirculation line is provided with a controllable valve via which the supply of recirculated exhaust gas to the fresh air supply can be regulated.
  • the exhaust gas recirculation line is preferably supplied to the fresh air supply in the flow direction upstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger. In principle, a supply behind the compressor is conceivable, if the pressure conditions allow. Also preferably, the connection of the exhaust gas recirculation line with the fresh air supply takes place via a dual-flow compressor of the exhaust gas turbocharger.
  • Another object of the invention is a method for exhaust gas recirculation in internal combustion engines with turbocharger, wherein the exhaust gas is removed from an exhaust line and is introduced into a fresh air supply.
  • the pressure of the recirculated exhaust gas is increased between removal and introduction, for example with a suitable pump or an axial compressor.
  • the removal of the exhaust gas takes place in the low pressure region of the exhaust system.
  • Preference is already taken purified exhaust gas.
  • the recirculated exhaust gas is preferably cooled, more preferably before the increase in pressure is performed.
  • the introduction into the fresh air supply is preferably carried out in the flow direction in front of the compressor of the exhaust gas turbocharger.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of an exhaust gas recirculation system according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of a third embodiment of the exhaust gas recirculation system according to the invention.
  • An internal combustion engine 1 is shown only schematically. This usually has a plurality of cylinders (not shown), which are supplied via the lines 24 with charge air. After combustion, the exhaust gas is passed through an exhaust manifold 14 from the cylinders in an exhaust line 25. The exhaust gas is passed in the exhaust line 25 via a turbine 4 and relaxed in this. The region of the exhaust line 25, which lies downstream of the turbine 4 in the flow direction, is referred to as the low-pressure region of the exhaust gas line.
  • the exhaust gas passes through a filter unit 9, for example a catalytic converter, a diesel oxidation catalytic converter and / or a diesel particulate filter, and a silencer 10, before the exhaust gas is discharged to the surrounding atmosphere, which is represented by the arrow 15.
  • a filter unit 9 for example a catalytic converter, a diesel oxidation catalytic converter and / or a diesel particulate filter
  • a silencer 10 for example a catalytic converter, a diesel oxidation catalytic converter and / or a diesel particulate filter
  • a fresh air supply 17 comprises a suction of fresh air 16, which is passed through an air filter 13 and in a compressor 5 to an increased pressure veau is brought, wherein the compressor 5 is mechanically connected to the turbine 4 via a shaft 18 and is driven by this.
  • the compressed air is cooled in a charge air cooler 6 before it reaches the internal combustion engine 1 via the supply lines 24.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the exhaust gas recirculation system according to the invention.
  • Exhaust gas for exhaust gas recirculation is removed from the exhaust gas line 25 in the region of the muffler 10.
  • the exhaust gas taken off in the low-pressure region of the exhaust line 25 is relaxed, significantly cooled relative to the temperature at the outlet from the internal combustion engine 1 and advantageously already cleaned in the filter unit 9.
  • the exhaust gas is connected via an exhaust gas recirculation line 2 with the fresh air supply 17.
  • According to the exhaust gas recirculation line 2 is passed through an exhaust gas compressor 3, in which the pressure level of the exhaust gas is increased.
  • the Abgasverdich- ter 3 is designed as an axial compressor, which is driven via the shaft 18 of the turbine 4.
  • a bypass 7 with a controllable valve 8 allows regulation of the pressure in the exhaust gas recirculation line 2. Furthermore, the recirculation of exhaust gas to the fresh air supply 17 via a control valve 12 can be regulated.
  • the compressor 5 is double-flow, so that the fresh air is fed via a first flood and the recirculated exhaust gas via a second flood in the compressor 5.
  • a simpler embodiment is to feed the recirculated exhaust gas into the fresh air line between the air filter 13 and the compressor 5.
  • the exhaust gas recirculation line 2 is further a cooler 11, here a heat exchanger, arranged to cool the recirculated exhaust gas, at least when needed. This is usually necessary in a full load operation of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas cooler 11 is arranged downstream of the exhaust gas compressor 3 in the illustrated embodiment in the flow direction.
  • the skilled artisan will recognize that the radiator 11 could, however, also be arranged upstream of the exhaust gas compressor 3 in the flow direction. A conceivable advantage would then be that certain compressors have a higher efficiency at lower temperatures of the medium to be compressed.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the exhaust gas recirculation system according to the invention. management system.
  • a separate turbine 19 is arranged downstream of the filter unit 9 in the flow direction.
  • the tapping point 21 for the removal of the exhaust gas for the exhaust gas recirculation is arranged in the flow direction behind the turbine 19, so that the entire exhaust gas drives the turbine 19. Only the part of the exhaust gas to be recirculated is subsequently guided via the compressor 3, which here is driven by the separate turbine 19 via the shaft 20.
  • the recirculated exhaust gas is optionally introduced via the exhaust gas recirculation line 2 via a heat exchanger 11 and via a control valve 12 into the fresh air line of the fresh air supply 17 between the air filter 13 and the compressor 5.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the exhaust gas recirculation system according to the invention.
  • the exhaust gas recirculation line 2 is in turn connected to the exhaust line 25 in the region of the muffler 10.
  • the exhaust gas cooler 11 is arranged upstream of the exhaust gas compressor 3 in the flow direction of the recirculated exhaust gas, which possibly leads to an improvement in the efficiency of the exhaust gas compressor 3.
  • the exhaust gas compressor 3 is again driven in this embodiment via the shaft 18 of the turbine 4 and designed as a radial compressor. Depending on the pressure level to which the recirculated exhaust gas is brought by the exhaust gas compressor 3, this can then, as shown in the embodiments previously introduced into the fresh air line between the air filter 13 and the compressor 5 are introduced (not shown).
  • the recirculated exhaust gas can be compressed sufficiently high and, as shown here, be mixed behind the compressor 5 with the already compressed fresh air.
  • the connection of the exhaust gas recirculation line 2 with the fresh air supply 17 takes place in this case in the flow direction behind the compressor 5 and before the intercooler 6.
  • This supply line is provided with the reference numeral 2a and has a control valve 12a.
  • the exhaust gas compressor 3 can be controlled.
  • a second supply line 2b with control valve 12b connects the return line 2 with the fresh air supply 17, so that at least a portion of the recirculated exhaust gas can be recycled without pressure increase.
  • an introduction of the recirculated exhaust gas via a side wall of the compressor 5 would be conceivable. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgasturbolader wobei eine Abgasrückführungsleitung (2) einerseits zur Entnahme von Abgas mit einem Abgasstrang (25) der Brennkraftmaschine verbunden ist und andererseits mit einer Frischluftzuführung (17) der Brennkraftmaschine verbunden ist, sowie Verfahren zur Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader.

Description

Abgasrückführungssystem und Verfahren zur Abgasrückführung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader sowie ein Verfahren zur Abgasrückführung. Die Abgasrück- führung wird in heutigen Fahrzeugen auf Grund gesetzlicher Bestimmungen eingesetzt, um die Partikel-Schadstoff-(insbesonder Stickoxidemmissionen) zu senken. Bekannt sind Abgasrückführungssysteme, bei denen das Abgas auf der Hochdruckseite einer Abgasturbine oder auf der Niederdruckseite der Abgasturbine entnommen wird.
Durch die WO 2008/005382 A1 ist eine Niederdruckabgasrückführung bekannt, bei der die Abgasentnahme nach der ersten Turbine und die Einspeisung in den Eingang eines Vorverdichters bei eine zweistufigen Aufladung erfolgt. Die Niederdruckabgasrückführung hat den Nachteil, daß auf Grund der geringen Druckdifferenz zwischen Abgasstrang und Lufteinlaß des Abgasturboladerverdichters der Massendurchsatz und die Regelbarkeit des rückgeführten Abgases unbefriedigend sind.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Niederdruckabgasrückführung für Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader zur Verfügung zu stellen, bei der die Re- gelbarkeit des rückgeführten Abgasstroms verbessert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Das erfindungsgemäße Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader weist eine Abgasrückführungsleitung auf. Diese ist einer- seits zur Entnahme von Abgas mit einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine verbunden. Unter dem Abgasstrang sind alle Bauteile zu verstehen welche das Abgas von der Brennkraftmaschine bis in die umgebende Atmosphäre leiten. In dem Abgasstrang ist in der Regel eine Turbine des Abgasturboladers angeordnet, wobei der Bereich in Strömungsrichtung hinter der Turbine als Niederdruckbereich des Abgasstrangs zu bezeichnen ist. Die Abgasrückführungsleitung ist mit dem Niederdruckbe- reich des Abgasstrangs verbunden. Andererseits ist die Abgasrückführungsleitung mit einer Frischluftzuführung der Brennkraftmaschine verbunden.
Erfindungsgemäß ist die Abgasrückführungsleitung über einen Abgasverdichter geführt, welcher dazu dient, den Druck des rückgeführten Gases zu erhöhen. Durch den erhöhten Druck des rückgeführten Abgasstroms ist dieser vorteilhaft besser regelbar. Dazu kann bereits eine moderate Druckerhöhung ausreichen. Das Druckniveau, auf welches das rückgeführte Abgas verdichtet wird, hängt im wesentlichen davon ab, wie und wo es der Frischluftzuführung zugeführt werden soll. Der Abgasverdichter im Sinne der Erfindung ist ein separater Verdichter zur Verdichtung des rückgeführten Abgases, im Gegensatz zu dem Verdichter der Frischluftzuführung, beispielsweise.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abgasrückführungsleitung mit dem Abgasstrang stromabwärts einer Filtereinheit, insbesondere eines Katalysators, eines Partikelfilters und/oder eines Oxidationskatalysators angeordnet. Das rückgeführte Abgas ist dadurch vorteilhaft bereits gereinigt, so daß die nachfolgenden Komponenten weniger stark durch Ablagerungen, Versottungen bzw. Korrosion beeinträchtigt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung der Abgasrückführungsleitung mit dem Abgasstrang in einem Schalldämpfer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abgasrückführungsleitung über eine Kühlvorrichtung, bzw. einen Wärmetauscher geführt, so daß vorteilhaft eine Kühlung des rückgeführten Abgases möglich ist, was insbesondere im Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine von Bedeutung ist, da hohe Temperaturen des rückgeführten Abgases sonst die Eintrittstemperatur am Ladeluftkühler bzw. an der Brennkraftmaschine selbst erhöhen würden. Besonders bevorzugt ist die Kühlvorrichtung in der Abgasrückführungsleitung in Strömungsrichtung vor dem Abgasverdichter angeordnet. Je nach Ausführungsform des Verdichters kann dessen Wirkungsgrad deutlich gesteigert werden, wenn das zu verdichtende Abgas zuvor gekühlt wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Abgasverdichter, wie bevorzugt vorgesehen, ein Axialverdichter ist. Wenn der Abgasverdichter lediglich eine moderate Druckerhöhung erzielen soll, kann dieser alternativ auch durch ein Gebläse realisiert werden, beispielsweise durch eine Radial- oder Flügelzellenpumpe.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Abgasverdichter durch eine Turbine des Abgasturboladers angetrieben. Gemäß einer alter- nativen bevorzugten Ausführungsform ist der Abgasverdichter durch eine separate Turbine im Abgasstrang angetrieben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abgasrückführungsleitung einen Bypass zur Umgehung des Abgasverdichters auf, welcher vorzugsweise mit einem regelbaren Ventil versehen ist. Weiterhin bevorzugt ist die Abgasrückführungsleitung mit einem regelbaren Ventil versehen über welches die Zufuhr von rückgeführtem Abgas zur Frischluftzufuhr regelbar ist. Die Abgasrückführungsleitung wird der Frischluftzufuhr in Strömungsrichtung vorzugsweise vor dem Verdichter des Abgasturboladers zugeführt. Grundsätzlich ist auch eine Zuführung hinter dem Verdichter denkbar, sofern die Druckverhältnisse dies zulassen. Ebenfalls bevorzugt erfolgt die Verbindung der Abgasrückführungsleitung mit der Frischluftzuführung über einen zweiflutigen Verdichter des Abgasturboladers.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader, wobei das Abgas aus einem Abgasstrang entnommen wird und in eine Frischluftzuführung eingeleitet wird. Erfindungsgemäß wird zwischen Entnahme und Einleitung der Druck des rückgeführten Abgases erhöht, beispielsweise mit einer geeigneten Pumpe oder einem Axialverdichter. Die Entnahme des Abgases erfolgt im Niederdruckbereich des Abgasstrangs. Bevorzugt wird bereits gereinigtes Abgas entnommen. Das rückgeführte Abgas wird vorzugsweise gekühlt, besonders bevorzugt bevor die Erhöhung des Drucks durchgeführt wird. Die Einleitung in die Frischluftzuführung erfolgt vorzugsweise in Strömungsrichtung vor dem Verdichter des Abgasturboladers. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen betreffen sowohl das erfindungsgemäße Verfahren, als auch das erfindungsgemäße Abgasrückführungssystem. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystems;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystems.
Das erfindungsgemäße Abgasrückführungssystem wird mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen Teile oder Teilsysteme mit gleicher Funktion. Eine Brennkraftmaschine 1 ist lediglich schematisch dargestellt. Diese weist in der Regel eine Mehrzahl an Zylindern (nicht dargestellt) auf, welche über die Leitungen 24 mit Ladeluft versorgt werden. Nach erfolgter Verbrennung wird das Abgas über einen Abgaskrümmer 14 aus den Zylindern in einen Abgasstrang 25 geleitet. Das Abgas wird im Abgasstrang 25 über eine Turbine 4 geleitet und in dieser entspannt. Der Bereich des Abgasstrangs 25, welcher in Strömungsrichtung hinter der Turbine 4 liegt, wird als Niederdruckbereich des Abgasstrangs bezeichnet. Das Abgas durchläuft eine Filtereinheit 9, beispielsweise einen Katalysator, einen Diesel-Oxidationskatalysator und/oder einen Dieselpartikelfilter, sowie einen Schalldämpfer 10, bevor das Abgas an die umgebende Atmosphäre ab- gegeben wird, was mit dem Pfeil 15 dargestellt ist.
Eine Frischluftzuführung 17 umfaßt eine Ansaugung von Frischluft 16, welche durch einen Luftfilter 13 geleitet wird und in einem Verdichter 5 auf ein erhöhtes Druckni- veau gebracht wird, wobei der Verdichter 5 mechanisch mit der Turbine 4 über eine Welle 18 verbunden ist und von dieser angetrieben wird. Die verdichtete Luft wird in einem Ladeluftkühler 6 gekühlt bevor sie über die Zuleitungen 24 in die Brennkraftmaschine 1 gelangt.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystems dargestellt. Aus dem Abgasstrang 25 wird im Bereich des Schalldämpfers 10 Abgas für eine Abgasrückführung entnommen. Das im Niederdruckbereich des Abgasstrangs 25 entnommene Abgas ist entspannt, gegenüber der Temperatur am Austritt aus der Brennkraftmaschine 1 deutlich abgekühlt und vorteilhafterweise bereits in der Filtereinheit 9 gereinigt. Das Abgas wird über eine Abgasrückführungsleitung 2 mit der Frischluftzufuhr 17 verbunden. Erfindungsgemäß ist die Abgasrückführungsleitung 2 über einen Abgasverdichter 3 geführt, in welchem das Druckniveau des Abgases erhöht wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abgasverdich- ter 3 als Axialverdichter ausgeführt, welcher über die Welle 18 von der Turbine 4 angetrieben wird. Ein Bypass 7 mit einem regelbaren Ventil 8 ermöglicht eine Regulierung des Drucks in der Abgasrückführungsleitung 2. Des weiteren ist die Rückführung von Abgas zur Frischluftzufuhr 17 über ein Regelventil 12 regelbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verdichter 5 zweiflutig ausgeführt, so daß die Frischluft über ein erste Flut und das rückgeführte Abgas über eine zweite Flut in den Verdichter 5 eingespeist wird. Eine einfachere Ausführungsform besteht darin, das rückgeführte Abgas in die Frischluftleitung zwischen Luftfilter 13 und Verdichter 5 einzuspeisen. In der Abgasrückführungsleitung 2 ist des weiteren ein Kühler 11 , hier ein Wärmetauscher, angeordnet, um das rückgeführte Abgas zumindest bei Bedarf zu kühlen. Dies ist bei einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine in der Regel notwendig. Der Abgaskühler 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung hinter dem Abgasverdichter 3 angeordnet. Der Fachmann erkennt, daß der Kühler 11 jedoch ebenso in Strömungsrichtung vor dem Abgasverdichter 3 angeordnet sein könnte. Ein denkbarer Vorteil wäre dann, daß bestimmte Verdichter bei niedrigeren Temperaturen des zu verdichtenden Mediums einen höheren Wirkungsgrad aufweisen.
In der Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrück- führungssystems dargestellt. In dem Abgasstrang 25 ist in Strömungsrichtung hinter der Filtereinheit 9 eine separate Turbine 19 angeordnet. Die Zapfstelle 21 für die Entnahme des Abgases für die Abgasrückführung ist in Strömungsrichtung hinter der Turbine 19 angeordnet, so daß das gesamte Abgas die Turbine 19 antreibt. Lediglich der rückzuführende Teil des Abgases wird anschließend über den Verdichter 3, welcher hier über die Welle 20 von der separaten Turbine 19 angetrieben wird, geführt. Der Abgasverdichter 3, wiederum ein Axialverdichter, weist auch hier einen Bypass 7 mit Regelventil 8 auf. Das rückgeführte Abgas wird über die Abgasrückführungsleitung 2 ggf. über einen Wärmetauscher 11 und über ein Regelventil 12 in die Frisch- luftleitung der Frischluftzufuhr 17 zwischen Luftfilter 13 und Verdichter 5 eingeleitet.
In der Figur 3 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführungssystems dargestellt. Die Abgasrückführungsleitung 2 ist wiederum im Bereich des Schalldämpfers 10 mit dem Abgasstrang 25 verbunden. Der Abgaskühler 11 ist in Strömungsrichtung des rückgeführten Abgases vor dem Abgasverdichter 3 angeordnet, was ggf. zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Abgasverdichters 3 führt. Der Abgasverdichter 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel wiederum über die Welle 18 von der Turbine 4 angetrieben und als Radialverdichter ausgeführt. Je nach dem, auf welches Druckniveau das rückgeführte Abgas durch den Abgasverdichter 3 gebracht wird, kann dieses anschließend, wie in den Ausführungsbeispielen zuvor gezeigt, in die Frischluftleitung zwischen dem Luftfilter 13 und dem Verdichter 5 eingeleitet werden (nicht dargestellt). Alternativ kann das rückgeführte Abgas ausreichend hoch verdichtet werden und, wie hier dargestellt, hinter dem Verdichter 5 mit der bereits verdichteten Frischluft vermischt werden. Die Verbindung der Abgasrück- führungsleitung 2 mit der Frischluftzufuhr 17 erfolgt in diesem Falle in Strömungsrichtung hinter dem Verdichter 5 und vor dem Ladeluftkühler 6. Diese Zuleitung ist mit dem Bezugszeichen 2a versehen und weist ein Regelventil 12a auf. Über den Bypass 7 und das Regelventil 8 kann der Abgasverdichter 3 geregelt werden. Eine zweite Zuleitung 2b mit Regelventil 12b verbindet die Rückführungsleitung 2 mit der Frischluftzufuhr 17, so daß zumindest ein Teil des rückgeführten Abgases auch ohne Druckanhebung rückgeführt werden kann. Als weitere, hier nicht dargeestellte Alternative wäre auch eine Einleitung des rückgeführten Abgases über eine Seitenwand des Verdichters 5 denkbar. Bezugszeichenliste
1 Brennkraftmaschine
2 Abgasrückführungsleitung
2a, 2b Zuleitung
3 Abgasverdichter
4 Turbine
5 Verdichter
6 Ladeluftkühler
7 Bypass
8 Regelventil für Bypass
9 Filtereinheit
10 Schalldämpfer
11 Kühlvorrichtung für Abgas
12, 12a, 12b Regelventil für Abgasrückführung
13 Luftfilter
14 Abgaskrümmer
15 Umgebungsatmosphäre
16 Frischluft
17 Frischluftzufuhr
18 Welle
19 separate Turbine 0 Welle 1 Zapfstelle für Abgasrückführung 4 Zufuhrleitung 5 Abgasstrang

Claims

Abgasrückführungssystem und Verfahren zur Abgasrückführung
1. Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgasturbolader, aufweisend eine Abgasrückführungsleitung (2), welche einerseits zur Entnahme von Abgas mit einem Abgasstrang (25) der Brennkraftmaschine verbunden ist und andererseits mit einer Frischluftzuführung (17) der Brennkraftmaschine verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasrückführungsleitung (2) über einen Abgasverdichter (3) zur Erhöhung des Drucks des rückgeführten Abgases geführt ist.
2. Abgasrückführungssystem nach Patentanspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgasverdichter (3) durch eine Turbine (4) des Abgasturboladers angetrieben ist.
3. Abgasrückführungssystem nach Patentanspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgasverdichter (3) durch eine separate Turbine (19) im Abgasstrang (25) angetrieben ist.
4. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasrückführungsleitung (2) in Strömungsrichtung des Abgases hinter einer Filtereinheit (9) mit dem Abgasstrang (25) verbunden ist, insbesondere im Bereich eines Schalldämpfers (10).
5. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasrückführungsleitung (2) über eine Kühlvorrichtung (11) zur Kühlung des rückgeführten Abgases geführt ist, insbesondere einen Wärmetauscher.
6. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlvorrichtung (11) in Strömungsrichtung des rückgeführten Abgases vor dem Abgasverdichter (3) angeordnet ist.
7. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgasverdichter (3) einen regelbaren Bypass (7) aufweist.
8. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführungsleitung (2) in Strömungsrichtung der Frischluft vor einem Verdichter (5) der Abgasturboladers mit der Frischluftzuführung (17) verbunden ist.
9. Abgasrückführungssystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasrückführungsleitung (2) über einen zweiflutigen Verdichter (5) des Abgasturboladers mit der Frischluftzuführung (17) verbunden ist.
10. Verfahren zur Abgasrückführung bei Brennkraftmaschinen (1) mit Abgasturbolader, wobei Abgas aus einem Abgasstrang (25) der Brennkraftmaschine entnommen wird und in eine Frischluftzuführung (17) für die Brennkraftmaschine eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druck des rückgeführten Abgases zwischen der Entnahme aus dem Abgasstrang und der Einleitung in die Frischluftzuführung erhöht wird.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß gereinigtes Abgas aus dem Abgasstrang (25) entnommen wird.
12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das rückgeführte Abgas gekühlt wird vorzugsweise vor der Erhöhung des Drucks.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das rückgeführte Abgas in die Frischluftzuführung (17) eingeleitet wird, bevor die Frischluft verdichtet wird.
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