AT4789U1 - Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem abgasturbolader - Google Patents

Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem abgasturbolader Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), vorzugsweise mit einem Abgasturbolader (10), dessen Verdichterteil (11) in einem Einlassströmungsweg (6) und dessen Turbinenteil (9) in einem Auslassströmungsweg (8) angeordnet ist, mit einer Abgasrückführleitung (12) zwischen Auslassströmungsweg (8) und Einlassströmungsweg (6), welche in den Einlassströmungsweg (6) einmündet, wobei die Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströmungsweg (8) stromabwärts eines Partikelfilters abzweigt. Um Schäden an der Brennkraftmaschine durch schadhafte Bauteile im Auslassströmungsweg (8) und der Abgasrückführleitung (12) wirksam zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Abgasrückführleitung (12) ein Zusatzfilter (27) aufweist oder stromaufwärts einer Filtereinrichtung (26) in den Einlassströmungsweg (6) einmündet.

Description


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  Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise mit einem Abgas- turbolader, dessen Verdichterteil in einem Einlassströmungsweg und dessen Tur- binenteil in einem Auslassströmungsweg angeordnet ist, mit einer Abgasrück- führleitung zwischen Auslassströmungsweg und Einlassströmungsweg, welche in den Einlassströmungsweg einmündet, wobei die Abgasrückführleitung vom Aus- lassströmungsweg stromabwärts eines Partikelfilters abzweigt. 



  Aus der österreichischen Gebrauchsmusteranmeldung GM 444/99 ist eine Brenn- kraftmaschine bekannt, bei der die Abgasrückführleitung stromabwärts eines Partikelfilters vom Auslassströmungsweg abzweigt und stromabwärts eines Luft- filters in den Einlassströmungsweg einmündet. Dies hat allerdings den Nachteil, dass im Falle einer Abrasion oder eines Gebrechens absplitternde Teile des Parti- kelfilters über die Abgasrückführleitung und den Einlassströmungsweg, sowie über den Verdichter in den Ladeluftkühler und/oder den Brennraum gelangen und somit die Brennkraftmaschine schädigen können. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, Schaden an der Brennkraftmaschine durch Gebre- chen von Teilen im Auslassströmungsweg zu verhindern. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Abgasrückführleitung ein Zusatzfilter aufweist oder stromaufwärts einer Filtereinrichtung in den Einlass- strömungsweg einmündet. Durch die Filtereinrichtung können kleinere und grö-   #ere   absplitternde Teile aufgefangen werden und somit eine Schädigung des Motors wirksam verhindert werden. 



  Dabei kann in einer sehr einfachen Ausführungsvariante der Erfindung vorgese- hen sein, dass die Abgasrückführleitung stromaufwärts des Luftfilters in den Ein- lassströmungsweg einmündet. Gegebenenfalls ist der die Filtereinrichtung bil- dende Luftfilter verstärkt auszuführen, um eventuell absplitternde Teilchen sicher zurückzuhalten. 



  Alternativ dazu kann vorgesehen sein, die Abgasrückführleitung zwischen Luft- filter und einem die Filtereinrichtung bildenden Zusatzfilter in den Einlassströ- mungsweg einmündet. Somit übernimmt ein eigener Zusatzfilter die Rückhalte- funktion von absplitternden Bruchteilen. 



  In Weiterführung dieser Variante kann weiters vorgesehen sein, dass die Abgas- rückführleitung in einen durch eine Beipassleitung umgehbaren Haupteinlass- strömungsweg des Einlassströmungsweges einmündet, wobei vorzugsweise die Filtereinrichtung im Haupteinlassströmungsweg angeordnet ist. Falls keine Ab- gasrückführung stattfindet, kann somit die Einmündung der Abgasrückführleitung in den Haupteinlassströmungsweg, sowie der Zusatzfilter umgangen werden, wodurch in dieser Betriebsart zusätzliche Strömungsverluste zur Folge des Zu- 

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 satzfilters vermieden werden. Dieser Vorteil ist auch dann gegeben, wenn der Zusatzfilter direkt in der Abgasrückführleitung angeordnet ist. 



  Besonders hohe Abgasrückführraten lassen sich erreichen, wenn die Abgasrück- führleitung im Bereich der Abzweigung vom Auslassströmungsweg ein Staurohr aufweist, über welches das vom Auslassströmungsweg kommende Abgas in die Abgasrückführleitung einströmt. Alternativ dazu oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Abgasrückführleitung über eine Düse-Diffusereinheit in den Ein- lassströmungsweg einmündet. 



  Gegebenenfalls kann weiters vorgesehen sein, dass der Abgasrückführkühler über einen vom Motorkühlkreis entkoppelten Kühlkreis betreibbar ist. Dadurch wird einerseits das Motorkühlsystem entlastet und werden andererseits beson- ders niedrige Abgasrückführ-Temperaturen ermöglicht. 



  Um Korrosion im Abgasrückführkühler durch kondensierte Schwefelverbindungen zu vermeiden, wird der Abgasrückführkühler vorzugsweise höher als die Abzwei- gung der Abgasrückführleitung angeordnet, so dass das Kondenswasser zurück in den Auslassströmungsweg fliesst. Alternativ oder zusätzlich kann zur Vermei- dung von Korrosion durch Kondensatbildung im Abgasrückführkühler ein Kon- densatsumpf aus korrosionsbeständigem Material vorgesehen sein. Das sich al- lenfalls bei niedrigeren Betriebstemperaturen im Kühler bildende Kondensat wird bei höheren Temperaturen und höheren Strömungsgeschwindigkeiten abge- dampft oder mittransportiert. 



  Weiters kann durch Verwendung von besonders schwefelarmen Kraftstoff mit einem Schwefelgehalt unter 50 ppm das Auftreten von Korrosion im Auslass- strömungsweg, der Abgasrückführleitung und im Einlassströmungsweg, sowie in den darin angeordneten Bauteilen wirksam verhindert werden. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



  Es zeigen schematisch Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante, sowie die Fig. 2 bis 4 erfindungsgemässe Brenn- kraftmaschinen in weiteren vorteilhaften Ausführungsvarianten. 



  Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugs- zeichen versehen. 



  Die Brennkraftmaschine 1 für mehrere Zylinder 2 weist einen Einlasssammler 3 und einen Auslasssammler 4 auf. In den Einlasssammler 3 mündet die Ladeluft- leitung 5 eines Einlassströmungsweges 6, wobei in der Ladeluftleitung 5 ein La- deluftkühler 7 angeordnet ist. In dem vom Auslasssammler 4 ausgehenden Aus- lassströmungsweg 8 ist der Turbinenteil 9 einer Abgasturbine 10 angeordnet. Der Verdichterteil 11 befindet sich im Einlassströmungsweg 6. 

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  Vom Auslassströmungsweg 8 zweigt eine Abgasrückführleitung 12 stromabwärts des Turbinenteiles 9 ab und mündet stromaufwärts des Verdichterteiles 11 in den Einlassströmungsweg 6. Die Abzweigung der Abgasrückführleitung 12 vom Aus- lassströmungsweg 8 ist mit 14 bezeichnet und erfolgt über ein entgegen der Ab- gasströmung gerichtetes Staurohr 25. Die Einmündung der Abgasrückführleitung 12 in den Einlassströmungsweg 6 ist mit 15 bezeichnet. In der Abgasrückführ- leitung 12 ist ein Abgasrückführventil 16 und ein Abgasrückführkühler 17 ange- ordnet. Die Abzweigung 14 befindet sich stromabwärts eines Partikelfilters 18, so dass nur partikelfreies bzw. partikelarmes Abgas in die Abgasrückführleitung 12 gelangt.

   Zur Vermeidung von Korrosion im Abgasrückführkühler 17 kann dieser höher angeordnet sein als die Abzweigung 14, so dass Kondenswasser wieder in den Auslassströmungsweg 8 zurückfliessen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Abgasrückführkühler 17, sowie der Ladeluftkühler 7 mit einem Konden- satsumpf ausgeführt sein. Zusätzlich oder anstelle dieser relativ aufwendigen Massnahmen kann Korrosion in im Auslassströmungsweg 8, in der Abgasrück- führleitung 12 und im Einlassströmungsweg 6 angeordneten Bauteilen wirksam durch Verwendung von schwefelarmem Treibstoff vermieden werden. Der Schwefelgehalt sollte dabei unter 50 ppm betragen. 



  Stromaufwärts des Partikelfilters 18 kann eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung 19 in den Auslassströmungsweg 8 einmünden. Als Teil einer nicht weiter darge- stellten Abgas-Motorbremseinrichtung kann im Auslassströmungsweg 8 zwischen dem Turbinenteil 9 und der Einmündung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 19 eine Abgasdrosselklappe 20 angeordnet sein. Die Abgasdrosselklappe 24 strom- abwärts der Abzweigung 14 kann als Unterstützung der Abgasrückführung und zur Erhöhung der Menge des rückgeführten Abgases zumindest teilweise ge- schlossen werden. 



  Um zu vermeiden, dass bei Schäden und Ausfall von Bauteilen im Auslassströ- mungsweg 8, beispielsweise durch Absplittern des Filtermaterials des Partikelfil- ters 18, oder Abrasion von Feinstteilchen, insbesondere bei Keramikfiltern, Keramikstaub oder andere Teilchen über die Abgasrückführleitung 12 in den Ein- lassströmungsweg 6 und weiter in den Verdichter 11, sowie den Ladeluftkühler 7 und die Brennräume der Zylinder 2 gelangen und dort Schaden anrichten, ist in jedem der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten die Ein- mündung der Abgasrückführleitung 12 in den Einlassströmungsweg 6 stromauf- wärts einer Filtereinrichtung 26 angeordnet, bzw. in der Abgasrückführleitung 12 ein Filter 27 (siehe Fig. 4) vorgesehen. 



  Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 1 wird die Filtereinrichtung durch den Luftfilter 23 gebildet. Eventuell ist eine Verstärkung des Filtermateriales oder ein zusätzlicher Grobfilter im Luftfilter 23 erforderlich. 

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  Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante befindet sich die Einmündung 15 zwischen Luftfilter 23 und einer durch einen Zusatzfilter 27 gebildeten Filter- einrichtung 26. 



  Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführung nur dadurch, dass hier die Abgasrückführleitung 12 über eine Düse-Diffusereinheit 13 in den Einlassströmungsweg 6 einmündet. 



  Die Mündung 15 der Abgasrückführleitung 12 kann in einem Haupteinlassströ- mungsweg 6a angeordnet sein, welcher vorzugsweise durch eine Bypassleitung 21 umgehbar ist. In der Bypassleitung 21 ist zur Steuerung ein Steuerventil 22 angeordnet, wie strichliert in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. 



  Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 2 mit einem direkt in der Ab- gasrückführleitung 12 angeordneten Zusatzfilter 27. 



  Dadurch, dass die Einmündung der Abgasrückführleitung 12 in den Einlassströ- mungsweg 6 stromaufwärts einer Filtereinrichtung 26 angeordnet ist, bzw. ein Zusatzfilter direkt in der Abgasrückführleitung vorgesehen ist, können wirksam Schäden an der Brennkraftmaschine bei Bauteilversagen und Absplittern von Bauteilen, insbesondere des Partikelfilters 18, vermieden werden.

Claims (9)

  1. ANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine (1), vorzugsweise mit einem Abgasturbolader (10), dessen Verdichterteil (11) in einem Einlassströmungsweg (6) und dessen Turbinenteil (9) in einem Auslassströmungsweg (8) angeordnet ist, mit ei- ner Abgasrückführleitung (12) zwischen Auslassströmungsweg (8) und Ein- lassströmungsweg (6), welche in den Einlassströmungsweg (6) einmündet, wobei die Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströmungsweg (8) strom- abwärts eines Partikelfilters abzweigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) ein Zusatzfilter (27) aufweist oder stromaufwärts einer Filtereinrichtung (26) in den Einlassströmungsweg (6) einmündet.
  2. 2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei im Einlassströmungsweg (6) ein Luftfilter (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) stromaufwärts des Luftfilters (23) in den Einlass- strömungsweg (6) einmündet.
  3. 3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) zwischen Luftfilter (23) und einem die Filter- einrichtung (26) bildenden Zusatzfilter (27) in den Einlassströmungsweg (6) einmündet.
  4. 4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) im Bereich der Ab- zweigung (14) vom Auslassströmungsweg (8) ein Staurohr (25) aufweist, über welches das vom Auslassströmungsweg (8) kommende Abgas in die Abgasrückführleitung (12) einströmt.
  5. 5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Abgasrückführleitung (12) ein Abgasrückführkühler angeordnet ist, da- durch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführkühler (17) über einen vom Motorkühlkreis entkoppelten Kühlkreis betreibbar ist.
  6. 6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (12) in einen durch eine Bypassleitung (21) umgehbaren Haupteinlassströmungsweg (6a) des Ein- lassströmungsweges (6) einmündet, wobei vorzugsweise die Filtereinrich- tung (27) im Haupteinlassströmungsweg (6a) angeordnet ist.
  7. 7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Abgasrückführkühler (17) in der Abgasrückführleitung (12), dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abgasrückführkühler (17) höher angeordnet ist als die Abzweigung (14) der Abgasrückführleitung (12) vom Auslassströ- mungsweg (8). <Desc/Clms Page number 6>
  8. 8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem in der Abgasrückführleitung (12) angeordneten Abgasrückführkühler (17), da- durch gekennzeichnet, dass im Abgasrückführkühler (17) ein Kondensat- sumpf vorgesehen ist.
  9. 9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit schwefelarmen Kraftstoff, dessen Schwefel- gehalt weniger als 50 ppm beträgt, betreibbar ist.
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