AT523180A4 - Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern - Google Patents

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AT523180A4 ATA51098/2019A AT510982019A AT523180A4 AT 523180 A4 AT523180 A4 AT 523180A4 AT 510982019 A AT510982019 A AT 510982019A AT 523180 A4 AT523180 A4 AT 523180A4
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (21, 22, 23, 24) mit einen Einlasssystem (3) und einem Auslasssystem (4), sowie einem Abgasrückführsystem (5) zur Rückführung von Abgas aus dem Auslasssystem (4) in das Einlasssystem (3), wobei das Abgasrückführsystem (5) zumindest einen Abgasrückführströmungsweg (50) aufweist, in welchem zumindest eine Abgaskühlvorrichtung (8) mit zumindest einem Abgaskühler (80; 81, 82, 83, 84) angeordnet ist. Um eine gleichmäßige Verteilung des Kondensates zu den einzelnen Zylindern zu erreichen, ist vorgesehen, dass der Abgasrückführströmungsweg (50) in der oder stromaufwärts der Abgaskühlvorrichtung (8) in Abgasteilströmungen aufgeteilt ist und die Abgasteilströmungen zur zylinderselektiven Abgasrückführung in zylinderselektiven Abgasrückführpfaden (51, 52, 53, 54) geführt sind, wobei jedem Zylinder (21, 22, 23, 24) zumindest ein zylinderselektiver Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zugeordnet ist, welcher in einen Einlassströmungsweg (31, 32, 33, 34) des zugeordneten Zylinders (21, 22, 23, 24) oder direkt in den zugeordneten Zylinder (21, 22, 23, 24) einmündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, einem Einlasssystem, einem Auslasssystem sowie einem Abgasrückführsystem zur Rückführung von Abgas aus dem Auslasssystem in das Einlasssystem, wobei das Abgasrückführsystem zumindest einen Abgasrückführströmungsweg aufweist, in welchem zumindest eine Abgaskühlvorrichtung mit zumindest einem Abgaskühler angeordnet ist.
Brennkraftmaschinen mit unterschiedlichen Abgasrückführvorrichtungen
und -systemen sind im Stand der Technik bekannt. Es hat sich gezeigt, dass die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs durch den Einsatz der Abgasrückführung erhöht werden kann. Zur Verminderung der Emissionen wurden in den letzten Jahren verschiedene Systeme vorgestellt, über die das Abgas zur Verbesserung der
Verbrennung zylinderselektiv zurückgeführt wird.
Die WO 2014/140150 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit einer einen Abgaskühler aufweisenden Abgasrückführpfad zwischen dem Auslasssystem und dem Einlasssystem. Stromabwärts eines elektrischen Verdichters und stromabwärts eines Abgaskühlers teilt sich die Abgasrückführpfad in einzelne zylinderselektive Zuführkanäle auf, wobei pro Zylinder zumindest ein Zuführkanal in einen Einlassströmungsweg einmündet. Eine weitere zylinderselektive Abgasrückführeinrichtung ist aus der DE 10 2007 033 675 A1 bekannt.
Beim Kühlen von rückgeführtem Abgas entsteht Kondensat, welches üblicherweise abgeschieden und in einem Zwischenspeicher gespeichert wird. Aus der
DE 10 2015 200 706 A1 ist es bekannt, dieses gespeicherte Kondensat dem Frischgastrakt zuzuführen oder das Kondensat in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Ziel ist dabei einerseits die Reduzierung einer Klopfneigung, andererseits die Reduzierung von hohen Abgastemperaturen. Ähnliche Anordnungen beschreiben auch die Veröffentlichungen
DE 10 2016 205 666 A1, DE 10 2016 207 189 A1, EP 2 998 560 Al,
US 9,145,850 B2 oder WO 2009/045154 A1.
Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, dass ohne kontrollierte Weiterverarbeitung des Kondensats - z.B. durch Pumpen oder
Mengenaufteilungsvorrichtungen - die gleichmäßige Zuführung des Kondensates zu
den einzelnen Zylindern nicht sichergestellt ist. So kann es vorkommen, dass einzelne Zylinder mit Kondensat überversorgt, andere hingegen unterversorgt werden. Das Vorsehen von Pumpen und anderen Weiterverarbeitungsvorrichtungen
treibt die Kosten in die Höhe und führt zu Nachteilen im Packaging.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführsystem auf möglichst einfache Weise eine gleichmäßige Verteilung
des Kondensates zu den einzelnen Zylindern zu gewährleisten.
Ausgehend von einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Abgasrückführströmungsweg in oder stromaufwärts der Abgaskühlvorrichtung in Abgasteilströmungen aufgeteilt ist und die Abgasteilströmungen zur zylinderselektiven Abgasrückführung in zylinderselektiven Abgasrückführpfaden geführt sind, wobei jedem Zylinder zumindest ein zylinderselektiver Abgasrückführpfad zugeordnet ist, welcher in einen Einlassströmungsweg des zugeordneten Zylinders oder direkt in den zugeordneten Zylinder einmündet. Die zylinderselektiven Abgasrückführpfade werden dabei vorzugsweise parallel
durchströmt.
Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Abgaskühlvorrichtung mehrere Abgaskühler aufweist, wobei jedem Abgasrückführpfad zumindest ein Abgaskühler zugeordnet ist, und wobei die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges in die parallel durchströmten zylinderselektiven Abgasrückführpfade stromaufwärts der Abgaskühler erfolgt. Mit anderen Worten ist mit jedem Abgasrückführpfad zumindest ein Abgaskühler wirkverbunden. Damit wird das in dem
Abgasrückführpfad geführte Abgas durch den Abgaskühler gekühlt.
In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgaskühlvorrichtung einen Abgaskühler mit einem - vorzugsweise im Bereich eines Abgaseintrittes in den Abgaskühler angeordneten - Verteilerraum aufweist, wobei der Abgaskühler zwischen dem Verteilerraum und einem Abgasaustrittbereich aus dem Abgaskühler mehrere Strömungskanäle aufweist, wobei die einzelnen Strömungskanäle strömungsmäßig getrennt sind. Vorzugsweise ist jeweils ein Strömungskanal einem zylinderselektiven Abgasrückführpfad zugeordnet, wobei der zugeordnete zylinderselektive Abgasrückführpfad im Abgasaustrittsbereich des
Abgaskühlers von diesem zugeordneten Strömungskanal ausgeht.
Alternativ dazu ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass eine Gruppe von zumindest zwei Strömungskanäle jeweils einem zylinderselektiven Abgasrückführpfad zugeordnet ist und der zugeordnete zylinderselektive Abgasrückführpfad im Abgasaustrittsbereich des Abgaskühlers jeweils von einem dem zylinderselektiven Abgasrückführpfad zugeordneten Sammelraum ausgeht, in welchen die Strömungskanäle einer Gruppe einmünden. Dadurch kann eine besonders gute Kühlung erzielt werden, da durch die Aufteilung in mehrere Strömungskanäle mehr Oberfläche ergibt, die in Wirkkontakt mit dem Abgaskühler gebracht werden kann.
Die zylinderselektiven Abgaspfade sind nicht nur - wie beim Stand der Technik nach der Abgaskühlvorrichtung, sondern bereits vor oder in der Abgaskühlvorrichtung getrennt voneinander geführt. Vorteilhafterweise erfolgt dabei die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges bereits in einem kondensationsfreien Bereich der Abgaskühlvorrichtung. Mit anderen Worten erfolgt die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges in der Abgaskühlvorrichtung stromaufwärts eines Bereichs, in dem eine kondensatbildende Kühlwirkung auftritt. Die Kondensatbildung erfolgt nach der Aufteilung jeweils in den einzelnen Strömungskanälen und/oder Abgasrückführpfaden. Durch die Aufteilung des Abgasrückführungströmungswegs vor der Abgaskühlvorrichtung bzw. im kondensationsfreien Bereich der Abgaskühlvorrichtung wird sichergestellt, dass eine gleichmäßige Verteilung des Kondensates auf die einzelnen Zylinder erfolgt.
Somit wird das Kondensat nicht wie in den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in einem Behälter gesammelt und erst dann den einzelnen Zylindern zugeführt. Vielmehr wird das in den einzelnen Strömungskanälen und/oder Strömungspfaden innerhalb der Abgaskühlvorrichtung entstehende Kondensat zusammen mit dem gekühlten Abgas entweder jedem einzelnen Zylinder direkt oder jeweils zumindest einem Einlassströmungsweg jedes Zylinders zugeführt. Bauteile wie Kondensatsammelbehälter, Kondensatleitungen, Kondensatpumpe und Kondensateinspritzeinrichtungen sind somit nicht unbedingt erforderlich und können entfallen. Dadurch wird einerseits Bauraum gewonnen und die Anzahl an notwendigen Bauteilen reduziert. Andererseits werden nur wenige Teile dem korrosiven Kondensat ausgesetzt und somit der Wartungsaufwand wesentlich
reduziert.
Um eine gleiche Aufteilung des Kondensates zu den einzelnen Zylindern zu
erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Längenunterschiede zwischen zumindest zwei benachbarten zylinderselektiven Abgasrückführpfaden zwischen der Aufteilung des Abgasströmungsweges und jeweils der Mündung in den Einlassströmungsweg oder in den Zylinder maximal 10%, vorzugsweise maximal 5%, besonders vorzugsweise
maximal 2% der Länge der längsten Abgasrückführpfad betragen.
Eine besonders gute Gleichverteilung des Kondensates ist möglich, wenn zumindest zwei - vorzugsweise alle - zylinderselektiven Abgasrückführpfade etwa die gleiche Länge und/oder den gleichen Querschnitt aufweisen. Günstigerweise sind die
zylinderselektiven Abgasrückführpfade so kurz wie möglich ausgeführt.
Dadurch wird einerseits jedem Einlassströmungsweg und/oder jedem Zylinder die gleiche Menge an rückgeführtem Abgas zugeführt, andererseits auch die gleiche
Menge an Kondensat.
In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein zylinderselektiver Abgasrückführpfad - zumindest abschnittsweise - thermisch isoliert ausgebildet ist.
Um keine nachteilige Beeinflussung der Abgasrückführpfade auf den Liefergrad zu verursachen, ist erfindungsgemäß in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Schwinglängen der zylinderselektiven Abgasrückführpfade auf die Schwinglängen der Einlassströmungswege bzw. Ansaugrohre (z.B. 31-51) der Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Mit anderen Worten ist jeweils die Schwinglänge eines einem Zylinder zugeordneten Abgasrückführpfades auf die Schwinglänge des diesem Zylinder zugeordneten Einlassströmungswegs
abgestimmt.
Für die gleichmäßige Verteilung des Kondensates zu den einzelnen Zylindern ist es vorteilhaft, wenn die Abgaskühlvorrichtung nahe den Mündungen in die Einlasskanäle bzw. nahe den Mündungen in die Zylinder angeordnet ist. Dadurch wird auch die Variation der entsprechenden Wärmemengen minimiert und es ergibt sich eine gleichmäßige Erhaltung der Flüssigphase des Kondensats. Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Abgaskühlvorrichtung zwischen einem
Einlasssammler des Einlasssystems und den Zylindern angeordnet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten nicht
einschränkenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer ersten
Ausführungsvariante,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer zweiten
Ausführungsvariante,
Fig. 3a eine erste Variante einer Abgaskühlvorrichtung,
Fig. 3b eine zweite Variante einer Abgaskühlvorrichtung, und
Fig. 3c eine dritte Variante einer Abgaskühlvorrichtung.
Gleiche Elemente sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern 21, 22, 23, 24 mit einem Einlasssystem 3 und einem Auslasssystem 4, sowie einem Abgasrückführsystem 5 zur Rückführung von Abgas aus dem Auslasssystem 4 in das Einlasssystem 3. Das Auslasssystem 4 weist ein Abgasnachbehandlungssystem 6 auf, dessen beispielsweise durch Dreiweg-Katalysatoren und/oder Partikelfilter gebildete Komponenten mit 61, 62 bezeichnet sind. Grundsätzlich können die Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems 6 beliebig bzw. entsprechend
den jeweiligen Anforderungen gewählt sein.
Das Einlasssystem 3 weist einen Einlasssammler 30 auf, von welchem zu den einzelnen Zylindern 21, 22, 23, 24 der Brennkraftmaschine 1 führende
Einlassströmungswege 31, 32, 33, 34 ausgehen.
Das Abgasrückführsystem 5 weist einen Abgasrückführströmungsweg 50 auf, in welchem zumindest ein Abgasrückführventil 7, sowie eine Abgaskühlvorrichtung 8 mit zumindest einem Abgaskühler 80 angeordnet ist, wobei das Abgasrückführventil 7 beispielsweise stromaufwärts des Abgaskühlers 80 (Fig. 1, 2) oder der Abgaskühler 81, 82, 83, 84 (Fig. 3a) angeordnet ist. Optional kann stromaufwärts
des Abgasrückführventils 7 zusätzlich zur Abgaskühlvorrichtung 8 auch noch ein
einflutiger Abgasvorkühler 9 angeordnet sein, wie in Fig. 1 durch punktierte Linien gezeigt ist. Einflutig bedeutet, dass keine Aufteilung des Abgasströmungswegs 50 in Abgasteilströmungen erfolgt.
Die strichlierten Linien 50a, 50b, 50c, 50d in den Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene mögliche Varianten der Entnahme des rückgeführten Abgases aus dem Auslasssystem 4 bzw. dem Abgasnachbehandlungssystem 6. Das rückzuführende Abgas kann dem Auslasssystem 4 über die Abgasrückführleitung 50a am Abgasstrang 41 eines Zylinders 21, 22, 23, 24 oder über die Abgasrückführleitung 50b nach der Zusammenführung der Abgasstränge 41, 42, 43, 44 mehrerer Zylinder 21, 22, 23, 24 vor dem Abgasnachbehandlungssystem 6 oder über die Abgasrückführleitung 50c zwischen zwei Komponenten 61, 62 des Abgasnachbehandlungssystems 6 oder über die Abgasrückführleitung 50d nach
dem Abgasnachbehandlungssystem 6 entnommen werden.
In allen Ausführungsvarianten ist der Abgasrückführströmungsweg 50 erfindungsgemäß in der oder stromabwärts der Abgaskühlvorrichtung 8 in parallel! von Abgasteilströmungen durchströmte zylinderselektive Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 aufgeteilt, wobei zur zylinderselektiven Abgasrückführung jedem Zylinder 21, 22, 23, 24 zumindest ein zylinderselektiver Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 zugeordnet ist, welcher in einen Einlassströmungsweg 31, 32, 33, 34 des zugeordneten Zylinders 21, 22, 23, 24 oder direkt in den zugeordneten Zylinder 21, 22, 23, 24 einmündet.
Es erfolgt somit eine Flutentrennung des Abgasstromes vor oder innerhalb der Abgaskühlvorrichtung 8. Flutentrennung bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass ein Abgasstrom in mehrere Abgasteilströme aufgeteilt wird, wobei die Abgasteilströme in den separaten zylinderselektiven Abgasrückführpfaden 51, 52, 53, 54 geleitet werden.
Die Längenunterschiede zwischen den zylinderselektiven Abgasrückführpfaden 51, 52, 53, 54 zwischen der Aufteilung des Abgasströmungsweges 50 und jeweils der Mündung in den Einlassströmungsweg 31, 32, 33, 34 oder in den Zylinder 21, 22, 23, 24 betragen maximal 10%, vorzugsweise maximal 5%, besonders vorzugsweise maximal 2% der Länge des längsten Abgasrückführpfads 51, 52, 53, 54. Besonders vorteilhaft ist es für die Gleichverteilung des rückgeführten Abgases
und des Kondensates, wenn die zylinderselektiven Abgasrückführpfade 51, 52, 53,
54 alle etwa gleiche Länge und den gleichen Querschnitt aufweisen, wobei die Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 möglichst kurz dimensioniert sein sollten. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Abgaskühlvorrichtung 8 zwischen dem Einlasssammler 30 und den Zylindern 21, 22, 23, 24 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. In Fig. 1 ist nur schematisch eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt - bei einer realen Umsetzung würde die Abgaskühlvorrichtung 8 oberhalb und/oder unterhalb der zwischen Einlasssammler
30 und Zylindern 21, 22, 23, 24 verlaufenden Rohrleitungen angeordnet werden.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Leitungsverlauf stromabwärts des Abgaskühlers 80 in Richtung der Einlassströmungswege 31, 32, 33, 34 der zugeordneten Zylinder 21, 22, 23, 24 bzw. - je nach Ausführungsform - direkt in die Zylinder 21, 22, 23, 24 bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Brennkraftmaschine 1 fallend im geodätischen Sinn ausgeführt ist. Damit kann sichergestellt werden, dass das Kondensat der Verbrennung zugeführt wird und nicht in den Leitungen des Abgasrückführsystems 5 oder womöglich sogar des Auslasssystems 4 verbleibt.
Zusätzlich können die Längen der zylinderselektiven Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 jeweils auf eine Schwinglänge der zugeordneten Einlassströmungswege 31, 32, 33, 34 der Brennkraftmaschine 1 abgestimmt sein, um einen hohen
Füllungsgrad zu ermöglichen.
Um stromabwärts der Abgaskühlvorrichtung 8 eine ungleichmäßige Kondensatbildung durch unterschiedliche Wärmetransporte zu vermeiden, können die zylinderselektiven Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 thermisch isoliert
ausgebildet sein.
Die Abgaskühlvorrichtung 8 kann mehrere einzelne parallel durchströmte Abgaskühler 81, 82, 83, 84 aufweisen, wie in Fig. 3a gezeigt ist. Dabei ist jedem Zylinder 21, 22, 23, 24 ein Abgaskühler 81, 82, 83, 84 zugeordnet. In diesem Falle erfolgt die Flutentrennung in einzelne Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 bereits vor dem Eintritt in die Abgaskühlvorrichtung 8. In jedem Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 ist ein Abgaskühler 81, 82, 83, 84 angeordnet. Die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges 50 in die parallel durchströmten zylinderselektiven Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 erfolgt hier also stromaufwärts der zylinderselektiven Abgaskühler 81, 82, 83, 84.
Bei den in Fig. 3b und 3c dargestellten Ausführungsvarianten weist die Abgaskühlvorrichtung 8 einen gemeinsamen bzw. einteilig ausgeführten Abgaskühler 80 auf.
In Fig. 3b ist eine andere Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Abgaskühlvorrichtung 8 einen Abgaskühler 80 mit einem im Bereich eines Abgaseintrittes 801 in den Abgaskühler 80 angeordneten Verteilerraum 802 aufweist. Der Abgaskühler 80 weist zwischen dem Verteilerraum 802 und einem Abgasaustrittbereich 803 aus dem Abgaskühler 80 mehrere Strömungskanäle 101, 102, 103, 104 auf, wobei die einzelnen Strömungskanäle 101, 102, 103, 104 strömungsmäßig getrennt sind. Dabei ist jeweils ein Strömungskanal 101; 102; 103; 104 genau einem zylinderselektiven Abgasrückführpfad 51; 52; 53; 54 zugeordnet. Dieser zylinderselektive Abgasrückführpfad 51; 52; 53; 54 geht im Abgasaustrittsbereich 803 des Abgaskühlers 80 von dem Strömungskanal aus. Der mehrflutig ausgebildete Abgaskühler weist somit eine Flut pro Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 und damit pro Zylinder 21, 22, 23, 24 auf. Die Abgasrückführpfade 51, 52, 53, 54 sind jeweils einem Zylinder 21, 22, 23, 24 zugeordnet, wie beispielsweise in Fig. 1 oder in Fig. 2 zu erkennen ist, bzw. einem dem jeweiligen
Zylinder 21, 22, 23, 24 zugeordneten Einlassströmungsweg 31, 32, 33, 34.
Bei der in Fig.3c gezeigten Ausführungsvariante weist die Abgaskühlvorrichtung 8 einen Abgaskühler 80 mit einem im Bereich eines Abgaseintrittes 801 in den Abgaskühler 80 angeordneten Verteilerraum 802 auf. Der Abgaskühler 80 weist zwischen dem Verteilerraum 802 und einem Abgasaustrittbereich 803 aus dem Abgaskühler 80 eine Vielzahl an Strömungskanälen 100 auf, wobei die einzelnen
Strömungskanäle 100 strömungsmäßig getrennt sind.
Jeweils eine Gruppe A, B, C, D mit zumindest zwei Strömungskanälen 100 ist jeweils einem zylinderselektiven Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 zugeordnet. Die Strömungskanäle 100 jeder Gruppe A, B, C, D münden im Abgasaustrittsbereich 803 des Abgaskühlers 80 in jeweils einen Sammelraum 804A, 804B, 804C, 804D ein. Von jedem Sammelraum 804A; 804B; 804C; 804D geht ein zugeordneter zylinderselektiver Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 aus. Der mehrflutig ausgebildete Abgaskühler 80 weist somit mehrere Fluten pro Abgasrückführpfad 51, 52, 53, 54 und damit pro Zylinder 21, 22, 23, 24 auf.
Mit der Linie 11 ist in den Fig. 3a bis 3c die Grenze zwischen einem kondensationsfreien Bereich und einem kondensationsbehafteten Bereich angedeutet, wobei sich in den Fig. 3a, bis 3c links der Grenze 11 der kondensationsfreie Bereich und rechts der Grenze 11 der kondensationsbehaftete Bereich befindet. Die Lage dieser Grenze 11 kann sich abhängig vom Betriebspunkt und den Umgebungsbedingungen ändern. Die in den Fig. 3a bis 3c eingezeichnete Grenze 11 stellt den frühesten Beginn der Kondensation im betriebswarmen Zustand dar. Deutlich ist zu erkennen, dass in jeder der in den Fig. 3a, 3b und 3c gezeigten Ausführungsvarianten die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges 50 in Strömungskanäle 100; 101, 102, 103, 104 und/oder in zylinderselektive Abgasrückführpfade 51; 52; 53; 54 bereits in einem kondensationsfreien Bereich der Abgaskühlvorrichtung 8 stattfindet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das in einem Abgasrückführsystem 5 entstehende Kondensat zylinderselektiv zugeführt werden und eine gleichmäßige Versorgung der Zylinder erreicht werden. Während sich eine Anwendung insbesondere auf Saugmotoren - z.B. in einer Hybrid-Anordnung - anbietet, können auch Turbo-Motoren, z.B. mit Hochdruck-Abgasrückführung, verbessert
werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (21, 22, 23, 24), einem Einlasssystem (3), einem Auslasssystem (4) sowie einem Abgasrückführsystem (5) zur Rückführung von Abgas aus dem Auslasssystem (4) in das Einlasssystem (3), wobei das Abgasrückführsystem (5) zumindest einen Abgasrückführströmungsweg (50) aufweist, in welchem zumindest eine Abgaskühlvorrichtung (8) mit zumindest einem Abgaskühler (80; 81, 82, 83, 84) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasrückführströmungsweg (50) in der oder stromaufwärts der Abgaskühlvorrichtung (8) in Abgasteilströmungen aufgeteilt ist und die Abgasteilströmungen zur zylinderselektiven Abgasrückführung zylinderselektiven Abgasrückführpfaden (51, 52, 53, 54) geführt sind, wobei jedem Zylinder (21, 22, 23, 24) zumindest ein zylinderselektiver Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zugeordnet ist, welcher in einen Einlassströmungsweg (31, 32, 33, 34) des zugeordneten Zylinders (21, 22, 23, 24) oder direkt in den zugeordneten Zylinder (21, 22, 23, 24) einmündet.
    Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühlvorrichtung (8) mehrere Abgaskühler (81, 82, 83, 84) aufweist, wobei jedem Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zumindest ein Abgaskühler (81, 82, 83, 84) zugeordnet ist, und wobei die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges (50) in die parallel durchströmten zylinderselektiven Abgasrückführpfade (51, 52, 53, 54) stromaufwärts der Abgaskühler (81, 82, 83, 84) erfolgt.
    Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühlvorrichtung (8) einen Abgaskühler (80) mit einem vorzugsweise im Bereich eines Abgaseintrittes (801) in den Abgaskühler (80) angeordneten - Verteilerraum (802) aufweist, wobei der Abgaskühler (80) zwischen dem Verteilerraum (802) und einem Abgasaustrittbereich (803) aus dem Abgaskühler (80) mehrere Strömungskanäle (100;101, 102, 103, 104) aufweist, wobei die einzelnen Strömungskanäle (100; 101, 102, 103, 104)
    strömungsmäßig getrennt sind.
    Brennkraftmaschinen (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    jeweils ein Strömungskanal (101, 102, 103, 104) einem zylinderselektiven
    Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zugeordnet ist und der zugeordnete zylinderselektive Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) im Abgasaustrittsbereich (803) des Abgaskühlers (80) von diesem zugeordneten Strömungskanal (101, 102, 103, 104) ausgeht.
    Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe (A, B, C, D) von zumindest zwei Strömungskanälen (100) jeweils einem zylinderselektiven Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zugeordnet ist und der zugeordnete zylinderselektive Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) im Abgasaustrittsbereich (03) des Abgaskühlers (80) jeweils von einem dem zylinderselektiven Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) zugeordneten Sammelraum (804A, 804B, 804C, 804D) ausgeht, in welchen die Strömungskanäle (100) einer Gruppe (A, B, C, D) einmünden.
    Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges (50) in einem kondensationsfreien Bereich der Abgaskühlvorrichtung (8) erfolgt.
    Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenunterschiede zwischen zumindest zwei benachbarten zylinderselektiven Abgasrückführpfaden (51, 52, 53, 54) zwischen der Aufteilung des Abgasrückführströmungsweges (50) und jeweils der Mündung in den Einlassströmungsweg (31, 32, 33, 34) oder in den Zylinder (21, 22, 23, 24) maximal 10%, vorzugsweise maximal 5%, besonders vorzugsweise maximal 2% der Länge des längsten Abgasrückführpfads (51, 52, 53, 54) betragen.
    Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei - vorzugsweise alle zylinderselektiven Abgasrückführpfade (51, 52, 53, 54) etwa gleiche Länge
    und/oder gleichen Querschnitt aufweisen.
    Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zylinderselektive Abgasrückführpfad (51, 52, 53, 54) - zumindest abschnittsweise - thermisch isoliert ausgebildet ist.
    10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinglängen der zylinderselektiven Abgasrückführpfade (51, 52, 53, 54) auf die Schwinglänge der Einlassströmungswege (31, 32, 33, 34) der Brennkraftmaschine (1) abgestimmt sind.
    11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühlvorrichtung (8) zwischen einem Einlasssammler (30) des Einlasssystems (3) und den Zylindern (21, 22, 23, 24) angeordnet ist.
    2019 12 16 FÜ
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113958393B (zh) * 2021-12-22 2022-04-22 深圳市鑫鸿发环保设备有限公司 一种混合动力电动汽车废气截流传热再利用装置及其方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68901853T2 (de) * 1988-11-18 1993-02-04 Showa Aluminum Corp Verbindungsstueck fuer einlasskruemmer.
JPH08210196A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Shin A C Ii:Kk 直接噴射式ディーゼル機関
DE60126190T2 (de) * 2000-06-30 2007-05-24 Honda Giken Kogyo K.K. Vorrichtung zum Zuführen von Kurbelgehäusedurchblasgas und rückgeführtem Abgas in eine Einlassleitung
DE102007033675A1 (de) * 2007-07-17 2009-01-22 Pierburg Gmbh Abgasrückführvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
WO2009045154A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Scania Cv Ab (Publ) Apparatus for drainage of condensate
US20140116404A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Deere & Company Power System Comprising A Condensation Injection System
WO2014140150A1 (de) * 2013-03-13 2014-09-18 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern
EP2998560A1 (de) * 2013-04-25 2016-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Mehrzylindriger verbrennungsmotor
DE102015200706A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Vermindern der Klopfneigung eines fremd gezündeten aufgeladenen Verbrennungsmotors und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
DE102016207189A1 (de) * 2015-05-06 2016-11-10 GM Global Technology Operations LLC Kondenswasser-Einspritzung in AGR-Motor
DE102016205666A1 (de) * 2016-04-06 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit integrierter Wassergewinnung
US20180179999A1 (en) * 2016-12-26 2018-06-28 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Intake manifold
US20190170095A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Egr gas distributor

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68901853T2 (de) * 1988-11-18 1993-02-04 Showa Aluminum Corp Verbindungsstueck fuer einlasskruemmer.
JPH08210196A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Shin A C Ii:Kk 直接噴射式ディーゼル機関
DE60126190T2 (de) * 2000-06-30 2007-05-24 Honda Giken Kogyo K.K. Vorrichtung zum Zuführen von Kurbelgehäusedurchblasgas und rückgeführtem Abgas in eine Einlassleitung
DE102007033675A1 (de) * 2007-07-17 2009-01-22 Pierburg Gmbh Abgasrückführvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
WO2009045154A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Scania Cv Ab (Publ) Apparatus for drainage of condensate
US20140116404A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Deere & Company Power System Comprising A Condensation Injection System
WO2014140150A1 (de) * 2013-03-13 2014-09-18 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern
EP2998560A1 (de) * 2013-04-25 2016-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Mehrzylindriger verbrennungsmotor
DE102015200706A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Vermindern der Klopfneigung eines fremd gezündeten aufgeladenen Verbrennungsmotors und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
DE102016207189A1 (de) * 2015-05-06 2016-11-10 GM Global Technology Operations LLC Kondenswasser-Einspritzung in AGR-Motor
DE102016205666A1 (de) * 2016-04-06 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit integrierter Wassergewinnung
US20180179999A1 (en) * 2016-12-26 2018-06-28 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Intake manifold
US20190170095A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Egr gas distributor

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