DE102008050368A1 - Zweistufig gekühltes Abgasrückführsystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gekühlten Rückführung von Abgas einer mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine ein Frischgassystem und ein Abgassystem aufweist, die über eine Abgasrückführleitung mit zweistufigem Abgaskühler verbunden sind. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, mit der mit einfachen Mitteln eine genügende Menge Abgas zurückgeführt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abgasrückführleitung 8a, 8b mit einer Abgassammelleitung 7a, 7b des Abgassystems in Strömungsrichtung vor der Turbine 6 des Abgasturboladers 5 verschaltet ist, dass in der Abgasrückführleitung 8a, 8b vor der ersten Stufe 10a, 10b des Abgaskühlers ein Abgasrückführventil 9a, 9b eingeschaltet ist und dass in einer Weiterführungsleitung 12a, 12b zu der zweiten Stufe des Abgaskühlers ein Rückschlagventil 11a, 11b eingesetzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gekühlten Rückführung von Abgas einer mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine ein Frischgassystem und ein Abgassystem aufweist, die über eine Abgasrückführleitung mit zweistufigem Abgaskühler verbunden sind.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2005 017 905 A1 bekannt. Bei dem in diesem Dokument dargestellten System zweigt eine Abgasrückführleitung von der Abgasleitung hinter der Turbine eines Abgasturboladers ab und über einen eigenen Verdichter wird das zurückzuführende Abgas auf ein höheres Druckniveau angehoben und in die Frischluftleitung hinter einem Ladeluftkühler eingeleitet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der mit einfachen Mitteln eine genügende Menge Abgas zurückgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Abgasrückführleitung mit einer Abgassammelleitung des Abgassystems in Strömungsrichtung vor der Turbine des Abgasturboladers verschaltet ist, dass in der Abgasrückführleitung vor der ersten Stufe des Abgaskühlers ein Abgasrückführventil eingeschaltet ist und dass in einer Weiterführungsleitung zu der zweiten Stufe des Abgaskühlers ein Rückschlagventil eingesetzt ist. Durch diese Ausgestaltung wird ein aufwendiger eigener Verdichter für das zurückgeführte Abgas entbehrlich und durch den Einsatz des Rückschlagventils werden die in dem Abgassystem herrschenden Druckpulsationen zur Dar stellung einer ausreichenden Abgasrückführrate ausgenutzt. Dabei ist ein wesentlicher Aspekt zur Erreichung der geforderten Rückführraten die Anordnung des Rückschlagventils zwischen der ersten Stufe des Abgaskühlers und der zweiten Stufe des Abgaskühlers. Diese Anordnung nutzt die an dieser Stelle ausgeprägte Pulsation des Abgases zu einer Realisierung einer gewünschten Abgasrückführrate bei allen Betriebszuständen und Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine aus. Eine Anordnung des Rückschlagventils hinter der zweiten Stufe des Abgaskühlers würde zu geringeren Rückführraten führen, da aufgrund der vorhandenen Leitungs- und Kühler-Volumina bis zu dieser Stelle die Pulsation deutlich abgebaut ist. Zusätzlich ist durch Versuche herausgefunden worden, dass sich durch die Massenträgheit der größeren Abgasrückführungsmasse im Abgasrückführsystem im Dynamikbetrieb das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine und die Regelbarkeit der Abgasrückführrate verschlechtert. Schließlich steigt bei relativ tiefen Temperaturen hinter der zweiten Stufe des Abgaskühlers die Verkokungsneigung des Rückschlagventils. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Verschaltung des Rückschlagventils zwischen der ersten Stufe des Abgaskühlers und der zweiten Stufe des Abgaskühlers vermieden. Besonders vorteilhaft ist hier eine Anordnung des Rückschlagventils direkt an dem Ausgang der ersten Stufe des Abgaskühlers.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Abgasrückführleitung zu der ersten Stufe des Abgaskühlers zweiflutig mit zwei eingeschalteten Abgasrückführventilen ausgebildet. Zusammen mit der in weiterer Ausgestaltung vorgesehenen zweiflutigen Ausgestaltung der ersten Stufe des Abgaskühlers und auch der Weiterführungsleitung mit jeweils einem zugeordneten Rückschlagventil, werden bis zu den Rückschlagventilen kleine Volumina realisiert, die zu einer Aufrechterhaltung und Ausnutzung der Pulsationen in der Abgasströmung genutzt werden. Dieser Effekt wird noch weiter ausgenutzt, wenn die Abgassammelleitung, ebenfalls zweiflutig ausgestaltet, mit jeweils einer gleichen Anzahl nebeneinander liegender Zylinder und voneinander getrennten Einläufen in die Turbine des Abgasturboladers verschaltet ist.
  • Dadurch werden Pulsationen in dem Abgasstrom gezielt zu den Rückschlagventilen weitergeführt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Weiterführungsleitungen hinter den Rückschlagventilen zu einer einflutigen Leitung zusammengeführt und diese Leitung mündet unter Durchströmung der zweiten Stufe des Abgaskühlers in die Frischgasleitung der Brennkraftmaschine ein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
  • Eine in dem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellte Brennkraftmaschine ist eine 6-zylindrige selbstzündende Brennkraftmaschine in Reihenbauart, die ein Frischgassystem und ein Abgassystem aufweist. Das Frischgassystem weist eine Ladeluftleitung 2 auf, die alle Einlasskanäle der einzelnen Zylinder miteinander und über einen Ladeluftkühler 3 mit dem Verdichter 4 eines Abgasturboladers 5 verbindet. Die zugehörige Turbine 6 des Abgasturboladers 5 wird von den Abgasen der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei die Abgase von den Auslasskanälen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 über Abgassammelleitungen 7a, 7b zu zwei getrennten Einläufen in die Turbine 6 geführt sind. Die beiden Abgassammelleitungen 7a, 7b sind jeweils drei nebeneinander liegenden Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet.
  • Von den Abgassammelleitungen 7a, 7b zweigen Abgasrückführleitungen 8a, 8b ab, die Abgas aus den Abgassammelleitungen 7a, 7b entnehmen und über jeweils in den Abgasrückführleitungen 8a, 8b eingeschalteten Abgasrückführventilen 9a, 9b der ersten Stufe 10a, 10b eines zweistufigen Abgaskühlers zuführen. Aus der jeweils ersten Stufe 10a, 10b des Abgaskühlers gelangt das gekühlte Abgas über direkt hinter der ersten Stufe 10a, 10b in Weiterführungsleitungen 12a, 12b eingesetzte Rückschlagventile 11a, 11b in eine einflutige Rückführleitung 13. Die Rückführleitung 13 leitet das zurückgeführte Abgas weiter über die zweite Stufe 14 des Abgasküh lers zurück in die Ladeluftleitung 2. Die erste Stufe 10a, 10b des Abgaskühlers ist, ebenso wie die zweite Stufe 14, wassergekühlt, es kann aber auch vorgesehen sein, insbesondere die zweite Stufe mit Kühlluft zu kühlen. Die erste Stufe 10a, 10b kühlt das Abgas auf Temperaturen < als 180°C und die zweite Stufe je nach der Temperatur des Kühlwassers des Niedertemperaturkreises auf eine Temperatur im Bereich von 70°C oder geringer.
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Ladeluftleitung
    3
    Ladeluftkühler
    4
    Verdichter
    5
    Abgasturbolader
    6
    Turbine
    7a, 7b
    Abgassammelleitung
    8a, 8b
    Abgasrückführleitung
    9a, 9b
    Abgasrückführventil
    10a, 10b
    Stufe I
    11a, 11b
    Rückschlagventil
    12a, 12b
    Weiterführungsleitung
    13
    Rückführleitung
    14
    Stufe II
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005017905 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur gekühlten Rückführung von Abgas einer mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine ein Frischgassystem und ein Abgassystem aufweist, die über eine Abgasrückführleitung mit zweistufigem Abgaskühler miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (8a, 8b) mit einer Abgassammelleitung (7a, 7b) des Abgassystems in Strömungsrichtung vor der Turbine (6) des Abgasturboladers (5) verschaltet ist, dass in der Abgasrückführleitung (8a, 8b) vor der ersten Stufe (10a, 10b) des Abgaskühlers ein Abgasrückführventil (9a, 9b) eingeschaltet ist und dass in einer Weiterführungsleitung (12a, 12b) zu der zweiten Stufe (14) des Abgaskühlers ein Rückschlagventil (11a, 11b) eingesetzt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführleitung (8a, 8b) zu der ersten Stufe (10a, 10b) des Abgaskühlers zweiflutig mit zwei eingeschalteten Abgasrückführventilen (9a, 9b) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (10a, 10b) des Abgaskühlers zweiflutig ausgestaltet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterführungsleitung (12a, 12b) zweiflutig mit jeweils einem zugeordneten Rückschlagventil (11a, 11b) ausgestattet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterführungsleitung (12a, 12b) hinter den Rückschlagventilen (11a, 11b) zu einer einflutigen Rückführleitung (13) zusammengeführt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgassammelleitung (7a, 7b) zweiflutig ausgestaltet mit jeweils einer gleichen Anzahl nebeneinander liegender Zylinder und voneinander getrennten Einläufen in die Turbine (6) verschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (13) in das Frischgassystem hinter einem den Verdichter (4) des Abgasturboladers (5) nachgeschalteten Ladeluftkühler (3) einmündet.
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