DE102010048466A1

DE102010048466A1 - Abgasrückführung mit Kondensat-Abführung

Info

Publication number: DE102010048466A1
Application number: DE102010048466A
Authority: DE
Inventors: Dr. rer. nat. Bressel Arnd; Dr.-Ing. Hesse Heinz-Dieter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2012048784A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine AGR-Vorrichtung (AGR – Abgasrückführung) (35) einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem in einem AGR-Pfad (18) angeordneten AGR-Kühler (22), wobei die AGR-Vorrichtung (35) als Niederdruck-AGR (10) ausgebildet ist und wobei der AGR-Pfad (18) zwischen einer Abzweigungsstelle (17) aus einem Abgaspfad (12) und einer Einleitungsstelle (19) von rückgeführtem Abgas in einen Frischluftpfad (3) angeordnet ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass in dem AGR-Pfad (18) in Abgasströmungsrichtung (23) nach zumindest einem AGR-Kühler (22) und vor der Einleitungsstelle (19) zumindest eine Kondensat-Abführvorrichtung (25) zur Abführung von Kondensat aus dem AGR-Pfad (18) angeordnet ist. Durch diese Anordnung vorteilhaft der größte Teil des Kondensates aus dem rückgeführten Abgas entfernt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine AGR-Vorrichtung (AGR-Abgasrückführung) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und eine mit einer derartigen AGR-Vorrichtung ausgerüstete Abgasanlage.
Bei einer Rückführung von Abgasen aus einem Abgas-Pfad von Brennkraftmaschinen in den Frischluft-Pfad kann es, insbesondere bei Entnahme des Abgases hinter dem Oxidationskatalysator, in einem AGR-Pfad zur Bildung von aggressivem Kondensat kommen, wenn der Taupunkt für die Kondensat-Bildung unterschritten wird. Dabei ist der Taupunkt von der jeweiligen Abgaszusammensetzung abhängig. Da eine Kondensatbildung nicht immer verhindert werden kann, wird zur Vermeidung von Korrosion derzeit in weiten Teilen des AGR-Pfades z. B. teurer und hochlegierter Chromnickelstahl eingesetzt.
So ist in dem Artikel „Das Aufladungskonzept des 2,0l-CR-103kWMotors von Volkswagen mit Hoch- und Niederdruck-Abgasrückführung zur Erfüllung der Bin5-Emissionsanforderungen" der Autoren „Greiner et al.", 13. Aufladetechnische Konferenz 2008 eine derartige schädliche Kondensat-Bildung thematisiert. Es ist beschrieben, dass auch unter ungünstigen Randbedingungen demzufolge eine derartige Kondensat-Bildung vermieden werden sollte, da durch Kondensattropfen zum Beispiel Erosionsschäden an einem Verdichterrad einer Ladeeinrichtung auftreten können. Durch eine optimale Verteilung von Hochdruck- und Niederdruck-AGR kann dabei für jeden Betriebspunkt sichergestellt werden, dass der Taupunkt der Kondensatbestandteile des abgekühlten Abgases am Verdichtereintritt nicht unterschritten wird. Somit ist mit einer derartigen optimalen Verteilung von Hochdruck- und Niederdruck-AGR eine emissionsoptimierte Abgasrückführrate einstellbar bei gleichzeitiger Verhinderung von Kondensattropfenbildung.
In der WO 2006/087062 A1 wird die Bildung im Falle einer Niederdruck-AGR dadurch vermieden, dass der Ladeluftkühler als Fallstromkühler ausgebildet ist, sodass sich eventuell entstehendes Kondensat am tiefsten Punkt des senkrecht stehenden Ladeluftkühlers ansammeln und nachfolgend abgeleitet werden kann. Im Falle einer Hochdruck-AGR ist zumindest ein AGR-Kühler bevorzugt, der in Abgasströmungsrichtung letzte AGR-Kühler als ein derartiger Fallstromkühler ausgebildet, sodass sich das eventuell gebildete Kondensat am tiefsten Punkt des als Fallstromkühler ausgebildeten AGR-Kühlers sammeln kann.
In der EP 2 161 430 A1 ist ein Ladeluftkühler mit Kondensatablauf beschrieben. Die AGR-Vorrichtung ist als Niederdruck-AGR ausgebildet. In dem Ladeluftkühler kann eventuell anfallendes Kondensat am tiefsten Punkt gesammelt werden. Der Ladeluftkühler ist mit einer Kondensatablauföffnung ausgestattet, die über eine Kondensatablaufleitung mit dem Ladeluft-Pfad fluidisch verbunden ist. Dabei ist die Kondensateinleitungsstelle in Ladeluftströmungsrichtung nach dem Ladeluftkühler angeordnet. Die Kondensatablauföffnung ist mittels eines Verschlusselementes verschließbar. Somit kann durch den Ladeluftkühler eventuell anfallendes Kondensat zurückgehalten werden, wenn eine Einleitung des Kondensates in den Ladeluftpfad aufgrund des jeweiligen Betriebszustandes ungünstig ist. Ist eine Einleitung von Kondensat unproblematisch, so kann das Verschlusselement geöffnet werden und das Kondensat in den Ladeluftpfad eingeleitet werden. Somit verbleibt ein Großteil des Kondensates, in dem AGR-Pfad. Dies ist jedoch nicht nur für die in dem AGR-Pfad angeordneten Komponenten schädlich, sondern kann auch im Bereich der Brennkraftmaschine zu unerwünschten negativen Auswirkungen führen. Zudem kann eine zeitweise auftretende Aufkonzentrierung des Kondensates im AGR-Pfad und/oder im AGR-Pfad die negativen Auswirkungen noch verstärken.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine AGR-Vorrichtung der gattungsgemäßen Art und für eine Abgasanlage mit einer derartigen AGR-Vorrichtung eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine gesteigerte Lebensdauer auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine AGR-Vorrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem in einem AGR-Pfad angeordneten AGR-Kühler mit zumindest einer Kondensatabführvorrichtung zur Abführung von Kondensat aus dem AGR-Pfad auszustatten. Die AGR-Vorrichtung ist dabei als Niederdruck-AGR ausgebildet, wobei der AGR-Pfad zwischen einer Abzweigungsstelle aus dem Abgaspfad und einer Einleitungsstelle von rückgeführtem Abgas in den Frischluftpfad angeordnet ist. Dabei ist die Kondensatabführvorrichtung in dem AGR-Pfad in Abgasströmungsrichtung nach zumindest einem AGR-Kühler und vor der Einleitungsstelle angeordnet. Durch die Verwendung zumindest einer Kondensatabführvorrichtung ist es möglich, die eventuell gebildeten aggressiven Kondensate konsequent aus dem AGR-Pfad zumindest teilweise zu entfernen, wodurch eine deutliche Verringerung der Korrosionsbelastung der nach der Kondensatabführvorrichtung im AGR-Pfad angeordneten Bauteile erreicht werden kann. Unter einem AGR-Pfad ist derjenige Leitungsbereich, inklusive der darin angeordneten und von dem rückgeführten Abgas durchströmten Bauteile zu verstehen, mittels dem das rückgeführte Abgas dem Frischluftpfad zugeführt wird. Demzufolge ist der AGR-Pfad zwischen einer Abzweigungsstelle des Abgases aus dem Abgaspfad und der Einleitungsstelle von rückgeführtem Abgas in den Frischluft-Pfad angeordnet. Der Abgaspfad ist demzufolge der Leitungsbereich, der von Abgas durchströmt wird. Der Frischluftpfad ist derjenige Leitungsbereich, über den der Brennkraftmaschine Frischluft zugeführt wird. Unter einer Hochdruck-AGR soll im vorliegenden Fall eine AGR-Vorrichtung verstanden werden, bei der die Einleitungsstelle nach einem Verdichter einer Ladeeinrichtung angeordnet ist. Somit wird das rückgeführte Abgas in einen Hochdruckbereich eingeleitet. Unter einer Niederdruck-AGR versteht man demzufolge eine AGR-Vorrichtung, bei der die Einleitungsstelle für das rückgeführte Abgas vor einem Verdichter einer Ladeeinrichtung angeordnet ist. Somit wird bei einer Niederdruck-AGR das rückgeführte Abgas in einen Niederdruckbereich eingeleitet. Es ist die Kombination von Niederdruck-AGR und Hochdruck-AGR bei einer AGR-Vorrichtung möglich, sowie auch die einzelne Anwendung von Hochdruck- oder Niederdruck-AGR denkbar ist.
Bevorzugt wird in dem AGR-Pfad und/oder in dem zumindest einen AGR-Kühler eine möglichst hohe Menge an Kondensat abgeschieden. Dabei kann in dem AGR-Pfad mehr als ein AGR-Kühler angeordnet sein. In Abgasströmungsrichtung nach jedem der AGR-Kühler oder bevorzugt zumindest nach dem in Abgasströmungsrichtung letzten AGR-Kühler kann (jeweils) eine Kondensatabführvorrichtung angeordnet sein. Dabei kann so viel Kondensat mittels der zumindest einen Kondensatabführvorrichtung abgeführt werden, dass in dem rückgeführten Abgas in Abströmungsrichtung nach der zumindest einen Kondensatabführvorrichtung weniger als 40 Gewichtsprozent der ursprünglichen, an der Abzweigungsstelle enthaltenen Kondensatmenge noch vorhanden ist. Bevorzugt sind nach der zumindest einen Kondensatabführvorrichtung weniger als 30 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt weniger als 20 Gewichtsprozent und ganz besonders bevorzugt weniger als 10 Gewichtsprozent der ursprünglichen an der Abzweigungsstelle enthaltenen Kondensatmenge noch vorhanden. Je mehr Kondensat aus dem rückgeführten Abgas entfernt wird, desto geringer ist die Gefahr von Schädigungen der in dem AGR-Pfad und darüber hinaus angeordneten Bauteile. Zudem sind mittels der Kondensatabführvorrichtung somit auch die Abgasemissionswerte hinsichtlich der Kondensatinhaltsstoffe verbesserbar.
Das in dem jeweiligen AGR-Kühler abgeschiedene Kondensat besteht aus hauptsächlich Wasser und Schwefeloxiden, die in Verbindung mit dem Wasser zur schwefeliger Säure beziehungsweise Schwefelsäure reagieren. Des Weiteren können im Kondensat Stickoxide beziehungsweise Stickoxidsäuren auftreten, sowie auch Verbrennungsrückstände. Problematisch an dem Kondensat ist vor allem bei schwefelhaltigem Kraftstoff das Auftreten von Schwefelsäure beziehungsweise schwefeliger Säure. So wird als Kondensat meist hochkonzentrierte Schwefelsäure beziehungsweise schwefelige Säure abgeschieden, die erst ab Erreichen des Taupunktes des Wasserdampfes signifikant verdünnt werden kann. Des Weiteren tritt bei dem Kondensat eine Aufkonzentration der Schwefelsäure beziehungsweise der schwefeligen Säure statt, wenn versucht wird, das Kondensat zu verdampfen. Dadurch kann das Kondensat erst bei sehr hohen Temperaturen wieder verdampft werden. Demzufolge ist entweder die vollständige Verhinderung der Kondensatbildung oder eine vollständige Abführung des Kondensates vorteilhaft, wobei durch eine vollständige Entfernung des gebildeten Kondensates das rückgeführte Abgas zu dem weniger aggressiv und korrosiv ist und die Abgasemissionswerte verbessert werden.
Der AGR-Kühler, der in Abgasströmungsrichtung vor der Kondensatabführvorrichtung angeordnet ist, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Neigung gegenüber der Horizontalen von mehr als 5 Grad aufweisen. Bevorzugt ist eine Neigung von mehr als 10 Grad, besonders bevorzugt eine Neigung von mehr als 15–20 Grad. Dabei beziehen sich die Gradangaben bezüglich der Horizontalen im Falle eines Kraftfahrzeuges auf die Angabe gegenüber der Horizontalen, wenn das Kraftfahrzeug waagerecht steht.
Im AGR-Pfad in Abgasströmungsrichtung kann vor der Einleitungsstelle ein Verschlusselement positioniert sein, das als Ventil, Klappe, Drosselelement, Drosselklappe oder dergleichen ausgebildet ist.
Die Kondensatabführvorrichtung kann einen Kondensatsammelbereich aufweisen, in dem das abgeschiedene Kondensat gesammelt werden kann. Dieser Kondensat-Sammelbereich kann integral mit dem jeweiligen AGR-Kühler ausgebildet sein, wobei der AGR-Sammelbereich, in diesem Fall bevorzugt an der tiefsten Stelle des AGR-Kühlers angeordnet ist. Zudem kann der AGR-Sammelbereich oder der AGR-Kühler eine Ablauföffnung aufweisen, über die das angesammelte Kondensat aus dem AGR-Kühler oder aus dem Kondensatsammelbereich austreten kann.
Des Weiteren kann zumindest eine Kondensatabführvorrichtung eine Kondensatrückleitung aufweisen, die die Kondensatabführvorrichtung fluidisch mit dem Abgaspfad verbindet. Somit kann über die Kondensat-Rückleitung das Kondensat in den Abgaspfad rückgeleitet werden. Bevorzugt ist eine Rückleitungsstelle, an der die Kondensatrückleitung in den Abgaspfad einmündet, in Abgasströmungsrichtung nach der Abzweigungsstelle angeordnet. Somit kann das Kondensat so in den Abgaspfad eingeleitet werden, dass es auch nicht zumindest teilweise wieder zurück in den AGR-Pfad gelangt. Damit kann eine Aufkonzentration an Kondensat in dem AGR-Pfad verhindert werden. Dabei können im Bereich der Rückleitungsstelle sowohl im Abgaspfad als auch in der Rückleitung Verschlusselemente wie zuvor beschrieben angeordnet sein. Die Kondensatsammeleinrichtung kann derartig ausgebildet sein, dass eine Aufnahme zumindest eines weiteren Kondensates möglich ist. Durch die Aufnahme weiterer Kondensate in der Kondensat-Sammeleinrichtung kann das aus dem Abgas abgeschiedene Kondensat verdünnt werden, wodurch sich das Gefahrenpotenzial des Kondensates drastisch verringern lässt. Im Falle zum Beispiel einer Verdünnung des Kondensates – wie zuvor beschrieben – kann die Kondensatabführvorrichtung derartig ausgebildet sein, dass das Kondensat in die Umwelt abgegeben werden kann. Dabei ist gegebenenfalls eine Überprüfung der Gefahrenklasse des Kondensates erforderlich. So kann gegebenenfalls über eine Konzentrationsermittlung das Gefahrenpotenzial des Kondensates eingeschätzt werden und je nach Verdünnung das Kondensat an die Umwelt abgegeben werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kondensatabführvorrichtung mit einem Ionenaustauscher ausgerüstet, mit dem das Kondensat neutralisiert wird. Da in dem Kondensat hauptsächlich Schwefelsäure beziehungsweise schwefelige Säure enthalten ist, kann durch Austausch der Protonen des Kondensates durch zum Beispiel Natrium-Ionen mittels eines Ionenaustauschers das Kondensat zumindest teilweise neutralisiert werden. Dadurch ist das Gefahrenpotenzial des Kondensates deutlich verringerbar und eine Austragung in die Umwelt weniger bedenklich.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmittel des zumindest einen AGR-Kühlers eine geringere Temperatur aufweist, als das Kühlmittel eines im Frischluftpfad in Frischluftströmungsrichtung nach der Einleitungsstelle angeordneten Ladeluftkühlers. In diesem Fall kann eine Kondensation in dem zumindest einen AGR-Kühler forciert werden und die Kondensation in dem Ladeluftkühler zumindest verringert, bevorzugt vermieden werden. Dabei kann in diesem Fall durch den Ladeluftkühler das Abgas-Frischluftgemisch weiter gekühlt werden, aber unter anderem aufgrund des höher temperierten Kühlfluides des Ladeluftkühlers ist eine nachträgliche Kondensation des Kondensates in dem Ladeluftkühler zumindest verringerbar. Der AGR-Kühler kann mit dem Kühlfluid, mit dem die Brennkraftmaschine gekühlt wird, gekühlt werden. In diesem Fall kann die Abgastemperatur nach Verlassen des zumindest einen AGR-Kühlers weniger als 100°C betragen. Bevorzugt beträgt die Abgastemperatur weniger als 95°C, besonders bevorzugt weniger als 85°C. Es ist jedoch auch möglich, den AGR-Kühler mit einem Kühlfluid zu kühlen, mit dem auch die Klimaanlage betrieben wird. In diesem Fall kann die Abgastemperatur nach Verlassen des zumindest einen AGR-Kühlers weniger als 50°C, besonders bevorzugt weniger als 42°C.
Eine derartige AGR-Vorrichtung kann in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen AGR-Vorrichtung,
2 einen AGR-Kühler mit einer Kondensat-Abführvorrichtung.
Eine in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 weist eine Abgasanlage 2 und einen Fischluftpfad 3 sowie eine Niederdruck-Ladeeinrichtung 4 und eine Hochdruck-Ladeeinrichtung 5 auf. In dem Frischluftpfad 3 ist ein Luftfilter 6 angeordnet und ein Ladeluftkühler 7. Die über den Frischluftpfad 3 strömende Frischluft kann mittels eines Verdichters 8 der Niederdruck-Ladeeinrichtung 4 oder mittels eines Verdichters 9 der Hochdruck-Ladeeinrichtung 5 komprimiert werden.
Die Abgasanlage 2 weist eine Niederdruck-AGR 10 (Abgasrückführung-AGR) und eine Hochdruck-AGR 11 sowie einen Abgaspfad 12 auf. In dem Abgaspfad 12 ist ein Katalysator 13 angeordnet. Das in dem Abgaspfad 12 strömende Abgas treibt eine Turbine 14 der Niederdruck-Ladeeinrichtung 4, sowie eine Turbine 15 der Hochdruck-Ladeeinrichtung 5 an. Die Hochdruck-AGR 11 zweigt Abgas aus einem Krümmerbereich 16 der Abgasanlage 2 ab und führt dieses rückgeführte Abgas dem Frischluftpfad 3 nach dem Ladeluftkühler 7 zu. Somit wird mittels der Hochdruck-AGR 11 rückgeführtes Abgas in einen Hochdruckbereich des Frischluftpfades 3 eingeleitet. Bei der Niederdruck-AGR 10 wird das Abgas an einer Abzweigstelle 17 dem Abgaspfad 12 entnommen und über einen AGR-Pfad 18 an einer Einleitungsstelle 19 in den Frischluftpfad 3 eingeleitet. Dabei ist die Abzweigstelle 17 im Abgaspfad 12 in Abgasströmungsrichtung 20 nach dem Katalysator 13 angeordnet. Die Einleitungsstelle 19 ist in Frischluftströmungsrichtung 21 vor dem Verdichter 8 angeordnet. Somit wird mittels der Niederdruck-AGR 10 rückgeführtes Abgas in einen Niederdruckbereich des Frischluftpfades 3 eingeleitet.
In dem AGR-Pfad 18 ist gemäß der 1 ein AGR-Kühler 22 angeordnet, mit dem das rückgeführte Abgas auf die gewünschte Solltemperatur abgekühlt werden kann. In Abgasströmungsrichtung 23 nach dem AGR-Kühler 22 ist im AGR-Pfad 18 ein Verschlusselement 24 angeordnet, das beispielsweise als Ventil, Drossel, Klappe, Drosselklappe oder dergleichen ausgebildet sein kann. In Abgasströmungsrichtung 23 am Ende des AGR-Kühlers 22 ist eine Kondensatabführvorrichtung 25 angeordnet. Die Kondensatabführvorrichtung 25 ist über eine Abführöffnung 26 fluidisch mit dem AGR-Kühler 22 verbunden. Die Kondensatabführvorrichtung 25 kann einen Ionentauscher 27 und/oder eine Kondensatsammeleinrichtung 28 aufweisen. Des Weiteren kann die Kondensatabführvorrichtung 25 eine Kondensatrückleitung 29 aufweisen, die den AGR-Kühler 22 fluidisch mit dem Abgaspfad 12 verbindet. Bevorzugt liegt dabei eine Einleitungsstelle 30, an der die Kondensatrückleitung 29 in den Abgaspfad 12 einmündet, in Abgasströmungsrichtung 20 nach der Abzweigstelle 17. Die Kondensatabführvorrichtung 25 kann, wie in 1 dargestellt, in Abgasströmungsrichtung 23 am Ende des AGR-Kühlers 22 angebunden sein, oder an den AGR-Pfad 18 zwischen dem AGR-Kühler 22 und der Einleitungsstelle 19 oder zwischen dem AGR-Kühler 22 und dem Verschlusselement 24. Des Weiteren können der Ionenaustauscher 27 und die Kondensatsammeleinrichtung 28 integral ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Kondensatabführvorrichtung 25 eine Ablaufleitung 31 oder eine Ablauföffnung 32 aufweisen, mit der das Kondensat in die Umwelt abgeführt werden kann. Im Falle der Verwendung einer Kondensatrückleitung 29 kann das Kondensat in den Abgaspfad 12 rückgeführt werden.
Der in 2 dargestellte AGR-Kühler 22 ist gegenüber einer Horizontalen 33 unter einem Winkel α geneigt. Bevorzugt beträgt der Winkel α mehr als 5 Grad oder 10 Grad, besonders bevorzugt mehr als 15 Grad und ganz besonders bevorzugt mehr als 20 Grad. Der AGR-Kühler 22 kann als langer Rohrbündel-Wärmetauscher ausgebildet sein, wobei die Abgasströmungsrichtung 23 und eine Kondensatströmungsrichtung 34 entgegengesetzt orientiert sein können. Somit kann eine AGR-Vorrichtung 35 als wesentliche Bestandteile den AGR-Pfad 18, zumindest einen AGR-Kühler 22 und zumindest ein Verschlusselement 24 aufweisen, das als AGR-Ventil ausgebildet sein kann. Als weiterer, wesentlicher Bestandteil weist die AGR-Vorrichtung 35 die Kondensatabführvorrichtung 25 auf. Diese Kondensatabführvorrichtung 25 kann wiederum die Kondensatsammeleinrichtung 28, die Kondensatrückleitung 29, sowie den Ionentauscher 27, die Abführöffnung 26, die Ablauföffnung 32 und die Ablaufleitung 31 aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/087062 A1 [0004]
EP 2161430 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Das Aufladungskonzept des 2,0l-CR-103kWMotors von Volkswagen mit Hoch- und Niederdruck-Abgasrückführung zur Erfüllung der Bin5-Emissionsanforderungen” der Autoren „Greiner et al.”, 13. Aufladetechnische Konferenz 2008 [0003]

Claims

AGR-Vorrichtung (AGR – Abgasrückführung) (35) einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem in einem AGR-Pfad (18) angeordneten AGR-Kühler (22), wobei die AGR-Vorrichtung (35) als Niederdruck-AGR (10) ausgebildet ist und wobei der AGR-Pfad (18) zwischen einer Abzweigungsstelle (17) aus einem Abgaspfad (12) und einer Einleitungsstelle (19) von rückgeführtem Abgas in einen Frischluftpfad (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem AGR-Pfad (18) in Abgasströmungsrichtung (23) nach zumindest einem AGR-Kühler (22) und vor der Einleitungsstelle (19) zumindest eine Kondensat-Abführvorrichtung (25) zur Abführung von Kondensat aus dem AGR-Pfad (18) angeordnet ist.
AGR-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem AGR-Pfad (18) das rückgeführte Abgas in Abgasströmungsrichtung (23) nach der zumindest einen Kondensatabführvorrichtung (25) weniger als 40 Gew.-% einer ursprünglichen, an der Abzweigungsstelle (17) enthaltenen Kondensat-Menge aufweist.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Einbaulage zumindest ein AGR-Kühler (22) eine Neigung (α) gegenüber der Horizontalen (33) von mehr als 5° aufweist.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im AGR-Pfad (18) in Abgasströmungsrichtung (23) vor der Einleitungsstelle (19) ein Verschlusselement (24) angeordnet ist.
AGR-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kondensatabführvorrichtung (25) zwischen dem zumindest einen AGR-Kühler (22) und dem Verschlusselement (24) angeordnet ist.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaspfad (12) und die zumindest eine Kondensatabführvorrichtung (25) über eine Kondensatrückleitung (29) fluidisch verbunden sind, über die das Kondensat in den Abgaspfad (12) rückgeleitet wird.
AGR-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einleitungsstelle (30), an der die Kondensatrückleitung (29) in den Abgaspfad (12) einmündet, in Abgasströmungsrichtung (23) nach der Abzweigungsstelle (17) angeordnet ist.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatabführvorrichtung (25) eine Kondensatsammeleinrichtung (28) aufweist, in der das Kondensat gesammelt wird.
AGR-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatsammeleinrichtung (28) für die Aufnahme zumindest eines weiteren Kondensates ausgebildet ist.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatabführvorrichtung (25) derart ausgebildet ist, dass das Kondensat in die Umwelt abgegeben wird.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kondensatabführvorrichtung (25) einen Ionenaustauscher (27) aufweist, mit dem das Kondensat neutralisiert wird, und/oder – ein Kühlmittel des zumindest einen AGR-Kühlers (22) eine geringere Temperatur aufweist, als ein Kühlmittel eines in einem Frischluftpfad (3) in Frischluftströmungsrichtung (21) nach der Einleitungsstelle (19) angeordneten Ladeluftkühlers (7).
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein AGR-Kühler (22) ein Brennkraftmaschinen-Kühllfuid aufweist, mit dem zumindest der AGR-Kühler (22) und auch die Brennkraftmaschine (1) durchströmt und gekühlt werden, wobei bei einer Kühlung durch das Brennkraftmaschinen-Kühllfuid, im AGR-Pfad (18) eine Abgastemperatur in Abgasströmungsrichtung (23) nach dem zumindest einen AGR-Kühler (22) weniger als 100°C beträgt.
AGR-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein AGR-Kühler (22) ein Klimaanlagen-Kühllfuid aufweist, mit dem der zumindest eine AGR-Kühler (22) und eine Klimaanlage durchströmt und gekühlt wird.
AGR-Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere bei Kühlung durch das Klimaanlagen-Kühllfuid, im AGR-Pfad (18) eine Abgastemperatur in Abgasströmungsrichtung (23) nach dem zumindest einen AGR-Kühler (22) weniger als 50°C beträgt.
Abgasanlage mit einer AGR-Vorrichtung (35) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.