WO2013017660A1 - Abgasrückführungssystem für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2013017660A1
WO2013017660A1 PCT/EP2012/065151 EP2012065151W WO2013017660A1 WO 2013017660 A1 WO2013017660 A1 WO 2013017660A1 EP 2012065151 W EP2012065151 W EP 2012065151W WO 2013017660 A1 WO2013017660 A1 WO 2013017660A1
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WO
WIPO (PCT)
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exhaust gas
line
exhaust
condensate
recirculation system
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/065151
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English (en)
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Inventor
Dietmar Talmon-Gros
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • 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
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • An internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger is known from EP 2 199 585 A1, which comprises an exhaust gas turbine in the exhaust gas system and a compressor in the intake system.
  • the exhaust gas turbine is driven by the exhaust gases of the internal combustion engine under pressure, wherein the rotational movement of the turbine is transferred to the compressor, which then draws in combustion air and compresses it to an increased charge pressure, under which the combustion air is supplied to the cylinders of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is equipped with an exhaust gas recirculation system, which is arranged on the low pressure side of the exhaust gas turbocharger and has a return line, which branches off from the exhaust gas downstream of the exhaust gas turbine and opens upstream of the compressor in the intake.
  • a cyclone separator is arranged, in which the water content, which is contained in the exhaust gas, is separated, wherein the resulting condensate is introduced back into the exhaust gas line.
  • the invention is based on the object with simple measures to improve the degree of water separation in an exhaust gas recirculation system, which is arranged on the low-pressure side, improve.
  • the exhaust gas recirculation system according to the invention can be used for internal combustion engines - diesel engines or gasoline engines - which are equipped with an exhaust gas turbocharger which comprises an exhaust gas turbine in the exhaust gas line and a compressor in the intake tract.
  • the exhaust gas turbine is driven by the pressurized exhaust gases of the internal combustion engine, wherein the rotational movement of the exhaust gas turbine is transmitted via a shaft to the compressor, which then aspirates combustion air and compressed to an increased boost pressure, under which the combustion air is supplied to the cylinders of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation system is located on the low-pressure side of the exhaust gas turbocharger and comprises a return line which branches off from the exhaust gas line downstream of the exhaust gas turbine and opens into the intake tract upstream of the compressor.
  • a Wasserabscheidetician is arranged, branches off from the condensate line, which opens into the exhaust system.
  • an exhaust gas cooler through which the recirculated exhaust gases are brought to a lower temperature prior to introduction into the intake system.
  • the exhaust gas cooler is bypassed by a bypass line to which an adjustable bypass valve is assigned.
  • This embodiment makes it possible to bridge the exhaust gas cooler via the bypass line in certain operating situations, so that no cooling of the recirculated exhaust gas takes place and instead hot exhaust gas flows through the water separation unit, in which a larger proportion of the condensate flows into the gaseous gas due to the higher temperature level of the exhaust gas Condition is transferred than is the case with cooled exhaust gas.
  • This makes it possible to bring about specific situations in which the condensate or part of the condensate evaporates in the Wasserabscheideisme, the evaporated water is either passed through the condensate line in the exhaust system or discharged into the environment. If the condensate is not removed in liquid form via the condensate line, a complete or at least substantial emptying of the water separation unit is possible in this way.
  • the condensate transferred into the gaseous state can also be conducted together with the exhaust gas into the intake tract.
  • the exhaust gas recirculation system it is possible to purge the water separation unit, if appropriate also a condensate collection tank, which is arranged in the condensate line, by evaporating condensate and, as a rule, disposing of it via the exhaust gas line.
  • a condensate collection tank which is arranged in the condensate line, by evaporating condensate and, as a rule, disposing of it via the exhaust gas line.
  • About the bypass line of the exhaust gas cooler can be bridged, so that a higher exhaust gas temperature is available for the flushing process and the evaporation rate is increased.
  • the Wasserabscheidetician which is arranged in the return line, the task of reducing the water content in the recirculated exhaust gas stream by deposition.
  • the Wasserabscheidetician takes place a separation of water from the exhaust gas, which is recycled from the exhaust line in the intake.
  • the separated water can be passed through the condensate line in the exhaust system.
  • an adjustable drain valve is expediently located in the condensate line.
  • the condensate line In the closed state of the drain valve, the condensate line is closed, so that no condensate can be diverted. A derivative is only possible in the open state of the drain valve.
  • the condensate line opens downstream of a filter device, which is arranged in the exhaust line, for example, a diesel particulate filter, in the exhaust line.
  • the return line branches off advantageously downstream of the filter device, but upstream of the junction of the condensate line in the exhaust line.
  • This embodiment has the advantage that, if appropriate, particles dissolved by the filter device, such as, for example, ceramic particles, pass via the return line into the water separation unit in which the particles are separated, wherein the condensate lead the particles back into the exhaust system and can be discharged into the environment. Introduction of the particles into the intake tract and possible damage to the compressor wheel blades by the particles is avoided.
  • the condensate line opens downstream of an adjustable exhaust valve in the exhaust system.
  • the exhaust valve is located in the exhaust system and allows by adjusting in the closed position, an increase in the exhaust backpressure, so that a higher pressure gradient between the exhaust system and the intake system is available, which supports the introduction of exhaust gas in the return line.
  • a return valve which is arranged in the return line and expediently arranged downstream of the Wasserabscheideiki, thus several valves for controlling the exhaust gas recirculation and the separation and the rinsing process are available.
  • both the bypass valve and the discharge valve in the condensate line are expediently set in the closed position, so that the exhaust gas is guided via the exhaust gas cooler into the return line and the condensate discharge into the exhaust gas line is prevented.
  • the water separation takes place in the Wasserabscheideiki, the condensate can then be collected in the condensate collection tank, which is arranged in the condensate line.
  • the return valve in the return line is in the open position to allow the introduction of the exhaust gas into the intake tract.
  • the exhaust valve which is located in the exhaust line downstream of the branch of the return line, can optionally be adjusted in the closed position or in a partial closing position in order to increase the exhaust back pressure and thereby improve the return rate.
  • the collected condensate can be discharged.
  • the return valve downstream of the water separation unit is expediently closed and the drain valve in the condensate line is opened so that condensate can flow out of the condensate collector into the exhaust gas line.
  • the exhaust valve located in the exhaust line downstream of the branch of the recirculation can be optionally adjusted to increase the exhaust back pressure in a closing or partial closing position.
  • the bypass valve in the bypass line, which bridges the exhaust gas cooler can optionally be adjusted to the open position, so that the exhaust gas cooler is at least largely bypassed.
  • a rinsing process for rinsing the Wasserabscheideritt or the condensate collection container can be influenced.
  • the return valve downstream of the Wasserabscheidetician is also in the closed position, the drain valve in the condensate line is open.
  • the internal combustion engine 1 shown in the figure is supplied via an intake tract 2 combustion air, the exhaust gases of the internal combustion engine are discharged via an exhaust line 3.
  • the internal combustion engine is provided with an exhaust gas turbocharger 4, which has an exhaust gas turbine 5 in the exhaust gas line 3 and a compressor 6 in the intake tract 2.
  • the exhaust gas turbine 5 is driven by the pressurized exhaust gases of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas turbine 5 is coupled via a shaft 7 to the compressor 6 and drives it, whereupon the compressor 6 sucks in ambient air and compressed to an increased charge pressure, under which the combustion air is supplied to the cylinders of the internal combustion engine.
  • the intake combustion air is first cleaned in the intake tract 2 in an engine air filter 8. Downstream of the air filter 8 is an air mass meter 9 for measuring the air flow.
  • the air mass meter 9 is followed in the intake tract 2 by the denser 6, which is followed by a throttle valve 10, via which the air flow can be regulated.
  • a filter device 1 in particular a particulate filter, and in the course of an adjustable exhaust valve 12th
  • the internal combustion engine is provided on the high pressure side of the exhaust gas turbocharger 4 with a first exhaust gas recirculation system comprising a return line 13 and an exhaust gas cooler 14.
  • the return line 13 branches off upstream of the exhaust gas turbine 5 from the exhaust line 3 and opens downstream of the throttle valve 10 into the intake tract second
  • the internal combustion engine is equipped with a further exhaust gas recirculation system, which has a return line 15 which branches off the exhaust line 3 downstream of the particulate filter 1 1 and opens into the intake tract 2 between the air mass meter 9 and the compressor 6.
  • a return line 15 which branches off the exhaust line 3 downstream of the particulate filter 1 1 and opens into the intake tract 2 between the air mass meter 9 and the compressor 6.
  • an exhaust gas cooler 16 In the return line 15 are an exhaust gas cooler 16, a Wasserabscheidetician 17 and an adjustable return valve 18 for regulating the recirculated exhaust gas mass flow.
  • the Wasserabscheidetician 17 is connected via a condensate line 29, in which a condensate collection tank 20 and a condensate collecting tank 20 downstream discharge valve 21 is connected to the intake manifold 3; the condensate line 19 opens downstream of the adjustable exhaust valve 12 in the intake.
  • the exhaust gas recirculation system is provided on the low pressure side of the exhaust gas turbocharger 4 with a bypass line 22 with a bypass valve 23 arranged therein.
  • the bypass line 22 bridges the exhaust gas cooler 16 in the return line 15, the bypass line 22 branches downstream of the particulate filter 1 1 and upstream of the return line 15 from the exhaust line 3 and opens downstream of the exhaust gas cooler 16 in the return line 15.
  • the exhaust valve 12 may be closed in the exhaust line 3 or partially closed to increase the exhaust back pressure and thus the pressure gradient between the exhaust line 3 and intake 2 and the exhaust gas recirculation to improve.
  • the separated condensate passes through the condensate line 19 into the condensate collection tank 20 and can be collected there. If necessary or at regular intervals, the drain valve 21 is opened in the condensate line 19, so that the condensate is introduced from the condensate collector 20 into the exhaust line 3 downstream of the exhaust valve 12.
  • the return valve 18 is suitably closed, so that the exhaust gas recirculation is suppressed in the intake.
  • the exhaust gas flows through the Wasserabscheidetician 17 and the condensate line 19 through the condensate collecting tank 20, wherein in this mode, the drain valve 21 is advantageously opened. Due to the high temperature of the exhaust gas remaining water evaporates in the Wasserabscheidetician 17 and the condensate collection tank 20 at least partially. Also in this mode, it is advantageous that the exhaust valve 12 is in the exhaust line 3 to increase the exhaust back pressure in the closed position or in a partial closed position.
  • the exhaust gas is passed through the exhaust gas cooler 16.
  • the exhaust gas is guided bypassing the exhaust gas cooler 16 via the bypass line 22, in which for this purpose the bypass valve 23 is displaced into the open position.
  • the hot exhaust gas from the exhaust line 3 is passed bypassing the exhaust gas cooler 16 directly to Wasserabscheideiki 17 and the condensate collection tank 20, wherein due to the higher temperature of the exhaust gas, an improved scavenging effect is achieved.

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Abstract

Ein Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader weist eine Rückführleitung zwischen dem Abgasstrang stromab der Abgasturbine und dem Ansaugtrakt stromauf des Verdichters auf, wobei in der Rückführleitung eine Wasserabscheideeinheit angeordnet ist, von der eine Kondensatleitung abzweigt, welche in den Abgasstrang mündet. Der Abgaskühler wird von einer Bypassleitung überbrückt, der ein einstellbares Bypassventil zugeordnet ist.

Description

Beschreibung
Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftma- schine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 . Stand der Technik
Aus der EP 2 199 585 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, der eine Abgasturbine im Abgasstrang und einen Verdichter im Ansaugtrakt um- fasst. Die Abgasturbine wird von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei die Drehbewegung der Turbine auf den Verdichter über- tragen wird, der daraufhin Verbrennungsluft ansaugt und auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet, unter dem die Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Zur Verbesserung des Abgasverhaltens ist die Brennkraftmaschine mit einem Abgas- rückführungssystem ausgestattet, das auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers angeordnet ist und eine Rückführleitung aufweist, welche stromab der Abgasturbine vom Abgasstrang abzweigt und stromauf des Verdichters in den Ansaugtrakt mündet. In der Rückführleitung ist ein Zyklonabscheider angeordnet, in welchem der Wasseranteil, welcher im Abgas enthalten ist, abgeschieden wird, wobei das entstehende Kondensat wieder in den Abgasstrang eingeleitet wird.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen den Wasserabscheidegrad in einem Abgasrückführungssystem, das auf der Niederdruckseite ange- ordnet ist, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Das erfindungsgemäße Abgasrückführungssystem kann für Brennkraftmaschinen - Dieselmotoren oder Ottomotoren - eingesetzt werden, welche mit einem Abgasturbolader ausgestattet sind, der eine Abgasturbine im Abgasstrang und einen Verdichter im An- saugtrakt umfasst. Die Abgasturbine wird von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei die Drehbewegung der Abgasturbine über eine Welle auf den Verdichter übertragen wird, der daraufhin Verbrennungsluft ansaugt und auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet, unter dem die Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Das Abgasrückführungssystem befindet sich auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers und umfasst eine Rückführleitung, die stromab der Abgasturbine vom Abgasstrang abzweigt und stromauf des Verdichters in den Ansaugtrakt einmündet. In der Rückführleitung ist eine Wasserabscheideeinheit angeordnet, von der eine Kondensat- leitung abzweigt, welche in den Abgasstrang mündet. Des Weiteren befindet sich in der Rückführleitung stromauf der Wasserabscheideeinheit ein Abgaskühler, über den die rückgeführten Abgase vor der Einleitung in den Ansaugtrakt auf eine niedrigere Temperatur gebracht werden. Der Abgaskühler wird von einer Bypassleitung überbrückt, der ein einstellbares Bypass- ventil zugeordnet ist. Diese Ausführung erlaubt es, in bestimmten Betriebssituationen den Abgaskühler über die Bypassleitung zu überbrücken, so dass keine Kühlung des rückgeführten Abgases stattfindet und stattdessen heißes Abgas die Wasserabscheideeinheit durchströmt, in welchem aufgrund des höheren Temperaturniveaus des Ab- gases ein größerer Anteil des Kondensats in den gasförmigen Zustand überführt wird als dies bei gekühltem Abgas der Fall ist. Damit ist es möglich, gezielte Situationen herbeizuführen, in denen das Kondensat bzw. ein Teil des Kondensats in der Wasserabscheideeinheit verdampft, wobei das verdampfte Wasser entweder über die Kondensatleitung in den Abgasstrang geleitet oder in die Umgebung entlassen wird. Soweit das Kondensat nicht in flüssiger Form über die Kondensatleitung abgeführt wird, ist auf diese Weise eine vollständige oder zumindest weitgehende Entleerung der Wasserabscheideeinheit möglich. Gegebenenfalls kann das in den gasfömigen Zustand überführte Kondensat auch gemeinsam mit dem Abgas in den Ansaugtrakt geführt werden. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung des Abgasrückführungssystems steht die Möglichkeit zur Verfügung, die Wasserabscheideeinheit, gegebenenfalls auch einen Kon- densatsammelbehälter, welcher in der Kondensatleitung angeordnet ist, zu spülen, indem Kondensat verdampft und in der Regel über den Abgasstrang entsorgt wird. Über die Bypassleitung kann der Abgaskühler überbrückt werden, so dass eine höhere Abgastemperatur für den Spülvorgang zur Verfügung steht und die Verdampfungsrate erhöht ist.
Ungeachtet der Möglichkeit, Kondensat zu Spülzwecken zu verdampfen, hat die Wasserabscheideeinheit, welche in der Rückführleitung angeordnet ist, die Aufgabe, durch Abscheidung den Wassergehalt im rückgeführten Abgasstrom zu reduzieren. In der Wasserabscheideeinheit findet eine Abscheidung von Wasser aus dem Abgas statt, welches aus dem Abgasstrang in den Ansaugtrakt rückgeführt wird. Das abgeschiedene Wasser kann über die Kondensatleitung in den Abgasstrang geleitet werden. Zweck- mäßigerweise befindet sich in der Kondensatleitung ein Kondensatsammelbehälter, in welchem das in der Wasserabscheideeinheit abgeschiedene Kondensat gesammelt wird. Aus dem Kondensatsammelbehälter kann das Kondensat in den Abgasstrang geleitet werden, beispielsweise bei Erreichen eines definierten Füllstandes im Kondensatsammelbehälter oder in regelmäßigen Abständen.
Um die Ableitung des Kondensats in den Abgasstrang steuern zu können, befindet sich in der Kondensatleitung zweckmäßigerweise ein einstellbares Ablassventil. Im geschlossenen Zustand des Ablassventils ist die Kondensatleitung geschlossen, so dass kein Kondensat abgeleitet werden kann. Eine Ableitung ist nur im geöffneten Zustand des Ablassventils möglich.
Zweckmäßigerweise mündet die Kondensatleitung stromab einer Filtereinrichtung, welche im Abgasstrang angeordnet ist, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter, in den Abgasstrang. Die Rückführleitung zweigt vorteilhafterweise stromab der Filtereinrichtung ab, jedoch stromauf der Einmündung der Kondensatleitung in den Abgasstrang. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass gegebenenfalls von der Filtereinrichtung gelöste Partikel wie zum Beispiel Keramikpartikel über die Rückführleitung in die Wasserabscheideeinheit gelangen, in der die Partikel abgeschieden werden, wobei über die Kondensat- leitung die Partikel wieder in den Abgasstrang gelangen und in die Umgebung abgeleitet werden können. Eine Einleitung der Partikel in den Ansaugtrakt und eine eventuelle Beschädigung der Verdichterradschaufeln durch die Partikel wird vermieden. Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung mündet die Kondensatleitung stromab eines einstellbaren Abgasventils in den Abgasstrang. Das Abgasventil befindet sich im Abgasstrang und ermöglicht durch Verstellen in die Schließposition einen Anstieg des Abgasgegendrucks, so dass ein höheres Druckgefälle zwischen Abgasstrang und Ansaugtrakt zur Verfügung steht, welches die Einleitung von Abgas in die Rückführleitung unterstützt. Gemeinsam mit einem Rückführventil, welches in der Rückführleitung angeordnet ist und zweckmäßigerweise stromab der Wasserabscheideeinheit angeordnet ist, stehen somit mehrere Ventile zur Steuerung der Abgasrückführung sowie der Ab- scheidung und des Spülvorgangs zur Verfügung. Im Abgasrückführmodus ist zweckmäßigerweise sowohl das Bypassventil als auch das Ablassventil in der Kondensatleitung in Schließposition gestellt, so dass zum einen das Abgas über den Abgaskühler in die Rückführleitung geführt wird und zum andern ein Kondensataustrag in den Abgasstrang hinein unterbunden ist. In diesem Betriebszustand findet in der Wasserabscheideeinheit die Wasserabscheidung statt, das Konden- sat kann anschließend im Kondensatsammelbehälter, welcher in der Kondensatleitung angeordnet ist, gesammelt werden. Das Rückführventil in der Rückführleitung steht in Öffnungsposition, um die Einleitung des Abgases in den Ansaugtrakt zu erlauben. Das Abgasventil, welches sich im Abgasstrang stromab der Verzweigung der Rückführleitung befindet, kann optional in Schließposition bzw. in eine Teilschließposition ver- stellt werden, um den Abgasgegendruck zu erhöhen und dadurch die Rückführrate zu verbessern.
Wenn über die Rückführleitung auf der Niederdruckseite keine Abgasrückführung durchgeführt wird, kann das gesammelte Kondensat ausgetragen werden. In dieser Be- triebsphase wird zweckmäßigerweise das Rückführventil stromab der Wasserabscheideeinheit geschlossen und das Ablassventil in der Kondensatleitung geöffnet, so dass Kondensat aus dem Kondensatsammelbehälter in den Abgasstrang strömen kann. Das Abgasventil, welches sich im Abgasstrang stromab der Verzweigung der Rückführ- leitung befindet, kann optional zur Erhöhung des Abgasgegendrucks in eine Schließoder Teilschließposition verstellt werden. Das Bypassventil in der Bypassleitung, welches den Abgaskühler überbrückt, kann optional in die Öffnungsposition verstellt werden, so dass der Abgaskühler zumindest weitgehend umgangen wird. In Abhängigkeit der Stellung des Abgasventils im Abgasstrang und des Bypassventils in der Bypassleitung kann ein Spülvorgang zum Spülen der Wasserabscheideeinheit bzw. des Kondensatsammelbehälters beeinflusst werden. Zum Spülen steht das Rückführventil stromab der Wasserabscheideeinheit ebenfalls in Schließposition, das Ablassventil in der Kondensatleitung ist dagegen geöffnet. Unter Umgehung des Abgaskühlers kann ein höheres thermisches Niveau im rückgeführten Abgas eingestellt werden, wodurch die Verdunstungsrate erhöht und der Spülvorgang verbessert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der schematisch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem dargestellt ist.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Der in der Figur dargestellten Brennkraftmaschine 1 wird über einen Ansaugtrakt 2 Verbrennungsluft zugeführt, die Abgase der Brennkraftmaschine werden über einen Abgasstrang 3 abgeleitet. Die Brennkraftmaschine ist mit einem Abgasturbolader 4 versehen, der eine Abgasturbine 5 im Abgasstrang 3 sowie einen Verdichter 6 im Ansaugtrakt 2 aufweist. Die Abgasturbine 5 wird von den unter Druck stehenden Abgasen der Brenn- kraftmaschine angetrieben. Die Abgasturbine 5 ist über eine Welle 7 mit dem Verdichter 6 gekoppelt und treibt diesen an, woraufhin der Verdichter 6 Umgebungsluft ansaugt und auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet, unter dem die Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die angesaugte Verbrennungsluft wird im Ansaugtrakt 2 zunächst in einem Motorluftfilter 8 gereinigt. Stromab des Luftfilters 8 befindet sich ein Luftmassenmesser 9 zum Messen des Luftstromes. Auf den Luftmassenmesser 9 folgt im Ansaugtrakt 2 der Ver- dichter 6, dem eine Drosselklappe 10 nachgeschaltet ist, über die der Luftstrom reguliert werden kann.
Im Abgasstrang 3 befindet sich stromab der Abgasturbine 5 eine Filtereinrichtung 1 1 , insbesondere ein Partikelfilter, sowie im weiteren Verlauf ein einstellbares Abgasventil 12.
Die Brennkraftmaschine ist auf der Hochdruckseite des Abgasturboladers 4 mit einem ersten Abgasrückführungssystem versehen, das eine Rückführleitung 13 und einen Ab- gaskühler 14 umfasst. Die Rückführleitung 13 zweigt stromauf der Abgasturbine 5 vom Abgasstrang 3 ab und mündet stromab der Drosselklappe 10 in den Ansaugtrakt 2.
Auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers 4 ist die Brennkraftmaschine mit einem weiteren Abgasrückführungssystem ausgestattet, das eine Rückführleitung 15 aufweist, die stromab des Partikelfilters 1 1 vom Abgasstrang 3 abzweigt und zwischen dem Luftmassenmesser 9 und dem Verdichter 6 in den Ansaugtrakt 2 einmündet. In der Rückführleitung 15 befinden sich ein Abgaskühler 16, eine Wasserabscheideeinheit 17 sowie ein einstellbares Rückführventil 18 zur Regulierung des rückgeführten Abgasmassenstroms. Die Wasserabscheideeinheit 17 ist über eine Kondensatleitung 29, in der sich ein Kondensatsammelbehälter 20 sowie ein dem Kondensatsammelbehälter 20 nachgeschaltetes Ablassventil 21 befindet, mit dem Ansaugtrakt 3 verbunden; die Kondensatleitung 19 mündet stromab des einstellbaren Abgasventils 12 in den Ansaugtrakt. Des Weiteren ist das Abgasrückführungssystem auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers 4 mit einer Bypassleitung 22 mit einem darin angeordneten Bypassventil 23 versehen. Die Bypassleitung 22 überbrückt den Abgaskühler 16 in der Rückführleitung 15, die Bypassleitung 22 zweigt stromab des Partikelfilters 1 1 und stromauf der Rückführleitung 15 vom Abgasstrang 3 ab und mündet stromab des Abgaskühlers 16 in die Rückführleitung 15. Um die Abgasrückführung auf der Niederdruckseite durchzuführen, wird das Rückführventil 18 geöffnet, zugleich kann das Abgasventil 12 im Abgasstrang 3 geschlossen oder teilweise geschlossen werden, um den Abgasgegendruck und damit das Druckgefälle zwischen Abgasstrang 3 und Ansaugtrakt 2 zu erhöhen und die Abgasrückführung zu verbessern. Das in die Rückführleitung 15 eingeleitete Abgas durchströmt die Wasserabscheideeinheit 17, in der eine Wasserabscheidung stattfindet. Das abgeschiedene Kondensat läuft über die Kondensatleitung 19 in den Kondensatsammelbehälter 20 und kann dort gesammelt werden. Bei Bedarf bzw. in regelmäßigen Ab- ständen wird das Ablassventil 21 in der Kondensatleitung 19 geöffnet, so dass das Kondensat aus dem Kondensatsammelbehälter 20 in den Abgasstrang 3 stromab des Abgasventils 12 eingeleitet wird.
Um die Wasserabscheideeinheit 17 sowie den Kondensatsammelbehälter 20 zu spülen, wird zweckmäßigerweise das Rückführventil 18 geschlossen, so dass die Abgasrückführung in den Ansaugtrakt unterbunden ist. Das Abgas strömt durch die Wasserabscheideeinheit 17 sowie über die Kondensatleitung 19 durch den Kondensatsammelbehälter 20, wobei in dieser Betriebsweise das Ablassventil 21 vorteilhafterweise geöffnet ist. Aufgrund der hohen Temperatur des Abgases verdampft verbliebenes Wasser in der Wasserabscheideeinheit 17 sowie dem Kondensatsammelbehälter 20 zumindest teilweise. Auch in dieser Betriebsweise ist es vorteilhaft, dass das Abgasventil 12 im Abgasstrang 3 zur Erhöhung des Abgasgegendrucks in der Schließstellung oder in einer Teilschließstellung steht. Zum Spülen der Wasserabscheideeinheit 17 und des Kondensatsammelbehälters 20 genügt es zwar grundsätzlich, dass das Abgas über den Abgaskühler 16 geleitet wird. Um jedoch den Spülgrad zu verbessern ist es zweckmäßig, dass das Abgas unter Umgehung des Abgaskühlers 16 über die Bypassleitung 22 geführt wird, in der zu diesem Zweck das Bypassventil 23 in die Öffnungsstellung versetzt wird. Auf diese Weise wird das heiße Abgas aus dem Abgasstrang 3 unter Umgehung des Abgaskühlers 16 unmittelbar zur Wasserabscheideeinheit 17 sowie zum Kondensatsammelbehälter 20 geleitet, wobei aufgrund der höheren Temperatur des Abgases eine verbesserte Spülwirkung erzielt wird.

Claims

Ansprüche
Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1 ), die mit einem Abgasturbolader (4) ausgestattet ist, welcher eine Abgasturbine (5) im Abgasstrang (3) und einen Verdichter (6) im Ansaugtrakt (2) aufweist, wobei das Abgasrückführungssystem eine Rückführleitung (15) mit einem Abgaskühler (16) zwischen dem Abgasstrang (3) stromab der Abgasturbine (5) und dem Ansaugtrakt (2) stromauf des Verdichters (6) umfasst, wobei in der Rückführleitung (15) eine Wasserabscheideeinheit (17) angeordnet ist, von der eine Kondensatleitung (19) abzweigt, welche in den Abgasstrang (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Abgaskühler (16) überbrückende Bypassleitung (22) angeordnet ist, der ein einstellbares Bypassventil (23) zugeordnet ist.
Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Bypassleitung (22) stromab des Abgaskühlers (16) und stromauf der Wasserabscheideeinheit (17) in die Rückführleitung (15) mündet.
Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kondensatleitung (19) ein Kondensatsammelbehälter (20) angeordnet ist.
Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kondensatleitung (19) ein einstellbares Ablassventil (21 ) angeordnet ist.
Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatleitung (19) stromab einer Filtereinrichtung (1 1 ) in den Abgasstrang (3) mündet.
Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatleitung (19) stromab eines einstellbaren Abgasventils (12) in den Abgasstrang (3) mündet.
7. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rückführleitung (15) stromauf des Abgasventils (12) vom Abgasstrang (3) abzweigt.
8. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (15) stromab der Wasserabscheideeinheit (17) ein einstellbares Rückführventil (18) angeordnet ist.
9. Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zum Betrieb eines Abgasrückführungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei über die Kondensatleitung (19) Kondensat in den Abgasstrang (3) in Betriebsphasen geleitet wird, in denen kein Abgas über die Rückführleitung (15) in den Ansaugtrakt (2) geleitet wird.
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