WO2015090520A1 - Charged internal combustion engine - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a supercharged internal combustion engine, the
- An internal combustion engine conventionally includes an engine block including a plurality of cylinders, a fresh air system for supplying fresh air to the cylinders, and an exhaust system for exhausting exhaust from the cylinders.
- exhaust gas recirculation system Internal combustion engine are also equipped with an exhaust gas recirculation system, with the aid of which exhaust gas can be returned from the exhaust system to the fresh air system.
- Exhaust gas recirculation in particular an external, ie outside the engine block, exhaust gas recirculation can be used to reduce the pollutant emissions and to improve the energy efficiency of the internal combustion engine.
- a supercharged internal combustion engine is operated at an elevated pressure level.
- it is equipped for example with an exhaust gas turbocharger whose turbine is arranged in the exhaust system and its compressor in the fresh air system
- a removal point of the exhaust gas recirculation system upstream of the turbine is arranged on the exhaust system, while a discharge point of the exhaust gas recirculation system downstream of the compressor at the
- Fresh air system is arranged.
- the recirculated exhaust gas can flow from the exhaust system to the fresh air system, a corresponding pressure gradient is required.
- Pressure gradient may arise during normal operation of the engine during so-called intake strokes of pistons moving in the cylinders of the engine block.
- the recirculated exhaust gas is sucked intermittently or in pulses and introduced into the fresh air system. While the intake strokes of the pistons within the fresh air system generate negative pressure pulses, the exhaust from the
- Exhaust gas recirculation system can suck in addition or alternatively, following an expansion stroke or -hub Ausschiebehübe the piston on the exhaust side pressure pulses generate, which drive the exhaust gas into the exhaust gas recirculation system.
- a mixing device is generally known, with the aid of which recirculated exhaust gas can be supplied to a fresh air system.
- the admixing device has a plurality of admixing openings, through which the recirculated exhaust gas is introduced into a mixing section of the fresh air system.
- the admixing openings are spaced apart in a longitudinal direction of the mixing section. This ensures that the intermittently sucked or expelled exhaust gases are introduced via a comparatively large longitudinal section of the fresh air system, namely via the mixing section, whereby the mixing with the fresh air improves.
- the exhaust gas recirculation rate in the individual combustion chambers can also be homogenized.
- the present invention addresses the problem of providing a boosted internal combustion engine with high-pressure side exhaust gas recirculation an improved or at least another embodiment, which is characterized by an improved uniform distribution of the recirculated exhaust gases to the individual cylinders.
- the invention is based on the general idea, the discharge point of the
- the admixing device via at least two Zumischö Samuelen recirculated exhaust gas into a mixing section of the fresh air system initiates, it being provided that the at least two
- Admixing openings in a longitudinal direction of the mixing section are spaced from each other.
- the fresh air system a a
- the fresh air distributor has only a single inlet opening and a plurality of outlet openings, at least one outlet opening is arranged proximal to the inlet opening, while at least one other outlet opening is arranged distally of the inlet opening. This results within the fresh air manifold different lengths of flow paths from the inlet opening to the different outlet openings.
- the fresh air distributor has, in the region of the inlet opening, a dividing wall which has a direct flow path from the inlet opening to at least one proximal to the inlet opening
- Outlet opening obstructed.
- the flow path from the inlet opening to this at least one proximal outlet opening is forcibly extended, as a result of which, overall, the flow paths from the inlet opening to the various outlet openings are aligned with respect to their length.
- This measure leads to improved mixing of the recirculated exhaust gas with the transported in the fresh air system gas, which is preferably fresh air or a fresh air-fuel mixture.
- An improved mixing in this way also contributes to the homogenization of the exhaust gas recirculation rate within the individual
- Cylinder groups be divided.
- the cylinders may be arranged for this purpose in two different cylinder banks of the engine block, for example in a V-type engine. In an inline engine, the two cylinder groups are then
- the exhaust system may be equipped with two separate exhaust manifolds or with a split exhaust manifold having two header sections.
- the two exhaust manifolds or the two collector sections are then expediently assigned to separate high-pressure regions of the exhaust system in order to separate the exhaust gases of the two
- Cylinder groups separately to be able to supply two separate turbines or preferably a common turbine.
- Preferred is an embodiment in which a double-flow Turbine is used, wherein the separate exhaust gas streams are supplied separately to the two floods of the turbine, such that each exhaust gas flow leads to exactly one exhaust gas flow.
- the two high pressure areas of the exhaust system are connected to one of the two turbine floods.
- the two cylinder groups are expediently chosen such that pressure pulses in the exhaust gas within the respective cylinder group are as synchronized as possible, while the pressure pulses of one cylinder group occur asynchronously with the pressure pulses of the other cylinder group. As a result, disruptive interactions within the exhaust gas streams can be reduced.
- both turbine flows can each be controlled via a separate wastegate.
- a wastegate is a controlled bypass for bypassing a turbine wheel of the respective turbine. By opening the bypass or the wastegate, the pressure difference between an inlet side and an outlet side of the turbine wheel decreases, whereby the drive power of the turbine wheel is reduced accordingly.
- the wastegate ultimately serves to control the power of the turbine and thus of the exhaust gas turbocharger.
- Exhaust gas recirculation system must be connected to the exhaust system so that it is assigned to only one cylinder group.
- the removal point is arranged on one of the two exhaust manifolds or on one of the two collector sections.
- the removal point between the respective exhaust manifold and the turbine can be connected to one of the two high pressure areas of the exhaust system.
- Turbine floods within the turbine are assigned to two different power levels anyway, the removal of the exhaust gas to be recirculated expediently takes place in a region associated with the weaker turbine flow, so that over the
- the internal combustion engine presented here can be operated in a conventional manner with a liquid fuel which is expediently injected directly into the combustion chambers of the cylinders.
- a liquid fuel which is expediently injected directly into the combustion chambers of the cylinders.
- the internal combustion engine can be equipped with a fuel mixing device, via which the gaseous fuel is introduced upstream of the engine block in the fresh air system. In this case, therefore, no introduction of the fuel takes place directly in the combustion chambers of the cylinder.
- the fuel mixing device is expedient downstream of the
- the admixing device of the exhaust gas recirculation system can have exactly two admixing openings which are spaced so far apart in the longitudinal direction of the mixing section that an admixing volume of the metering chamber measured from one admixing opening to the other admixing opening
- Mixing section corresponds approximately to an effective cylinder volume of one of the cylinders.
- all cylinders of the engine block have the same effective cylinder volume.
- the admixing volume thus substantially corresponds to the respective effective cylinder volume of a cylinder, wherein the term "about” or the formulation "substantially” should include deviations between the admixing volume and the effective cylinder volume of ⁇ 10% and preferably ⁇ 5%.
- the effective cylinder volume usually corresponds to about 90% of the actual geometric cylinder volume.
- Exhaust gas recirculation system have more than two Zumischö Maschinenen, wherein one of the transported in the fresh air system gas or gas mixture first flowed first Zumischö réelle and one of said gas or gas mixture last flowed last admixing opening are furthest from each other.
- the first admixing opening and the last admixing opening are spaced so far apart in the longitudinal direction of the mixing section that an admixing volume of the mixing section measured from the first admixing opening to the last admixing opening corresponds approximately to an effective cylinder volume of one of the cylinders.
- dimensional deviations between the admixing volume and the effective cylinder volume of not more than 10%, preferably of not more than 5%, are tolerated.
- the admixing device can have an inlet for recirculating exhaust gas, which is in the region of the first
- the recirculated exhaust gas in the region of the admixing device has substantially the same flow direction as the gas or gas mixture transported in the fresh air system.
- Fresh air system be configured as a straight pipe, which is the achievement of a homogeneous mixing between recycled exhaust gas and the gas or
- Gas mixture of the fresh air system favors. Additionally or alternatively, the
- 1 is a greatly simplified schematic diagram of a supercharged internal combustion engine
- Fig. 2 is a simplified representation of the internal combustion engine in the region of
- FIG. 3 is a view as in Fig. 2, but in another embodiment,
- an internal combustion engine 1 preferably comprises one
- an engine block 2 which contains a plurality of cylinders 3, each enclosing a combustion chamber 4.
- the internal combustion engine 1 is further equipped with a fresh air system 5 for supplying fresh air to the cylinders 3 and with an exhaust system 6 for discharging exhaust gas from the cylinders 3.
- an exhaust gas recirculation system 7 is provided, with the aid of which exhaust gas from the exhaust system
- the internal combustion engine 1 is charged, for which purpose it is equipped with an exhaust gas turbocharger 8, the turbine 9 is arranged in the exhaust system 6 and the compressor 10 is arranged in the fresh air system 5.
- the exhaust gas recirculation system 7 has a removal point 11 for
- the exhaust gas recirculation system includes
- the fresh air system 5 shown here comprises an air filter 13, which is arranged upstream of the compressor 10, a bypass 14 for bypassing the compressor 0, which is controllable by means of a bypass valve 15, a charge air cooler 16 and purely by way of example a controllable throttle 17 the fresh air system 5 is equipped with a fresh air manifold 8, which distributes the supplied fresh air to the individual cylinder 3.
- the exhaust system 6 comprises at least one exhaust collector 19, which is the one of the exhaust collectors
- Cylinders 3 collecting exhaust gas and forwards, so that it passes to the turbine 9. Downstream of the turbine 9, the exhaust system 6 contains various exhaust gas purification devices, such as a pre-catalyst 20, a main catalyst 21 and a
- the aforementioned exhaust gas purification devices are pure exemplified, and in particular for the case that the internal combustion engine 1 is designed as a gas engine, which is operated with a gaseous fuel. If liquid fuels are used, the exhaust system 6 may also have other exhaust gas purification devices, such as a particulate filter and an SCR system. Furthermore, the exhaust system 6 in the usual way at least one
- the exhaust gas recirculation system 7 may optionally be equipped with an exhaust gas recirculation cooler 23. Further, an exhaust gas recirculation valve 24 is provided to adjust the exhaust gas recirculation rate.
- the point of introduction 12 of the exhaust gas recirculation system 7 can have an admixing device 25.
- the admixing device 25 forwards the recirculated exhaust gas 26 indicated in FIGS. 2 and 3 by an arrow
- the fresh air manifold 18 has an inlet port 30 and each cylinder 3 an outlet 31.
- the fresh air manifold 18 extends along the engine block 2.
- the inlet port 30 is disposed laterally at a longitudinal end 32 of the fresh air manifold 18.
- the outlet openings 31 are arranged laterally distributed over the entire length of the fresh air manifold. Accordingly, the distances of the outlet openings 31 from the inlet opening 30 vary.
- a dividing wall 33 is arranged, which in the example of FIG. 1 begins at the longitudinal end 32, on which the inlet opening 30 is also arranged.
- the partition 33 extends within the fresh air manifold 18 such that it provides a direct flow path from the inlet port 30 to at least one proximal to the inlet port 30
- the dividing wall 33 extends from the longitudinal end 32 shown on the left over three outlet openings 31, while leaving the remaining three outlet openings 31 uncovered.
- the direct flow paths to the three exhaust ports 31 shown on the left are obstructed by the partition wall 33.
- the cylinders 3 of the engine block 2 are divided into two groups of cylinders 34 and 35, which is indicated in FIG. 1 by curly brackets.
- the exhaust manifold 19 is configured in the example as a divided exhaust manifold 19 having two collector sections 36 and 37.
- the one or first header section 36 collects the exhaust gases of one or the first cylinder group 34, while the other or second header section 37 collects the exhaust gases of the other or second cylinder group 34 and is sealed off from the first header section 36.
- the two header sections 36, 37 lead the collected exhaust gases separately to separate high-pressure areas 38, 39 of the exhaust system 6.
- the turbine 9 is designed here as a double-flow turbine, so that the turbine 9 accordingly contains two separate, here unspecified or not recognizable turbine floods. It is noteworthy that the two turbine flows can each be controlled via a separate wastegate 40 or 41.
- the two waste gates 40, 41 are symbolized by valves in Figure 1, in external
- Bypass paths 42 and 43 are arranged, each one not shown here
- Turbine wheel of turbine 9 bypass.
- the waste gates 40, 41 or the associated bypasses are preferably formed within the turbine 9.
- the sampling point 1 1 of the exhaust gas recirculation system 7 is so to the exhaust system. 6
- the two unspecified turbine floods can be designed so that they can transmit different levels of power to the turbine 9.
- the internal combustion engine 1 is designed as a gas engine.
- the gaseous fuel is introduced via a fuel mixing device 44 in the fresh air system 5.
- the fuel mixing device 44 thus connects a fuel supply system 45 with the fresh air system 5.
- the fuel mixing device 44 is downstream of the compressor 10 and upstream of the discharge point 12 of
- Exhaust gas recirculation system 7 connected to the fresh air system 5. Accordingly, the fresh air system 5 conveys "normal" charge air to the compressor 10. From the compressor 10 to the fuel mixing device 44, the fresh air system 5 conveys compressed air Fresh air, which can also be referred to as charge air. Of the
- Fuel mixing device 44 to the point of introduction 12 promotes the fresh air system 5, a mixture of charge air and fuel. From the point of introduction 12 to the cylinder 3, the fresh air system 5 then conveys a mixture of recirculated exhaust gas, charge air and
- FIGS. 2 and 3 the admixed fuel is indicated by an arrow and designated by 46. Further, in Figures 2 and 3, the charged fresh air or charge air is indicated by an arrow 47.
- the admixing device 25 has exactly two admixing openings, namely a first admixing opening 27 'and a second admixing opening 27'
- the two admixing openings 27 ', 27 are so far apart in the longitudinal direction 29 of the mixing section 28 that within the
- the mixing section 28 of the one Zumischö réelle 27 'to the other Zumischö réelle 27 "Zumischvolumen 48 arises that substantially, ie with a maximum deviation of 10%, preferably with a maximum deviation of 5%, an effective cylinder volume of the cylinder 3 corresponds.
- the mixing section 28 is configured as a rectilinear pipe 50, wherein a longitudinal axis of this pipe 50 defines the longitudinal direction 29 of the mixing section 28.
- the admixing device 25 has a pipe section 49, which is likewise rectilinear here and extends parallel to the pipe 50 of the mixing section 28 In the example of Figure 2, the
- Pipe section 49 fluidly connects each with one of the admixing openings 27. Exactly centrally between the longitudinal ends of the pipe section 49, an inlet opening 52 is arranged, via which the recirculated exhaust gas 26 enters the pipe section 49.
- the mixing section 28 is again formed by a rectilinear pipe 50.
- the admixing device 25 also has a rectilinear pipe section 49, which in this case is connected directly to the pipe 50 of the mixing section 28. In particular, have the tube 50 of the
- admixing openings 27 are formed by openings of this common wall 53.
- more than two admixing openings 27 are provided in the embodiment shown in FIG.
- One of the mixture of charge air 47 and fuel 46 first flowed in admixing opening 27 is in
- the last admixing opening 27 " Will be referred to as the last admixing opening 27 ", also in the case of the embodiment shown in FIG In the embodiment shown, it is provided that the first admixing opening 27 'and the last admixing opening 27 "in the longitudinal direction 29 of the ischa section 28 define an admixing volume 48 in the mixing section 28 indicated by a curly bracket, which approximately corresponds to the effective cylinder volume of one of the cylinders 3.
- the recirculated exhaust gas 26 is fed to the pipe section 49 of the admixing device 26 via an inlet opening 52, which can also be referred to as inlet 52.
- the inlet 52 or the inlet opening 52 is arranged according to FIG. 3 in the region of the first admixing opening 27 '.
- the inlet 52 is arranged upstream of the first admixing opening 27 'even with respect to the flow conducted in the fresh air system 5.
- FIG. 4 shows a concrete embodiment of the admixing device 25 shown in FIG. 3. Recognizable is the exhaust gas recirculation system 7 in the area of the exhaust gas recirculation valve 24 and the introduction point 12.
- the mixing section 49 is visible from the admixing device 25 and connected to the tube 50 of the mixing section 28. is grown. Upstream of the mixing section 28, the fuel mixing device 44 is indicated. Downstream of the mixing section 28 via a curved pipe section 54 in the fresh air manifold 18 via.
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Abstract
Description
Aufgeladene Brennkraftmaschine Charged internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die The present invention relates to a supercharged internal combustion engine, the
insbesondere für ein Nutzfahrzeug geeignet ist. is particularly suitable for a commercial vehicle.
Eine Brennkraftmaschine umfasst in üblicher Weise einen Motorblock, der mehrere Zylinder enthält, eine Frischluftanlage zum Zuführen von Frischluft zu den Zylindern und eine Abgasanlage zum Abführen von Abgas von den Zylindern. Moderne An internal combustion engine conventionally includes an engine block including a plurality of cylinders, a fresh air system for supplying fresh air to the cylinders, and an exhaust system for exhausting exhaust from the cylinders. modern
Brennkraftmaschine sind außerdem mit einer Abgasrückführanlage ausgestattet, mit deren Hilfe Abgas von der Abgasanlage zur Frischluftanlage zurückgeführt werden kann. Eine Abgasrückführung, insbesondere eine extern, also außerhalb des Motorblocks erfolgende Abgasrückführung kann zur Reduzierung der Schadstoffemissionen und zur Verbesserung des energetischen Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine genutzt werden. Internal combustion engine are also equipped with an exhaust gas recirculation system, with the aid of which exhaust gas can be returned from the exhaust system to the fresh air system. Exhaust gas recirculation, in particular an external, ie outside the engine block, exhaust gas recirculation can be used to reduce the pollutant emissions and to improve the energy efficiency of the internal combustion engine.
Eine aufgeladene Brennkraftmaschine wird auf einem erhöhten Druckniveau betrieben. Hierzu ist sie beispielsweise mit einem Abgasturbolader ausgestattet, dessen Turbine in der Abgasanlage angeordnet ist und dessen Verdichter in der Frischluftanlage A supercharged internal combustion engine is operated at an elevated pressure level. For this purpose, it is equipped for example with an exhaust gas turbocharger whose turbine is arranged in the exhaust system and its compressor in the fresh air system
angeordnet ist. Bei einer hochdruckseitigen Abgasrückführung ist eine Entnahmestelle der Abgasrückführanlage stromauf der Turbine an der Abgasanlage angeordnet, während eine Einleitstelle der Abgasrückführanlage stromab des Verdichters an der is arranged. In a high-pressure side exhaust gas recirculation, a removal point of the exhaust gas recirculation system upstream of the turbine is arranged on the exhaust system, while a discharge point of the exhaust gas recirculation system downstream of the compressor at the
Frischluftanlage angeordnet ist. Fresh air system is arranged.
Damit das rückzuführende Abgas auch von der Abgasanlage zur Frischluftanlage strömen kann, ist ein entsprechendes Druckgefälle erforderlich. Ein derartiges Thus, the recirculated exhaust gas can flow from the exhaust system to the fresh air system, a corresponding pressure gradient is required. Such a thing
Druckgefälle kann sich während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine während sogenannter Ansaughübe von Kolben ergeben, die sich in den Zylindern des Motorblocks bewegen. Hierdurch wird das rückgeführte Abgas stoßweise bzw. impulsweise angesaugt und in die Frischluftanlage eingebracht. Während die Ansaughübe der Kolben innerhalb der Frischluftanlage Unterdruckpulse generieren, die Abgas aus der Pressure gradient may arise during normal operation of the engine during so-called intake strokes of pistons moving in the cylinders of the engine block. As a result, the recirculated exhaust gas is sucked intermittently or in pulses and introduced into the fresh air system. While the intake strokes of the pistons within the fresh air system generate negative pressure pulses, the exhaust from the
Abgasrückführanlage ansaugen können, können zusätzlich oder alternativ die auf einen Expansionstakt bzw. -hub folgenden Ausschiebehübe der Kolben auf der Abgasseite Druckpulse erzeugen, die das Abgas in die Abgasrückführanlage hineintreiben. Exhaust gas recirculation system can suck in addition or alternatively, following an expansion stroke or -hub Ausschiebehübe the piston on the exhaust side pressure pulses generate, which drive the exhaust gas into the exhaust gas recirculation system.
Bei unzureichender Durchmischung zwischen dem rückgeführten Abgas und der Frischluft ergibt sich auch in den Brennräumen der Zylinder eine ungleichmäßige Verteilung des Gemischs aus Frischluft und rückgeführtem Abgas, was die angestrebten Ziele, nämlich Schadstoffreduktion und Wirkungsgradverbesserung, gefährdet. Inadequate mixing between the recirculated exhaust gas and the fresh air also results in the combustion chambers of the cylinder uneven distribution of the mixture of fresh air and recirculated exhaust gas, which jeopardizes the desired objectives, namely pollutant reduction and efficiency improvement.
Aus der DE 10 2006 035 183 A1 ist allgemein eine Zumischeinrichtung bekannt, mit deren Hilfe rückgeführtes Abgas einer Frischluftanlage zugeführt werden kann. Die Zumischeinrichtung weist mehrere Zumischöffnungen auf, durch die das rückgeführte Abgas in einen Mischabschnitt der Frischluftanlage eingeleitet wird. Dabei sind die Zumischöffnungen in einer Längsrichtung des Mischabschnitt voneinander beabstandet. Hierdurch wird erreicht, dass die stoßweise angesaugten bzw. ausgestoßenen Abgase über einen vergleichsweise großen Längsabschnitt der Frischluftanlage eingeleitet werden, nämlich über den Mischabschnitt, wodurch sich die Durchmischung mit der Frischluft verbessert. In der Folge kann auch die Abgasrückführrate in den einzelnen Brennräumen homogenisiert werden. From DE 10 2006 035 183 A1 a mixing device is generally known, with the aid of which recirculated exhaust gas can be supplied to a fresh air system. The admixing device has a plurality of admixing openings, through which the recirculated exhaust gas is introduced into a mixing section of the fresh air system. In this case, the admixing openings are spaced apart in a longitudinal direction of the mixing section. This ensures that the intermittently sucked or expelled exhaust gases are introduced via a comparatively large longitudinal section of the fresh air system, namely via the mixing section, whereby the mixing with the fresh air improves. As a consequence, the exhaust gas recirculation rate in the individual combustion chambers can also be homogenized.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit hochdruckseitiger Abgasrückführung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich durch eine verbesserte Gleichverteilung der rückgeführten Abgase auf die einzelnen Zylinder auszeichnet. The present invention addresses the problem of providing a boosted internal combustion engine with high-pressure side exhaust gas recirculation an improved or at least another embodiment, which is characterized by an improved uniform distribution of the recirculated exhaust gases to the individual cylinders.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Einleitstelle der The invention is based on the general idea, the discharge point of the
hochdruckseitigen Abgasrückführanlage mit einer Zumischeinrichtung auszustatten bzw. durch eine Zumischeinrichtung zu realisieren, wobei die Zumischeinrichtung über wenigstens zwei Zumischöffnungen rückgeführtes Abgas in einen Mischabschnitt der Frischluftanlage einleitet, wobei vorgesehen ist, dass die wenigstens zwei high pressure side exhaust gas recirculation system equipped with a Zumischeinrichtung or to realize by a Zumischeinrichtung, the admixing device via at least two Zumischöffnungen recirculated exhaust gas into a mixing section of the fresh air system initiates, it being provided that the at least two
Zumischöffnungen in einer Längsrichtung des Mischabschnitts voneinander beabstandet sind. Durch diese Bauweise erfolgt die impulsartige Einleitung des rückgeführten Abgases über wenigstens zwei in der Strömungsrichtung der Frischluft voneinander beabstandete Zumischöffnungen, wodurch die Durchmischung des rückgeführten Abgases mit der Frischluftströmung verbessert ist. Insgesamt lässt sich dadurch die Gleichverteilung eines Gemischs aus rückgeführtem Abgas und Frischluft in den einzelnen Brennräumen des Motorblocks verbessern. Admixing openings in a longitudinal direction of the mixing section are spaced from each other. By this construction, the pulse-like introduction of the recirculated takes place Exhaust gas over at least two spaced apart in the flow direction of the fresh air Zumischöffnungen, whereby the mixing of the recirculated exhaust gas is improved with the fresh air flow. Overall, this makes it possible to improve the uniform distribution of a mixture of recirculated exhaust gas and fresh air in the individual combustion chambers of the engine block.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Frischluftanlage einen According to an advantageous embodiment, the fresh air system a
Frischluftverteiler aufweisen, der eine Einlassöffnung und für jeden Zylinder eine Have fresh air manifold, the one inlet opening and a cylinder for each
Auslassöffnung aufweist. Da der Frischluftverteiler nur eine einzige Einlassöffnung und mehrere Auslassöffnungen aufweist, ist zumindest eine Auslassöffnung proximal zur Einlassöffnung angeordnet, während zumindest eine andere Auslassöffnung distal zur Einlassöffnung angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich innerhalb des Frischluftverteilers unterschiedlich lange Strömungswege von der Einlassöffnung zu den unterschiedlichen Auslassöffnungen. Um dem entgegenzuwirken, weist der Frischluftverteiler im Bereich der Einlassöffnung eine Trennwand auf, die einen direkten Strömungsweg von der Einlassöffnung zu wenigstens einer proximal zur Einlassöffnung angeordneten Has outlet opening. Since the fresh air distributor has only a single inlet opening and a plurality of outlet openings, at least one outlet opening is arranged proximal to the inlet opening, while at least one other outlet opening is arranged distally of the inlet opening. This results within the fresh air manifold different lengths of flow paths from the inlet opening to the different outlet openings. In order to counteract this, the fresh air distributor has, in the region of the inlet opening, a dividing wall which has a direct flow path from the inlet opening to at least one proximal to the inlet opening
Auslassöffnung behindert. Hierdurch wird der Strömungsweg von der Einlassöffnung zu dieser wenigstens einen proximalen Auslassöffnung zwangsläufig verlängert, wodurch sich insgesamt die Strömungswege von der Einlassöffnung zu den verschiedenen Auslassöffnungen hinsichtlich ihrer Länge aneinander angleichen. Diese Maßnahme führt zu einer verbesserten Durchmischung des rückgeführten Abgases mit dem in der Frischluftanlage transportierten Gas, bei dem es sich bevorzugt um Frischluft oder um ein Frischluft-Kraftstoff-Gemisch handelt. Eine auf diese Weise verbesserte Durchmischung trägt auch zur Homogenisierung der Abgasrückführrate innerhalb der einzelnen Outlet opening obstructed. As a result, the flow path from the inlet opening to this at least one proximal outlet opening is forcibly extended, as a result of which, overall, the flow paths from the inlet opening to the various outlet openings are aligned with respect to their length. This measure leads to improved mixing of the recirculated exhaust gas with the transported in the fresh air system gas, which is preferably fresh air or a fresh air-fuel mixture. An improved mixing in this way also contributes to the homogenization of the exhaust gas recirculation rate within the individual
Brennräume bei. Combustion chambers at.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Zylinder des Motorblocks in zwei In another embodiment, the cylinder of the engine block in two
Zylindergruppen unterteilt sein. Beispielsweise können die Zylinder hierzu in zwei verschiedenen Zylinderbänken des Motorblocks angeordnet sein, beispielsweise bei einem V-Motor. Bei einem Reihenmotor sind die beiden Zylindergruppen dann Cylinder groups be divided. For example, the cylinders may be arranged for this purpose in two different cylinder banks of the engine block, for example in a V-type engine. In an inline engine, the two cylinder groups are then
zweckmäßig hintereinander angeordnet. Sofern zwei Zylindergruppen vorgesehen sind, kann die Abgasanlage mit zwei separaten Abgassammlern oder mit einem geteilten Abgassammler, der zwei Sammlerabschnitte aufweist, ausgestattet sein. Die zwei Abgassammler bzw. die zwei Sammlerabschnitte sind dann zweckmäßig separaten Hochdruckbereichen der Abgasanlage zugeordnet, um die Abgase der beiden expediently arranged one behind the other. If two cylinder groups are provided, the exhaust system may be equipped with two separate exhaust manifolds or with a split exhaust manifold having two header sections. The two exhaust manifolds or the two collector sections are then expediently assigned to separate high-pressure regions of the exhaust system in order to separate the exhaust gases of the two
Zylindergruppen separat zwei separaten Turbinen oder bevorzugt einer gemeinsamen Turbine zuführen zu können. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine zweiflutige Turbine verwendet wird, wobei die separaten Abgasströme den beiden Fluten der Turbine getrennt zugeführt werden, derart, dass je ein Abgasstrom zu genau einer Abgasflut führt. Demnach sind die beiden Hochdruckbereiche der Abgasanlage an jeweils eine der beiden Turbinenfluten angeschlossen. Die beiden Zylindergruppen sind zweckmäßig so gewählt, dass Druckpulse im Abgas innerhalb der jeweiligen Zylindergruppe möglichst synchron erfolgen, während die Druckpulse der einen Zylindergruppe asynchron zu den Druckpulsen der anderen Zylindergruppe auftreten. Hierdurch lassen sich störende Wechselwirkungen innerhalb der Abgasströme reduzieren. Cylinder groups separately to be able to supply two separate turbines or preferably a common turbine. Preferred is an embodiment in which a double-flow Turbine is used, wherein the separate exhaust gas streams are supplied separately to the two floods of the turbine, such that each exhaust gas flow leads to exactly one exhaust gas flow. Accordingly, the two high pressure areas of the exhaust system are connected to one of the two turbine floods. The two cylinder groups are expediently chosen such that pressure pulses in the exhaust gas within the respective cylinder group are as synchronized as possible, while the pressure pulses of one cylinder group occur asynchronously with the pressure pulses of the other cylinder group. As a result, disruptive interactions within the exhaust gas streams can be reduced.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung können beide Turbinenfluten jeweils über ein separates Wastegate gesteuert werden. Bei einem Wastegate handelt es sich um einen gesteuerten Bypass zur Umgehung eines Turbinenrads der jeweiligen Turbine. Durch öffnen des Bypasses bzw. des Wastegates sinkt die Druckdifferenz zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite des Turbinenrads, wodurch die Antriebsleistung des Turbinenrads entsprechend reduziert wird. Somit dient das Wastegate letztlich zur Leistungssteuerung der Turbine und somit des Abgasturboladers. Über die den beiden Turbinenfluten zugeordneten separaten Wastegates lassen sich somit die Drücke in den beiden separaten Hochdruckbereichen getrennt und unabhängig voneinander steuern. According to an advantageous development, both turbine flows can each be controlled via a separate wastegate. A wastegate is a controlled bypass for bypassing a turbine wheel of the respective turbine. By opening the bypass or the wastegate, the pressure difference between an inlet side and an outlet side of the turbine wheel decreases, whereby the drive power of the turbine wheel is reduced accordingly. Thus, the wastegate ultimately serves to control the power of the turbine and thus of the exhaust gas turbocharger. By means of the separate waste gates assigned to the two turbine flows, the pressures in the two separate high-pressure regions can thus be separated and controlled independently of one another.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Entnahmestelle der In another advantageous development, the sampling point of
Abgasrückführanlage so an die Abgasanlage angeschlossen sein, dass sie nur einer Zylindergruppe zugeordnet ist. Beispielsweise ist die Entnahmestelle an einem der beiden Abgassammler bzw. an einem der beiden Sammlerabschnitte angeordnet. Ebenso kann die Entnahmestelle zwischen dem jeweiligen Abgassammler und der Turbine an einen der beiden Hochdruckbereiche der Abgasanlage angeschlossen sein. Durch diese Exhaust gas recirculation system must be connected to the exhaust system so that it is assigned to only one cylinder group. For example, the removal point is arranged on one of the two exhaust manifolds or on one of the two collector sections. Likewise, the removal point between the respective exhaust manifold and the turbine can be connected to one of the two high pressure areas of the exhaust system. Through this
Maßnahme wird erreicht, dass nur in dem einen Hochdruckbereich und somit nur in der einen Turbinenflut ein Druckabfall aufgrund der Abgasrückführung stattfindet, so dass der Hochdruck des anderen Hochdruckbereichs bzw. der anderen Turbinenflut zur Measure is achieved that only in the one high-pressure area and thus only in the one turbine flood, a pressure drop due to the exhaust gas recirculation takes place, so that the high pressure of the other high pressure area or the other turbine flood
Leistungserzeugung in der Turbine genutzt werden kann. Sofern die beiden Power generation in the turbine can be used. Unless the two
Turbinenfluten innerhalb der Turbine ohnehin zwei unterschiedlichen Leistungsstufen zugeordnet sind, erfolgt die Entnahme des rückzuführenden Abgases zweckmäßig in einem der schwächeren Turbinenflut zugeordneten Bereich, so dass über die Turbine floods within the turbine are assigned to two different power levels anyway, the removal of the exhaust gas to be recirculated expediently takes place in a region associated with the weaker turbine flow, so that over the
leistungsstärkere Turbinenflut nach wie vor die volle Leistung erzeugt werden kann. more powerful turbine flood still the full power can be generated.
Grundsätzlich kann die hier vorgestellte Brennkraftmaschine in herkömmlicher Weise mit einem flüssigen Kraftstoff betrieben werden, der zweckmäßig in die Brennräume der Zylinder direkt eingespritzt wird. Alternativ ist jedoch auch eine Ausgestaltung der Brennkraftmaschine als Gasmotor möglich, bei dem der Kraftstoff gasförmig zu den Brennräumen gelangt. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffmischeinrichtung ausgestattet sein, über die der gasförmige Kraftstoff stromauf des Motorblocks in die Frischluftanlage eingeleitet wird. In diesem Fall erfolgt also keine Einbringung des Kraftstoffs unmittelbar in die Brennräume der Zylinder. Die Kraftstoffmischeinrichtung ist dabei zweckmäßig stromab des In principle, the internal combustion engine presented here can be operated in a conventional manner with a liquid fuel which is expediently injected directly into the combustion chambers of the cylinders. Alternatively, however, is an embodiment of the Internal combustion engine as a gas engine possible, in which the fuel gaseous reaches the combustion chambers. According to an advantageous embodiment, the internal combustion engine can be equipped with a fuel mixing device, via which the gaseous fuel is introduced upstream of the engine block in the fresh air system. In this case, therefore, no introduction of the fuel takes place directly in the combustion chambers of the cylinder. The fuel mixing device is expedient downstream of the
Verdichters und stromauf der Einleitstelle der Abgasrückführanlage an die Compressor and upstream of the discharge point of the exhaust gas recirculation system to the
Frischluftanlage angeschlossen. Auf diese Weise wird zunächst eine intensive Fresh air system connected. In this way, at first an intensive
Durchmischung des gasförmigen Kraftstoffs mit der über die Frischluftanlage zugeführten komprimierten Frischluft erreicht, so dass das rückgeführte Abgas anschließend in ein Gemisch aus Frischluft und Kraftstoff eingeleitet wird. Mixing of the gaseous fuel reaches the supplied via the fresh air system compressed fresh air, so that the recirculated exhaust gas is then introduced into a mixture of fresh air and fuel.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Zumischeinrichtung der Abgasrückführanlage genau zwei Zumischöffnungen aufweisen, die in der Längsrichtung des Mischabschnitts so weit voneinander beabstandet sind, dass ein von der einen Zumischöffnung zur anderen Zumischöffnung gemessenes Zumischvolumen des In another advantageous embodiment, the admixing device of the exhaust gas recirculation system can have exactly two admixing openings which are spaced so far apart in the longitudinal direction of the mixing section that an admixing volume of the metering chamber measured from one admixing opening to the other admixing opening
Mischabschnitts etwa einem effektiven Zylindervolumen eines der Zylinder entspricht. Zweckmäßig besitzen alle Zylinder des Motorblocks dasselbe effektive Zylindervolumen. Das Zumischvolumen entspricht somit im Wesentlichen dem jeweiligen effektiven Zylindervolumen eines Zylinders, wobei der Begriff„etwa" bzw. die Formulierung„im Wesentlichen" Abweichungen zwischen dem Zumischvolumen und dem effektiven Zylindervolumen von ± 10 % und vorzugsweise von ± 5 % umfassen sollen. Das effektive Zylindervolumen entspricht in der Regel etwa 90 % des tatsächlichen geometrischen Zylindervolumens. Mixing section corresponds approximately to an effective cylinder volume of one of the cylinders. Suitably, all cylinders of the engine block have the same effective cylinder volume. The admixing volume thus substantially corresponds to the respective effective cylinder volume of a cylinder, wherein the term "about" or the formulation "substantially" should include deviations between the admixing volume and the effective cylinder volume of ± 10% and preferably ± 5%. The effective cylinder volume usually corresponds to about 90% of the actual geometric cylinder volume.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Zumischeinrichtung der In an alternative embodiment, the admixing of the
Abgasrückführanlage mehr als zwei Zumischöffnungen aufweisen, wobei eine von dem in der Frischluftanlage transportierten Gas bzw. Gasgemisch zuerst angeströmte erste Zumischöffnung und eine von besagtem Gas bzw. Gasgemisch zuletzt angeströmte letzte Zumischöffnung am weitesten voneinander beabstandet sind. Dabei sind die erste Zumischöffnung und die letzte Zumischöffnung in der Längsrichtung des Mischabschnitts so weit voneinander beabstandet, dass ein von der ersten Zumischöffnung zur letzten Zumischöffnung gemessenes Zumischvolumen des Mischabschnitts etwa einem effektiven Zylindervolumen eines der Zylinder entspricht. Auch in diesem Fall werden Maßabweichungen zwischen dem Zumischvolumen und dem effektiven Zylindervolumen von maximal 10 %, vorzugsweise von maximal 5 %, toleriert. Durch eine Dimensionierung des Zumischvolumens derart, dass es etwa einem effektiven Zylindervolumen entspricht, wird erreicht, dass bei jedem Ansaugtakt maximal das Zumischvolumen angesaugt wird, so dass also immer ein Gemisch aus dem Exhaust gas recirculation system have more than two Zumischöffnungen, wherein one of the transported in the fresh air system gas or gas mixture first flowed first Zumischöffnung and one of said gas or gas mixture last flowed last admixing opening are furthest from each other. In this case, the first admixing opening and the last admixing opening are spaced so far apart in the longitudinal direction of the mixing section that an admixing volume of the mixing section measured from the first admixing opening to the last admixing opening corresponds approximately to an effective cylinder volume of one of the cylinders. Also in this case, dimensional deviations between the admixing volume and the effective cylinder volume of not more than 10%, preferably of not more than 5%, are tolerated. By dimensioning the admixing volume in such a way that it corresponds approximately to an effective cylinder volume, it is achieved that maximally the admixing volume is sucked in with each intake stroke, so that therefore always a mixture of the
rückgeführten Abgas und dem über die Frischluftleitung transportierten Gas bzw. recirculated exhaust gas and the transported via the fresh air line gas or
Gasgemisch angesaugt wird. Gas mixture is sucked.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann die Zumischeinrichtung einen Einlass für rückzuführendes Abgas aufweisen, der im Bereich der ersten According to a particularly advantageous development, the admixing device can have an inlet for recirculating exhaust gas, which is in the region of the first
Zumischöffnung oder bezüglich der Strömungsrichtung in der Frischluftanlage stromauf der ersten Zumischöffnung angeordnet ist. Somit besitzt das rückgeführte Abgas im Bereich der Zumischeinrichtung im Wesentlichen dieselbe Strömungsrichtung wie das in der Frischluftanlage transportierte Gas bzw. Gasgemisch. Zumischöffnung or with respect to the flow direction in the fresh air system upstream of the first admixing opening is arranged. Thus, the recirculated exhaust gas in the region of the admixing device has substantially the same flow direction as the gas or gas mixture transported in the fresh air system.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Mischabschnitt der In another advantageous embodiment, the mixing section of the
Frischluftanlage als geradliniges Rohr ausgestaltet sein, was die Erzielung einer homogenen Durchmischung zwischen rückgeführtem Abgas und dem Gas bzw. Fresh air system be configured as a straight pipe, which is the achievement of a homogeneous mixing between recycled exhaust gas and the gas or
Gasgemisch der Frischluftanlage begünstigt. Zusätzlich oder alternativ kann die Gas mixture of the fresh air system favors. Additionally or alternatively, the
Zumischeinrichtung einen Rohrabschnitt aufweisen, der einen Einlass für Zumischeinrichtung have a pipe section having an inlet for
rückzuführendes Abgas aufweist und der über die Zumischöffnungen an den Having recirculated exhaust gas and the via the admixing to the
Mischabschnitt angeschlossen ist. Insbesondere in Verbindung mit einem als geradliniges Rohr ausgestalteten Mischabschnitt ergibt sich durch diese Bauweise eine kompakte Bauform für die Einleitstelle. Mixing section is connected. In particular, in conjunction with a configured as a straight pipe mixing section results from this design a compact design for the discharge point.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
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. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
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 Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, Show, in each case schematically, 1 is a greatly simplified schematic diagram of a supercharged internal combustion engine,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Brennkraftmaschine im Bereich einer Fig. 2 is a simplified representation of the internal combustion engine in the region of
Einleitstelle einer Abgasrückführanlage, Discharge point of an exhaust gas recirculation system,
Fig. 3 eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,3 is a view as in Fig. 2, but in another embodiment,
Fig. 4 eine isometrische Ansicht der Brennkraftmaschine im Bereich der 4 is an isometric view of the internal combustion engine in the region of
Einleitstelle, bei einer weiteren Ausführungsform. Einleitstelle, in another embodiment.
Entsprechend Figur 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 , die bevorzugt in einem According to FIG. 1, an internal combustion engine 1 preferably comprises one
Nutzfahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 2, der mehrere Zylinder 3 enthält, die jeweils einen Brennraum 4 umschließen. Die Brennkraftmaschine 1 ist ferner mit einer Frischluftanlage 5 zum Zuführen von Frischluft zu den Zylindern 3 sowie mit einer Abgasanlage 6 zum Abführen von Abgas von den Zylindern 3 ausgestattet. Des Weiteren ist eine Abgasrückführanlage 7 vorgesehen, mit deren Hilfe Abgas von der AbgasanlageCommercial vehicle is arranged, an engine block 2, which contains a plurality of cylinders 3, each enclosing a combustion chamber 4. The internal combustion engine 1 is further equipped with a fresh air system 5 for supplying fresh air to the cylinders 3 and with an exhaust system 6 for discharging exhaust gas from the cylinders 3. Furthermore, an exhaust gas recirculation system 7 is provided, with the aid of which exhaust gas from the exhaust system
6 zur Frischluftanlage 5 rückgeführt werden kann. Die Brennkraftmaschine 1 ist aufgeladen, wozu sie mit einem Abgasturbolader 8 ausgestattet ist, dessen Turbine 9 in der Abgasanlage 6 angeordnet ist und dessen Verdichter 10 in der Frischluftanlage 5 angeordnet ist. Die Abgasrückführanlage 7 besitzt eine Entnahmestelle 11 zum 6 to the fresh air system 5 can be returned. The internal combustion engine 1 is charged, for which purpose it is equipped with an exhaust gas turbocharger 8, the turbine 9 is arranged in the exhaust system 6 and the compressor 10 is arranged in the fresh air system 5. The exhaust gas recirculation system 7 has a removal point 11 for
Entnehmen von rückzuführendem Abgas aus der Abgasanlage 6, die stromauf der Turbine 9 an der Abgasanlage 6 angeordnet ist. Ferner umfasst die AbgasrückführanlageRemoving rückzuführendem exhaust gas from the exhaust system 6, which is arranged upstream of the turbine 9 to the exhaust system 6. Furthermore, the exhaust gas recirculation system includes
7 eine Einleitstelle 12 zum Einleiten des rückgeführten Abgases in die Frischluftanlage 5, die stromab des Verdichters 10 an der Frischluftanlage 5 angeordnet ist. 7 a discharge point 12 for introducing the recirculated exhaust gas into the fresh air system 5, which is arranged downstream of the compressor 10 to the fresh air system 5.
Des Weiteren umfasst die hier gezeigte Frischluftanlage 5 ein Luftfilter 13, das stromauf des Verdichters 10 angeordnet ist, einen Bypass 14 zur Umgehung des Verdichters 0, der mit Hilfe eines Bypassventils 15 steuerbar ist, einen Ladeluftkühler 16 und rein exemplarisch eine steuerbare Drossel 17. Außerdem ist die Frischluftanlage 5 mit einem Frischluftverteiler 8 ausgestattet, der die zugeführte Frischluft auf die einzelnen Zylinder 3 verteilt. Furthermore, the fresh air system 5 shown here comprises an air filter 13, which is arranged upstream of the compressor 10, a bypass 14 for bypassing the compressor 0, which is controllable by means of a bypass valve 15, a charge air cooler 16 and purely by way of example a controllable throttle 17 the fresh air system 5 is equipped with a fresh air manifold 8, which distributes the supplied fresh air to the individual cylinder 3.
Die Abgasanlage 6 umfasst zumindest einen Abgassammler 19, der das von den The exhaust system 6 comprises at least one exhaust collector 19, which is the one of the
Zylindern 3 kommende Abgas sammelt und weiterleitet, so dass es zur Turbine 9 gelangt. Stromab der Turbine 9 enthält die Abgasanlage 6 diverse Abgasreinigungseinrichtungen, wie zum Beispiel einen Vorkatalysator 20, einen Hauptkatalysator 21 sowie einen Cylinders 3 collecting exhaust gas and forwards, so that it passes to the turbine 9. Downstream of the turbine 9, the exhaust system 6 contains various exhaust gas purification devices, such as a pre-catalyst 20, a main catalyst 21 and a
Zusatzkatalysator 22. Die genannten Abgasreinigungseinrichtungen sind dabei rein exemplarisch genannt, und zwar insbesondere für den Fall, dass die Brennkraftmaschine 1 als Gasmotor ausgestaltet ist, der mit einem gasförmigen Kraftstoff betrieben wird. Sofern flüssige Kraftstoffe verwendet werden, kann die Abgasanlage 6 auch andere Abgasreinigungseinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise ein Partikelfilter sowie eine SCR-Anlage. Ferner kann die Abgasanlage 6 in üblicher Weise zumindest einen Additional catalyst 22. The aforementioned exhaust gas purification devices are pure exemplified, and in particular for the case that the internal combustion engine 1 is designed as a gas engine, which is operated with a gaseous fuel. If liquid fuels are used, the exhaust system 6 may also have other exhaust gas purification devices, such as a particulate filter and an SCR system. Furthermore, the exhaust system 6 in the usual way at least one
Schalldämpfer enthalten. Silencer included.
Die Abgasrückführanlage 7 kann optional mit einem Abgasrückführkühler 23 ausgestattet sein. Ferner ist ein Abgasrückführventil 24 vorgesehen, um die Abgasrückführrate einzustellen. The exhaust gas recirculation system 7 may optionally be equipped with an exhaust gas recirculation cooler 23. Further, an exhaust gas recirculation valve 24 is provided to adjust the exhaust gas recirculation rate.
Entsprechend den Figuren 2 bis 4 kann die Einleitstelle 12 der Abgasrückführanlage 7 eine Zumischeinrichtung 25 aufweisen. Die Zumischeinrichtung 25 leitet das in den Figuren 2 und 3 durch einen Pfeil angedeutete rückzuführende Abgas 26 über According to FIGS. 2 to 4, the point of introduction 12 of the exhaust gas recirculation system 7 can have an admixing device 25. The admixing device 25 forwards the recirculated exhaust gas 26 indicated in FIGS. 2 and 3 by an arrow
wenigstens zwei Zumischöffnungen 27 in einen Mischabschnitt 28 der Frischluftanlage 5 ein. Die wenigstens zwei Zumischöffnungen 27 sind dabei in einer in den Figuren 2 bis 4 durch einen Doppelpfeil angedeutete Längsrichtung 29 des Mischabschnitts 28 voneinander beabstandet. Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind genau zwei derartige Zumischöffnungen 27 vorgesehen. Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform sind dagegen mehr als zwei, insbesondere fünf, Zumischöffnungen 27 vorgesehen, die jeweils in der Längsrichtung 29 zueinander beabstandet sind. Gemäß Figur 1 besitzt der Frischluftverteiler 18 eine Einlassöffnung 30 und je Zylinder 3 eine Auslassöffnung 31. Der Frischluftverteiler 18 erstreckt sich entlang des Motorblocks 2. Die Einlassöffnung 30 ist an einem Längsende 32 des Frisch luftverteilers 18 seitlich angeordnet. Im Unterschied dazu sind die Auslassöffnungen 31 über die gesamte Länge des Frischluftverteilers verteilt seitlich angeordnet. Dementsprechend variieren die Abstände der Auslassöffnungen 31 von der Einlassöffnung 30. Im Frischluftverteiler 18 ist eine Trennwand 33 angeordnet, die im Beispiel der Figur 1 an dem Längsende 32 beginnt, an dem auch die Einlassöffnung 30 angeordnet ist. Die Trennwand 33 erstreckt sich innerhalb des Frischluftverteilers 18 derart, dass sie einen direkten Strömungsweg von der Einlassöffnung 30 zu wenigstens einer proximal zur Einlassöffnung 30 at least two admixing openings 27 in a mixing section 28 of the fresh air system 5 a. The at least two admixing openings 27 are spaced apart from one another in a longitudinal direction 29 of the mixing section 28 indicated in FIGS. 2 to 4 by a double arrow. In the embodiment shown in Figure 2 exactly two such admixing openings 27 are provided. In contrast, in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, more than two, in particular five, admixing openings 27 are provided, which are each spaced apart in the longitudinal direction 29. According to Figure 1, the fresh air manifold 18 has an inlet port 30 and each cylinder 3 an outlet 31. The fresh air manifold 18 extends along the engine block 2. The inlet port 30 is disposed laterally at a longitudinal end 32 of the fresh air manifold 18. In contrast, the outlet openings 31 are arranged laterally distributed over the entire length of the fresh air manifold. Accordingly, the distances of the outlet openings 31 from the inlet opening 30 vary. In the fresh air distributor 18, a dividing wall 33 is arranged, which in the example of FIG. 1 begins at the longitudinal end 32, on which the inlet opening 30 is also arranged. The partition 33 extends within the fresh air manifold 18 such that it provides a direct flow path from the inlet port 30 to at least one proximal to the inlet port 30
angeordneten Auslassöffnung 31 behindert. Im Beispiel der Figur 1 erstreckt sich die Trennwand 33 ausgehend vom links gezeigten Längsende 32 über drei Auslassöffnungen 31 hinweg, während sie die übrigen drei Auslassöffnungen 31 unverdeckt lässt. Somit sind die direkten Strömungswege zu den drei links gezeigten Auslassöffnungen 31 durch die Trennwand 33 behindert. Insgesamt können mit Hilfe der Trennwand 33 somit die von θ dem in der Frischluftanlage 5 transportierten Gas bzw. Gasgemisch tatsächlich arranged outlet opening 31 obstructed. In the example of FIG. 1, the dividing wall 33 extends from the longitudinal end 32 shown on the left over three outlet openings 31, while leaving the remaining three outlet openings 31 uncovered. Thus, the direct flow paths to the three exhaust ports 31 shown on the left are obstructed by the partition wall 33. Overall, with the help of the partition wall 33 thus of θ the gas or gas mixture transported in the fresh air system 5 actually
zurückgelegten Strömungswege hinsichtlich ihrer Länge aneinander angeglichen werden. flow paths are matched with respect to their length to each other.
Die Zylinder 3 des Motorblocks 2 sind in zwei Zylindergruppen 34 und 35 unterteilt, was in Figur 1 durch geschweifte Klammern angedeutet ist. Der Abgassammler 19 ist im Beispiel als geteilter Abgassammler 19 ausgestaltet, der zwei Sammlerabschnitte 36 und 37 aufweist. Der eine oder erste Sammlerabschnitt 36 sammelt dabei die Abgase der einen oder ersten Zylindergruppe 34, während der andere oder zweite Sammlerabschnitt 37 die Abgase der anderen oder zweiten Zylindergruppe 34 sammelt und gegenüber dem ersten Sammlerabschnitt 36 abgedichtet ist. Die beiden Sammlerabschnitte 36, 37 führen die gesammelten Abgase getrennt separaten Hochdruckbereichen 38, 39 der Abgasanlage 6 zu. Die Turbine 9 ist hier als zweiflutige Turbine ausgestaltet, so dass die Turbine 9 dementsprechend zwei separate, hier nicht näher bezeichnete bzw. nicht erkennbare Turbinenfluten enthält. Bemerkenswert ist, dass die beiden Turbinenfluten jeweils über ein separates Wastegate 40 bzw. 41 steuerbar sind. Zur vereinfachten Darstellung sind in Figur 1 die beiden Wastegates 40, 41 durch Ventile symbolisiert, die in externen The cylinders 3 of the engine block 2 are divided into two groups of cylinders 34 and 35, which is indicated in FIG. 1 by curly brackets. The exhaust manifold 19 is configured in the example as a divided exhaust manifold 19 having two collector sections 36 and 37. The one or first header section 36 collects the exhaust gases of one or the first cylinder group 34, while the other or second header section 37 collects the exhaust gases of the other or second cylinder group 34 and is sealed off from the first header section 36. The two header sections 36, 37 lead the collected exhaust gases separately to separate high-pressure areas 38, 39 of the exhaust system 6. The turbine 9 is designed here as a double-flow turbine, so that the turbine 9 accordingly contains two separate, here unspecified or not recognizable turbine floods. It is noteworthy that the two turbine flows can each be controlled via a separate wastegate 40 or 41. For simplified illustration, the two waste gates 40, 41 are symbolized by valves in Figure 1, in external
Bypasspfaden 42 bzw. 43 angeordnet sind, die jeweils ein hier nicht gezeigtes Bypass paths 42 and 43 are arranged, each one not shown here
Turbinenrad der Turbine 9 umgehen. Bevorzugs sind die Wastegates 40, 41 bzw. die zugehörigen Bypässe jedoch innerhalb der Turbine 9 ausgebildet. Turbine wheel of turbine 9 bypass. However, the waste gates 40, 41 or the associated bypasses are preferably formed within the turbine 9.
Die Entnahmestelle 1 1 der Abgasrückführanlage 7 ist so an die Abgasanlage 6 The sampling point 1 1 of the exhaust gas recirculation system 7 is so to the exhaust system. 6
angeschlossen, dass sie nur einer der beiden Zylindergruppen 34, 35 zugeordnet ist. Im Beispiel ist die Entnahmestelle 1 1 der zweiten Zylindergruppe 35 zugeordnet. Hierbei ist die Entnahmestelle 11 am zweiten Sammlerabschnitt 37 angeordnet. Die beiden nicht näher bezeichneten Turbinenfluten können so gestaltet sein, dass sie unterschiedlich große Leistungen auf die Turbine 9 übertragen können. Zweckmäßig ist die connected, that it is associated with only one of the two cylinder groups 34, 35. In the example, the removal point 1 1 of the second cylinder group 35 is assigned. In this case, the removal point 11 is arranged on the second collector section 37. The two unspecified turbine floods can be designed so that they can transmit different levels of power to the turbine 9. Appropriately, the
Abgasrückführanlage 7 so an die Abgasanlage 6 angeschlossen, dass sie das Exhaust gas recirculation system 7 connected to the exhaust system 6, that they the
rückzuführende Abgas letztlich der schwächeren Turbinenflut entzieht. recirculated exhaust gas ultimately deprives the weaker turbine tide.
Beim hier gezeigten, bevorzugten Beispiel ist die Brennkraftmaschine 1 als Gasmotor ausgestaltet. Der gasförmige Kraftstoff wird dabei über eine Kraftstoffmischeinrichtung 44 in die Frischluftanlage 5 eingeleitet. Die Kraftstoffmischeinrichtung 44 verbindet somit eine Kraftstoffzuführanlage 45 mit der Frischluftanlage 5. Die Kraftstoffmischeinrichtung 44 ist stromab des Verdichters 10 und stromauf der Einleitstelle 12 der In the preferred example shown here, the internal combustion engine 1 is designed as a gas engine. The gaseous fuel is introduced via a fuel mixing device 44 in the fresh air system 5. The fuel mixing device 44 thus connects a fuel supply system 45 with the fresh air system 5. The fuel mixing device 44 is downstream of the compressor 10 and upstream of the discharge point 12 of
Abgasrückführanlage 7 an die Frischluftanlage 5 angeschlossen. Dementsprechend fördert die Frischluftanlage 5 bis zum Verdichter 10„normale" Ladeluft. Vom Verdichter 10 bis zur Kraftstoffmischeinrichtung 44 fördert die Frischluftanlage 5 komprimierte Frischluft, die auch als Ladeluft bezeichnet werden kann. Von der Exhaust gas recirculation system 7 connected to the fresh air system 5. Accordingly, the fresh air system 5 conveys "normal" charge air to the compressor 10. From the compressor 10 to the fuel mixing device 44, the fresh air system 5 conveys compressed air Fresh air, which can also be referred to as charge air. Of the
Kraftstoffmischeinrichtung 44 bis zur Einleitstelle 12 fördert die Frischluftanlage 5 ein Gemisch aus Ladeluft und Kraftstoff. Von der Einleitstelle 12 bis zu den Zylinder 3 fördert die Frischluftanlage 5 dann ein Gemisch aus rückgeführtem Abgas, Ladeluft und Fuel mixing device 44 to the point of introduction 12 promotes the fresh air system 5, a mixture of charge air and fuel. From the point of introduction 12 to the cylinder 3, the fresh air system 5 then conveys a mixture of recirculated exhaust gas, charge air and
Kraftstoff. In den Figuren 2 und 3 ist der zugemischte Kraftstoff durch einen Pfeil angedeutet und mit 46 bezeichnet. Ferner ist in den Figuren 2 und 3 die aufgeladene Frischluft bzw. Ladeluft durch einen Pfeil 47 angedeutet. Fuel. In FIGS. 2 and 3, the admixed fuel is indicated by an arrow and designated by 46. Further, in Figures 2 and 3, the charged fresh air or charge air is indicated by an arrow 47.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform besitzt die Zumischeinrichtung 25 genau zwei Zumischöffnungen, nämlich eine erste Zumischöffnung 27' und eine zweite In the embodiment shown in FIG. 2, the admixing device 25 has exactly two admixing openings, namely a first admixing opening 27 'and a second admixing opening 27'
Zumischöffnung 27". Die beiden Zumischöffnungen 27', 27" sind in der Längsrichtung 29 des Mischabschnitts 28 so weit voneinander beabstandet, dass innerhalb des The two admixing openings 27 ', 27 "are so far apart in the longitudinal direction 29 of the mixing section 28 that within the
Mischabschnitts 28 von der einen Zumischöffnung 27' bis zur anderen Zumischöffnung 27" ein Zumischvolumen 48 entsteht, das im Wesentlichen, also mit einer Abweichung von maximal 10 %, vorzugsweise mit einer Abweichung von maximal 5 %, einem effektiven Zylindervolumen eines der Zylinder 3 entspricht. Der Mischabschnitt 28 ist dabei als geradliniges Rohr 50 ausgestaltet, wobei eine Längsachse dieses Rohrs 50 die Längsrichtung 29 des Mischabschnitts 28 definiert. Die Zumischeinrichtung 25 weist einen Rohrabschnitt 49 auf, der hier ebenfalls geradlinig ausgestaltet ist und sich parallel zum Rohr 50 des Mischabschnitts 28 erstreckt. Im Beispiel der Figur 2 weist der Mixing section 28 of the one Zumischöffnung 27 'to the other Zumischöffnung 27 "Zumischvolumen 48 arises that substantially, ie with a maximum deviation of 10%, preferably with a maximum deviation of 5%, an effective cylinder volume of the cylinder 3 corresponds. The mixing section 28 is configured as a rectilinear pipe 50, wherein a longitudinal axis of this pipe 50 defines the longitudinal direction 29 of the mixing section 28. The admixing device 25 has a pipe section 49, which is likewise rectilinear here and extends parallel to the pipe 50 of the mixing section 28 In the example of Figure 2, the
Rohrabschnitt 49 an seinen Längsenden je ein Verbindungsrohr 51 auf, das den Pipe section 49 at its longitudinal ends depending on a connecting pipe 51, the
Rohrabschnitt 49 mit je einer der Zumischöffnungen 27 fluidisch verbindet. Exakt mittig zwischen den Längsenden des Rohrabschnitts 49 ist eine Einlassöffnung 52 angeordnet, über die das rückgeführte Abgas 26 in den Rohrabschnitt 49 gelangt. Pipe section 49 fluidly connects each with one of the admixing openings 27. Exactly centrally between the longitudinal ends of the pipe section 49, an inlet opening 52 is arranged, via which the recirculated exhaust gas 26 enters the pipe section 49.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform ist der Mischabschnitt 28 wieder durch ein geradliniges Rohr 50 gebildet. Auch die Zumischeinrichtung 25 besitzt hier einen geradlinigen Rohrabschnitt 49, der in diesem Fall unmittelbar an das Rohr 50 des Mischabschnitts 28 angeschlossen ist. Insbesondere besitzen das Rohr 50 des In the embodiment shown in FIG. 3, the mixing section 28 is again formed by a rectilinear pipe 50. The admixing device 25 also has a rectilinear pipe section 49, which in this case is connected directly to the pipe 50 of the mixing section 28. In particular, have the tube 50 of the
Mischabschnitts 28 und der Rohrabschnitt 49 der Zumischeinrichtung 25 eine Mixing section 28 and the pipe section 49 of the admixing 25 a
gemeinsame Wand 53, wobei die Zumischöffnungen 27 durch Öffnungen dieser gemeinsamen Wand 53 gebildet sind. Wie erwähnt sind bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform mehr als zwei Zumischöffnungen 27 vorgesehen. Eine vom Gemisch aus Ladeluft 47 und Kraftstoff 46 zuerst angeströmte Zumischöffnung 27 wird im common wall 53, wherein the admixing openings 27 are formed by openings of this common wall 53. As mentioned, more than two admixing openings 27 are provided in the embodiment shown in FIG. One of the mixture of charge air 47 and fuel 46 first flowed in admixing opening 27 is in
Folgenden als erste Zumischöffnung 27' bezeichnet, während eine am weitesten davon beabstandete, zuletzt von besagtem Gemisch angeströmte Zumischöffnung 27 im The following is referred to as the first admixing opening 27 ', while an admixing opening 27, which is farthest from it and has been flowed lastly by the said mixture, is shown in FIG
Folgenden als letzte Zumischöffnung 27" bezeichnet wird. Auch bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zumischöffnung 27' und die letzte Zumischöffnung 27" in der Längsrichtung 29 des ischabschnitts 28 ein durch eine geschweifte Klammer angedeutetes Zumischvolumen 48 im Mischabschnitt 28 definieren, das etwa dem effektiven Zylindervolumen eines der Zylinder 3 entspricht. Will be referred to as the last admixing opening 27 ", also in the case of the embodiment shown in FIG In the embodiment shown, it is provided that the first admixing opening 27 'and the last admixing opening 27 "in the longitudinal direction 29 of the ischa section 28 define an admixing volume 48 in the mixing section 28 indicated by a curly bracket, which approximately corresponds to the effective cylinder volume of one of the cylinders 3.
Auch bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform wird dem Rohrabschnitt 49 der Zumischeinrichtung 25 das rückgeführte Abgas 26 über eine Einlassöffnung 52 zugeführt, die auch als Einlass 52 bezeichnet werden kann. Der Einlass 52 bzw. die Einlassöffnung 52 ist gemäß Figur 3 im Bereich der ersten Zumischöffnung 27' angeordnet. In Figur 3 ist der Einlass 52 sogar bezüglich der in der Frischluftanlage 5 geführten Strömung stromauf der ersten Zumischöffnung 27' angeordnet. In the embodiment shown in FIG. 3 too, the recirculated exhaust gas 26 is fed to the pipe section 49 of the admixing device 26 via an inlet opening 52, which can also be referred to as inlet 52. The inlet 52 or the inlet opening 52 is arranged according to FIG. 3 in the region of the first admixing opening 27 '. In FIG. 3, the inlet 52 is arranged upstream of the first admixing opening 27 'even with respect to the flow conducted in the fresh air system 5.
Figur 4 zeigt eine konkrete Ausführungsform der in Figur 3 gezeigten Zumischeinrichtung 25. Erkennbar ist die Abgasrückführanlage 7 im Bereich des Abgasrückführventils 24 und der Einleitstelle 12. Von der Zumischeinrichtung 25 ist der Rohrabschnitt 49 sichtbar, der an das Rohr 50 des Mischabschnitts 28 angeschlossen bzw. angebaut ist. Stromauf des Mischabschnitts 28 ist die Kraftstoffmischeinrichtung 44 angedeutet. Stromab geht der Mischabschnitt 28 über ein gekrümmtes Rohrstück 54 in den Frischluftverteiler 18 über. FIG. 4 shows a concrete embodiment of the admixing device 25 shown in FIG. 3. Recognizable is the exhaust gas recirculation system 7 in the area of the exhaust gas recirculation valve 24 and the introduction point 12. The mixing section 49 is visible from the admixing device 25 and connected to the tube 50 of the mixing section 28. is grown. Upstream of the mixing section 28, the fuel mixing device 44 is indicated. Downstream of the mixing section 28 via a curved pipe section 54 in the fresh air manifold 18 via.
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