Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/001270
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is an internal combustion engine (1) comprising at least two sets (6, 7) of cylinders (18, 20), at least one exhaust gas turbocharger (5), an intake system (2), an exhaust system (3) that is provided with one exhaust manifold for each set, and an exhaust gas recirculation system (4) that encompasses at least one exhaust gas recirculation conduit (142, 146) which branches off the exhaust system (3) upstream from the exhaust gas turbine (24) of the exhaust gas turbocharger (5). In order to control the counterpressure of the exhaust gas in front of the exhaust gas turbine (24) and/or the boost pressure generated by said exhaust gas turbine, a variable turbine geometry or a flow-redirecting valve (22) is provided inside the intake system (2).

Inventors:
OSPELT WALTER (AT)
Application Number:
PCT/AT2004/000217
Publication Date:
January 06, 2005
Filing Date:
June 24, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
AVL LIST GMBH (AT)
OSPELT WALTER (AT)
International Classes:
F02B29/04; F02B37/18; F02B37/22; F02M25/07; (IPC1-7): F02M25/07; F02B37/007; F02B37/02; F02B37/18; F02B37/22; F02B37/24
Foreign References:
US6205785B12001-03-27
US6216459B12001-04-17
US6484500B12002-11-26
EP1302646A22003-04-16
DE19744936A11999-04-15
EP1464823A12004-10-06
US3726084A1973-04-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0060, no. 83 (M - 130) 21 May 1982 (1982-05-21)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0011, no. 28 (M - 043) 24 October 1977 (1977-10-24)
Attorney, Agent or Firm:
Babeluk, Michael (Wien, AT)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern, mit zumin dest einem Abgasturbolader, mit einem Einlasssystem, einem Auslasssys tem mit je einem Auslassstrang jeder Gruppe und einem Abgasrückführsys tem mit zumindest einer Abgasrückführleitung, welche stromaufwärts der Abgasturbine des Abgasturboladers vom Auslasssystems abzweigt, da durch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Abgasgegendruckes vor der Abgasturbine und/oder des durch sie erzeugten Aufladedruckes im Ein lasssystem eine variable Turbinengeometrie oder ein Umblaseventil vorge sehen ist.
2. Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abgasturbine einflutig ausgeführt ist.
3. Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass stromaufwärts der Abgasturbine im Auslasssystem ein Pulskonverter angeordnet ist, in welchen Abgassammelleitungen der Grup pen von Zylindern einmünden.
4. Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abgasrückführleitung stromaufwärts des Pulskonverters vom Auslasssystem abzweigt.
5. Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, dass von jeder Abgassammelleitung jeweils eine Abgas rückführleitung stromaufwärts des Pulskonverters abzweigt.
6. Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass in jeder Abgasrückführleitung ein in Richtung des Einlasssystems öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.
Description:
Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern, mit zumindest einem Abgasturbolader, mit einem Einlasssystem, ei- nem Auslasssystem mit je einem Auslassstrang jeder Gruppe und einem Abgas- rückführsystem mit zumindest einer Abgasrückführleitung, welche stromaufwärts der Abgasturbine des Abgasturboladers vom Auslasssystems abzweigt Aus der DE 100 48 237 AI ist eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken bekannt, wobei pro Zylinderbank eine Abgasleitung zum Abgasturbolader führt.

Die Abgasturbine ist mit zwei separaten, druckdicht gegeneinander abgeschirm- ten Einströmkanälen ausgebildet, wobei der eine Einströmkanal mit einer Abgas- leitung kommuniziert, von der eine Rückführungsleitung der Abgasrückführung abzweigt. Die zweite Abgasleitung der zweiten Zylinderbank mündet in den an- deren Einströmkanal. Zur Steuerung des Abgasgegendruckes weist die Abgastur- bine eine variable Turbinengeometrie auf. In bestimmten Motorbetriebsbereichen lassen sich mit dieser Anordnung allerdings nicht allzu hohe Abgasrückführraten erreichen.

Die DE 25 27 871 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbola- der, bei der eine regelbare Bypassleitung die Druckseite des Verdichters mit dem Abgassystem verbindet und dort in einem Bereich niedrigen Druckes einmündet.

Dabei mündet die Bypassleitung in die als Unterdruckzone ausgebildete Misch- zone eines Pulskonverters ein. Über die Bypassleitung wird Luft von der Druck- seite des Verdichters vor die Turbine des Abgasturboladers geführt.

Die US 3, 786, 630 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordne- ten Zylindern, wobei die Abgasleitungen jeder Zylinderreihe in jeweils einen Ab- gasstrang münden. Die Abgasstränge münden in einen einer Abgasturboladeran- ordnung mit zwei Turbogebläsen vorgeschalteten Pulskonverter ein. Durch diese Anordnung lässt sich der Wirkungsgrad der Abgasturbinenanordnung erhöhen.

Aus der DE 195 39 572 AI ist ein Abgasleitungssystem für eine turboaufgeladene Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Abgasleitungen zweier Gruppen von Zylindern jeweils in eine Stoßleitung einmünden, welche miteinander über eine Verbindungsleitung mit Querschnittsverengung verbunden sind. Jede der beiden Stoßleitungen führt in einen Gaseintritt einer Abgasturbine. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile der Stoßaufladung mit den Vorteilen der Pulskon- verteraufladung nutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise bei einer Brennkraft- maschine der eingangs genannten Art die Abgasrückführraten zu erhöhen.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass zur Steuerung des Abgasgegendru- ckes vor der vorzugsweise einflutigen Abgasturbine und/oder des durch sie er- zeugten Aufladedruckes im Einlasssystem eine variable Turbinengeometrie oder ein Umblaseventil vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn stromauf- wärts der Abgasturbine im Auslasssystem ein Pulskonverter angeordnet ist, in welchen Abgassammelleitungen der Gruppen von Zylindern einmünden, wobei vorzugsweise die Abgasrückführleitung stromaufwärts des Pulskonverters vom Auslasssystem abzweigt.

Durch den Pulskonverter wird eine gegenseitige Störung der Druckpulsationen in den einzelnen Abgassammelleitungen vermieden.

Besonders hohe Abgasrückführraten lassen sich erreichen, wenn von jeder Ab- gassammelleitung jeweils eine Abgasrückführleitung stromaufwärts des Pulskon- verters abzweigt.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in jeder Abgasrückführleitung ein in Richtung des Einlasssystems öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist. Dadurch wird der Strömungsweg für das rückgeführte Abgas nur bei Überdruck im Aus- lasssystem freigegeben. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Abgas über zumindest eine Venturidüse in das Einlasssystem rückgeführt wird.

Die Abgasturbine kann entweder mit variabler Turbinengeometrie oder mit einem Umblaseventil ausgestattet sein, um einen hinsichtlich Abgasrückführrate und Ladedruckaufbau optimalen Betrieb zu ermöglichen. Hohe Abgasrückführraten lassen sich insbesondere durch den stromaufwärts der Abgasturbine im Abgas- strang angeordneten Pulskonverter erreichen, da alle stromaufwärts angeschlos- senen Abgassammelleitungen von den Gruppen von Zylindern die gleichen Ab- strömbedingungen erhalten und eine wechselseitige Störung der Abgasdruck- pulse in den einzelnen Abgassammelleitungen durch den Pulskonverter vermie- den wird. Die Abgasturbine kann auf diese Weise als einfache, kostengünstige, einflutige Turbine ausgeführt sein, was den Fertigungsaufwand äußerst gering hält. Durch die einflutige Ausführung mit einem einzigen Umblaseventil (Waste- Gate), oder mit variabler Turbinengeometrie (VTG), kann der steuerungs-und regeltechnische Aufwand in Grenzen gehalten werden.

Dabei ist es unerheblich, ob das Abgasturbinengehäuse gekühlt oder ungekühlt ausgeführt ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 mit einem Einlasssystem 2, einem Auslasssystem 3 und einem Abgasrückführsystem 4. Zur Aufladung ist ein Abgasturbolader 5 vorgesehen. Die Brennkraftmaschine 1 weist zwei durch Zylinderbänke gebildete Gruppen 6,7 von Zylindern 19,20 auf, deren Abgasleitungen 8,9 jeweils in eine Abgassammelleitung 10,11 mün- den. Die beiden Abgasstränge 10,11 führen zu einem Pulskonverter 12, von dem eine gemeinsamer Abgasstrang 13 ausgeht, an welchen die einflutig ausgeführte Abgasturbine 24 des Abgasturboladers 5 angeschlossen ist.

Von jedem Abgasstrang 10,11 zweigt jeweils eine Abgasrückführleitung 14a, 14b des Abgasrückführsystems 4 ab und führt zur Einlassleitung 15 des Einlass- systems 2 und weiter zum Einlasssammler 16, welcher über Einlasskanäle 17, 18 mit den einzelnen Zylindern 19,20 der Gruppen 6,7 verbunden ist. In jeder Ab- gasrückführleitung 14a, 14b ist ein Abgasrückführventil 23a, 23b, ein Abgas- rückführkühler 25a, 25b und ein Rückschlagventil 26a, 26b angeordnet.

Zur Steuerung des Abgasgegendruckes im Abgasstrang 13 und der Verdichter- leistung des Verdichterteiles 21 des Abgasturboladers 5 kann die Abgasturbine 24 entweder mit variabler Turbinengeometrie oder mit einem Umblaseventil 22 zum Umblasen der Abgasturbine 24 ausgestattet sein.

Durch die Kombination des Pulskonverters 12 mit der mit Umblaseventil 22 oder mit variabler Turbinengeometrie ausgestatteten Abgasturbine 24 lässt sich mit äußerst geringem Fertigungsaufwand eine wesentliche Erhöhung der Abgasrück- führrate im Vergleich zu einem System ohne Pulskonverter und zweiflutiger Ab- gasturbine mit nur einem Umblaseventil erreichen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor- schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An- melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil- dung des Gegenstandes des Hautanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb- ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Un- teransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfin- dungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei- bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderun- gen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschrei- bung Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens- tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.