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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader sowie mit einer Rückführleitung für einen Teilstrom des Abgases. Im Zuge immer stärkerer Emissionsbeschränkungen für Brennkraftmaschinen ist es erforderlich, die NOX-Emissionen stark abzusenken. Dies ist in bekannter Weise dadurch möglich, dass ein Teilstrom des Abgases aus dem Auspuffkrümmer in das Ansaugsystem rückgeführt wird, wodurch die Temperaturen im Brennraum abgesenkt werden und die Bildung von NOX stark verringert wird.
Es ist häufig erforderlich, die NOx-Emissionen besonders bei hohen Lasten und Drehzahlen abzusenken. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist jedoch eine Abgasrückführung nicht ohne weiteres möglich, da-durch die Turboladercharakteristik bedingt-in diesen Betriebspunkten die mittleren Drücke im Einlasssammler deutlich über jenen im Auspuffkrümmer liegen. Prinzipiell besteht nun die Möglichkeit, den Druck im Auspuffkrümmer mittels einer Stauklappe zu erhöhen, um so eine Abgasrückführung zu erreichen. Durch den Abgasgegendruck wird jedoch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und damit der Kraftstoffverbrauch wesentlich verschlechtert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der in allen Betriebszuständen eine Abgasrückführung möglich ist, ohne dabei die oben genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass in der Rückführleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Im Abgasstrang treten bei Stossaufladung Druckpulsationen auf, wobei die Druckspitzen grösser sind als der im Einlasssammler vorliegende Druck. Dadurch wird während dieser Druckspitzen im Auspuffkrümmer Abgas in den Einlasssammler gepumpt, während in jenen Perioden, in denen der Druck im Auspuffkrümmer unter jenem im Einlasssammler liegt, die Leitung verschlossen und so ein Rückströmen der Abgase in den Auspuff verhindert wird. Vorzugsweise ist in der Rückführleitung ein Kühler angeordnet, wodurch eine weitere Absenkung der Temperaturen im Zylinder möglich ist.
Die thermische Belastung des Rückschlagventils kann in Ausgestaltung der Erfindung dadurch wesentlich verringert
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werden, dass das Rückschlagventil stromaufwärts des Kühlers angeordnet ist.
Eine exakte Steuerung der Abgasrückführung und damit der NO-Emissionswerte kann im Rahmen der Erfindung dadurch erreicht werden, dass in der Rückführleitung zusätzlich zum Rückschlagventil ein Abgasrückführsteuerventil vorgesehen ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückführleitung zwischen dem Auslasssammler und der Abgasturbine von der Abgasleitung abzweigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Figur ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Einlasssammler 2 und einem Auslasssammler 3 dargestellt. Ein Abgasturbolader 4 besteht aus einem Verdichter 5 und einer Abgasturbine 6, welche über eine Welle 7 miteinander verbunden sind. Die vom Verdichter 5 komprimierte Ansaugluft gelangt über eine Leitung 8 in den Ladeluftkühler 9 und weiter über eine Leitung 10 in den Einlasssammler 2. Das Abgas wird aus dem Auslasssammler 3 über eine Leitung 11 zur Abgasturbine 6 geleitet. In dieser Leitung 11 ist eine Anschlussstelle 13 vorgese- hen, in der die Rückführleitung 14 abzweigt.
In dieser Rückführleitung 14 ist zunächst ein Abgasrückführsteuerventil 17 vorgesehen, sodann weiters ein Kühler 18 und daran anschlie- ssend ein Rückschlagventil 16. Nach dem. Rückschlagventil 16 mündet die Rückführleitung 14 in den Einlasssammler 2.
In einer Ausführungsvariante ist es auch möglich, die Position der Ventile 16 und 17 zu vertauschen bzw. den Kühler 18 wegzulassen.
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The invention relates to an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and with a return line for a partial flow of the exhaust gas. In the course of ever stricter emission restrictions for internal combustion engines, it is necessary to reduce NOX emissions significantly. This is possible in a known manner in that a partial flow of the exhaust gas from the exhaust manifold is returned to the intake system, which lowers the temperatures in the combustion chamber and greatly reduces the formation of NOx.
It is often necessary to reduce NOx emissions, especially at high loads and speeds. In supercharged internal combustion engines, however, exhaust gas recirculation is not readily possible, since the average pressures in the intake manifold are significantly higher than those in the exhaust manifold at these operating points due to the turbocharger characteristic. In principle, there is now the possibility of increasing the pressure in the exhaust manifold by means of a damper in order to achieve exhaust gas recirculation. However, the efficiency of the internal combustion engine and thus the fuel consumption are significantly impaired by the exhaust gas back pressure.
The object of the present invention is to provide an internal combustion engine in which exhaust gas recirculation is possible in all operating states without having to accept the disadvantages mentioned above.
According to the invention, a check valve is arranged in the return line. Pressure surges occur in the exhaust line during shock charging, the pressure peaks being greater than the pressure present in the intake manifold. As a result, exhaust gas is pumped into the intake manifold during these pressure peaks in the exhaust manifold, while in those periods in which the pressure in the exhaust manifold is lower than that in the intake manifold, the line is closed, thus preventing the exhaust gases from flowing back into the exhaust. A cooler is preferably arranged in the return line, as a result of which a further reduction in the temperatures in the cylinder is possible.
The thermal load on the check valve can thereby be significantly reduced in an embodiment of the invention
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that the check valve is located upstream of the cooler.
Exact control of the exhaust gas recirculation and thus the NO emission values can be achieved within the scope of the invention by providing an exhaust gas recirculation control valve in the return line in addition to the check valve.
In a particularly preferred embodiment variant of the invention it is provided that the return line branches off from the exhaust line between the exhaust manifold and the exhaust gas turbine.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the figure. In the figure, an internal combustion engine 1 with an intake manifold 2 and an exhaust manifold 3 is shown schematically. An exhaust gas turbocharger 4 consists of a compressor 5 and an exhaust gas turbine 6, which are connected to one another via a shaft 7. The intake air compressed by the compressor 5 passes via a line 8 into the charge air cooler 9 and further via a line 10 into the intake manifold 2. The exhaust gas is conducted from the exhaust manifold 3 via a line 11 to the exhaust gas turbine 6. A connection point 13 is provided in this line 11, in which the return line 14 branches off.
An exhaust gas recirculation control valve 17 is initially provided in this return line 14, then also a cooler 18 and then a check valve 16. Check valve 16 opens the return line 14 into the inlet header 2.
In one embodiment variant, it is also possible to interchange the position of the valves 16 and 17 or to omit the cooler 18.