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WO2008145503A1 - Exhaust gas recirculation system for supercharged internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas recirculation system for supercharged internal combustion engine Download PDF

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WO2008145503A1
WO2008145503A1 PCT/EP2008/055734 EP2008055734W WO2008145503A1 WO 2008145503 A1 WO2008145503 A1 WO 2008145503A1 EP 2008055734 W EP2008055734 W EP 2008055734W WO 2008145503 A1 WO2008145503 A1 WO 2008145503A1
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WO
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fresh gas
internal combustion
combustion engine
valve
exhaust gas
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/055734
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German (de)
French (fr)
Inventor
Adam Loch
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine system, in particular in a motor vehicle.
  • an internal combustion engine system includes an internal combustion engine, e.g. a diesel engine or a gasoline engine, a fresh gas system for supplying fresh gas to the internal combustion engine, an exhaust system for discharging exhaust gas from the internal combustion engine, and an exhaust gas recirculation system for removing exhaust gas from the exhaust system and for introducing the exhaust gas taken into the fresh gas system.
  • the exhaust gas recirculation is performed to lower the pollutant emission and fuel consumption values of the internal combustion engine.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an internal combustion engine system of the type mentioned in an improved embodiment, which is characterized in particular by an improved exhaust gas recirculation.
  • the invention is based on the general idea to arrange in the fresh gas system upstream and downstream of the discharge point each a fresh gas valve for controlling a flow-through cross section of the fresh gas system.
  • each a fresh gas valve for controlling a flow-through cross section of the fresh gas system.
  • the two Frischgasventilen arranged on both sides of the discharge point can be generated by appropriate control of the fresh gas valves in the region of the discharge pressure oscillations having relatively large negative amplitudes.
  • the pressure difference between the discharge point and removal point can be selectively increased and in particular be set to a desired differential pressure value in order to realize a desired exhaust gas recirculation rate.
  • an improved mixing between fresh gas and recirculated exhaust gas can be achieved between the two fresh gas valves, which has an advantageous effect on the operation of the internal combustion engine.
  • both fresh gas valves are controlled to generate pressure oscillations in the fresh gas.
  • both fresh gas valves are controlled to generate pressure oscillations in the fresh gas.
  • Fig. 1 shows a circuit diagram-like schematic diagram of an internal combustion engine system.
  • an internal combustion engine system 1 which can be arranged in particular in a motor vehicle, an internal combustion engine 2, a fresh gas system 3, an exhaust system 4 and an exhaust gas recirculation system 5.
  • the engine system 1 may have a Kraftstoffein- injection system.
  • the internal combustion engine 2 may be a diesel engine or a gasoline engine or the like.
  • the internal combustion engine 2 can be designed as a pure naturally aspirated engine or - as here - as a supercharged engine.
  • the internal combustion engine system 1 is additionally equipped, for example, with an exhaust gas turbocharger 6, the turbine 7 of which is arranged in the exhaust system 4 and the compressor 8 in the fresh gas system 3.
  • the internal combustion engine 2 has an engine block with cylinders which contain combustion chambers in which the combustion reactions take place during operation of the internal combustion engine 2 and the exhaust gas is produced.
  • the fuel injection system is used for supplying fuel to the combustion chambers of the internal combustion engine 2. It can be configured in particular as a common rail system and / or have a plurality of fuel injectors.
  • the fresh gas system 3 serves to supply fresh gas, which is preferably air, to the internal combustion engine 2.
  • the fresh gas system 3 has a fresh gas line 9, which is connected to the internal combustion engine 2 or to the engine.
  • Torblock is connected and is arranged in the present case, the compressor 8.
  • the exhaust system 4 serves to discharge exhaust gas from the internal combustion engine 2.
  • the exhaust system 4 comprises an exhaust pipe 10 which is connected to the internal combustion engine 2 or to the engine block and which contains the turbine 7 in the present case.
  • the exhaust gas recirculation system 5 is configured to remove exhaust gas from the exhaust system 4 at a removal point 11 and to introduce this removed exhaust gas at a discharge point 12 into the fresh gas system 3.
  • the exhaust system 5 an exhaust pipe 13 which is connected on the one hand via the removal point 11 to the exhaust pipe 10 and on the other hand via the discharge point 12 to the fresh gas line 9.
  • a first fresh gas valve 14 is arranged in the fresh gas line 3 or in the fresh gas line 9 upstream of the discharge point 12, with which a flow-through cross section of the fresh gas system 3 can be controlled.
  • a second fresh gas valve 15 is arranged in the fresh gas system 3 or in the fresh gas line 9 downstream of the discharge point 12, which is also configured to control a flow-through cross section of the fresh gas system 3.
  • the controllable through the cross section with the help of the respective Frischgasventils 14,15teurströmbare cross section through a line cross section 16 of the fresh gas line 9 upstream of the first fresh gas valve 14 or by a line cross section 17 of the fresh gas line 9 downstream of the discharge point 12 or downstream of the second fresh gas valve 15 may be formed.
  • the cross section controllable with the aid of the respective gas valve 14, 15 can be a cross section in the interior of the respective fresh gas valve 14, 15, which can be formed in a region of the respective fresh gas valve 14, forming a section of the fresh gas line 9.
  • the fresh gas system 3 may have a heat exchanger 18, which is integrated in a cooling circuit 19.
  • this heat exchanger 18 is in particular a so-called intercooler.
  • this heat exchanger 18 is disposed downstream of the introduction point 12 and downstream of the second fresh gas valve 15.
  • the cooling circuit 19 may be, for example, the cooling circuit of the internal combustion engine 2.
  • a return valve 20 can be arranged upstream of the introduction point 12, with which a flow-through cross section of the exhaust gas recirculation system 5 or the return line 13 can be controlled.
  • the return valve 20 can be a passively operating, simple non-return check valve, in order to avoid erroneous flows of fresh gas in the direction of the exhaust system 4.
  • the return valve 20 may be an actively controllable valve.
  • the abstraction Gas recirculation system 5 also equipped with a heat exchanger 21, which is also involved in a cooling circuit, which may in principle be the same cooling circuit 19, in which also the optional heat exchanger 18 is integrated.
  • the heat exchanger 21 is thus integrated into the cooling circuit of the internal combustion engine 2.
  • the heat exchanger 21 is arranged upstream of the return valve 20 in the exhaust gas recirculation system 5 or in the return line 13.
  • the exhaust system 4 has upstream of the removal point 11, a component 22, which may preferably be a particulate filter. This ensures that only purified exhaust gases are recycled to the fresh gas system 3.
  • the component 22 may be a basically any other component of the exhaust system 4, such as e.g. a catalyst or silencer.
  • the exhaust system 4 can optionally have an exhaust valve 23, which is arranged downstream of the removal point 11 in the exhaust system 4 or in the exhaust line 10 and with which a cross-section of the exhaust system 4 can be controlled.
  • a control 24 is provided, which is connected via corresponding control lines 25 with the fresh gas valves 14,15.
  • the controller 24 is expediently provided for actuating the respective valve 20,23.
  • the controller 24 may communicate with a motor controller such that the controller 24 knows the current operating state of the internal combustion engine 2 or knows the exhaust gas recirculation quantity dependent on the current operating state of the internal combustion engine 2.
  • the controller 24 operates the valves 14, 15, 20, 23 depending on the current Laczu ⁇ stands of the engine 2 and to generate the currently required exhaust gas recirculation amount.
  • the controller 24 may now be configured such that it controls at least one of the two fresh gas valves 14, 15 to lower the pressure in the fresh gas in the region of the introduction point 12. This is achieved, for example, by closing the first fresh gas valve 14.
  • the controller 24 controls at least one of the fresh gas valves 14,15 for generating pressure oscillations in the fresh gas. Pressure oscillations can be generated in the fresh gas flow by periodically opening and closing the respective fresh gas valve 14, 15, wherein flow dynamic effects are utilized. These pressure oscillations have negative amplitudes in which the pressure in the fresh gas drops below the pressure in the exhaust gas which prevails in the exhaust gas recirculation system 5 in the region of the introduction point 12.
  • the controller 24 may in principle be designed so that it controls both fresh gas valves 14,15 for generating the pressure oscillations in the fresh gas.
  • a targeted tuning of the actuation processes and the positioning of the fresh gas valves 14,15 relative to the discharge point 12 can be achieved in terms of absolute value relatively large negative amplitudes within the pressure oscillations.
  • controller 24 it is also possible to design the controller 24 so that it controls only one of the fresh gas valves 14, 15 for generating pressure oscillations in the fresh gas, while it controls the respective other fresh gas valve 14, 15 for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillations in the region of the introduction point 12 ,
  • the controller 24 controls only one of the fresh gas valves 14, 15 for generating pressure oscillations in the fresh gas, while it controls the respective other fresh gas valve 14, 15 for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillations in the region of the introduction point 12 .
  • the controller 24 controls only one of the fresh gas valves 14, 15 for generating pressure oscillations in the fresh gas, while it controls the respective other fresh gas valve 14, 15 for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillations in the region of the introduction point 12 .
  • the controller 24 controls only one of the fresh gas valves 14, 15 for generating pressure oscillations in the fresh gas, while it controls the respective other fresh gas valve 14, 15 for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillation
  • At least one of the fresh gas valves 14,15 may be configured as a discontinuous working valve.
  • both fresh gas valves 14,15 are designed as discontinuously operating valves.
  • a valve member e.g. a butterfly flap, with preferably opposite directions of movement at least between two predetermined control positions switchable.
  • a discontinuously operating fresh gas valve 14, 15 may have, for example as a valve member, a flap pivotable about an axis of rotation, which can be switched between a closed position and an open position.
  • the valve member rotates when closing preferably in one direction of rotation and when opening in the other direction.
  • it is characteristic of a discontinuously operating valve that the respective valve member remains in the respectively set control position for a certain time, so that the valve member is in motion only in the time-limited, fast-running switching operations.
  • At least one of the fresh gas valves 14, 15 may be a continuously operating valve.
  • both fresh gas valves 14,15 are designed as continuously operating valves.
  • At a continuously operating valve passes through the respective valve member with the same direction of movement at least two different control positions.
  • a continuously operating fresh gas valve 14, 15 may have, for example, a flap or a rotary valve as a valve member which can be driven to rotate about a rotational axis. Characterizing here is for the continuously operating fresh gas valve 14, 15, that the respective valve member rotates in the operation of the valve permanently with the same direction of rotation and thereby passes at a predetermined, but in particular variable, rotational speed, for example, a closing angle range and an opening angle range.
  • At least one of the fresh gas valves 14, 15 may be configured as a fast-switching valve.
  • both fresh gas valves 14, 15 configured as fast-switching valves.
  • the respective desired change in the flow-through cross section of the fresh gas system 3 can be realized within relatively short switching times or control times.
  • the fresh gas valve 14, 15 are adjusted in the millisecond range between a blocking position or a position with a minimum flow-through cross section and an open position or a position with a maximum open cross-section.
  • the fast-switching fresh gas valve 14, 15 can be switched in the same frequency range, in which the charge cycle operations of the internal combustion engine 2 take place.
  • a synchronization of the respective fresh gas valve 14, 15 can be adapted to pressure fluctuations in the fresh gas, which occur anyway due to the gas exchange processes in the fresh gas system 3. For example, this pressure amplitudes in the oscillating fresh gas flow can be selectively increased.
  • both fresh gas valves 14, 15 designed to be dynamically controlled.
  • the respective fresh gas valve 14, 15 can thereby be actuated dynamically as a function of the rotational speed and / or the load of the internal combustion engine 2.
  • the controller 24 may be coupled to an engine control, not shown here, or integrated into it.
  • the return valve 20 can be used.
  • positive pressure amplitudes may also occur in the region of the introduction point 12, in which the pressure in the fresh gas may exceed the pressure in the exhaust gas at the removal point 11.
  • the return valve 20 may be configured as a passive non-return valve.
  • the return valve 20 if it is designed as an actively operating switching valve, the exhaust gas recirculation system 5 or its return line 13 in the vicinity of the discharge point 12 to prevent unwanted backflows.
  • the return valve 20 can be controlled to generate pressure oscillations in the exhaust gas, which can be coupled in a suitable manner with the pressure oscillations in the fresh gas in order to additionally improve the exhaust gas recirculation.
  • the exhaust valve 23 may be provided and be controlled to improve the exhaust gas recirculation. For example, by throttling the exhaust pipe 10 upstream of the exhaust valve 23, the pressure in the exhaust gas can be increased, which reduces the pressure gradient between see withdrawal point 11 and discharge point 12 increased. Likewise, with the help of the exhaust valve 23 can generate pressure oscillations in the exhaust gas, which are tuned to the pressure oscillation in the fresh gas, thereby the exhaust gas recirculation can be increased.
  • the exhaust gas valve 23 and / or the recirculation valve 20, like the fresh gas valves 14, 15, can be configured as dynamically controllable valves and / or as high-speed valves and / or as valves operating continuously or discontinuously.
  • the controller 24 may be provided to design the controller 24 in such a way that it activates the fresh gas valves 14, 15 in such a way that a negative pressure is established in a volume located between the two fresh gas valves 14, 15. gas recirculation system 5 more or less can be compensated.
  • the controller 24 may be provided to design the controller 24 in such a way that it activates the fresh gas valves 14, 15 in such a way that a negative pressure is established in a volume located between the two fresh gas valves 14, 15. gas recirculation system 5 more or less can be compensated.
  • the controller 24 may be provided to design the controller 24 in such a way that it activates the fresh gas valves 14, 15 in such a way that a negative pressure is established in a volume located between the two fresh gas valves 14, 15. gas recirculation system 5 more or less can be compensated.
  • the controller 24 may be provided to design the controller 24 in such a way that it activates the fresh gas valves 14, 15 in such a way that a negative pressure is established in a volume located
  • the inlet chamber 26 is characterized in that on the one hand it has the point of introduction 12 and on the other hand has a chamber cross section 27 which is larger than the line cross sections 16, 17 of the fresh gas line 9 upstream or downstream of the inlet chamber 26 Help such an introduction chamber 26, which increases the volume between the two fresh gas valves 14, 15, the exhaust gas recirculation can be realized more uniformly. Likewise, more exhaust gas can be recycled within a shorter time, which favors the utilization of negative pressure amplitudes occurring only for a short time.
  • the amount of exhaust gas flowing into the introduction chamber 26 can be controlled by means of the controller 24 by corresponding actuations of the return valve 20.
  • a lead body 28 is disposed in the introduction chamber 26.
  • This has a perforated wall 29, for example of a perforated plate, and a body cross-section 30.
  • the conduit body 28 bounded inside the inlet chamber 26 by means of its perforated wall 29 an annular space 31 against an interior 32. While the interior 32 a from the first fresh gas valve 14 for The second fresh gas valve 15 forms the leading gas path, the annular space 31 communicates with the point of introduction 12.
  • the inlet chamber 26 may form a certain flow resistance for the fresh gas due to its opposite the line cross sections 16, 17 enlarged chamber cross section. With the help of the line body 28, this flow resistance for the fresh gas flow in the fresh gas line 9 can be reduced.
  • the perforated wall 29 ensures the supply of recirculated exhaust gas to the fresh gas flow.
  • the line body 28 is configured such that its body cross section 30 corresponds to the respective line cross section 16, 17.
  • the two line cross sections 16, 17 are the same size.
  • the body cross section 30 is then also the same size and also constant.
  • the fresh gas system 3 comprises a line section 33 which contains the inlet point 12 and the two fresh gas valves 14, 15.
  • This line section 33 is configured as a separately producible unit, which is completely assembled, in particular in the context of pre-assembly.
  • the line section 33 is installed, for example via corresponding flanges 34 in the fresh gas system 3 and in the rest of the fresh gas line 9 and, for example. connected via a corresponding connecting piece 35 in the region of the point of introduction 12 to the exhaust gas recirculation system 5 and at the return line 13.

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an internal combustion engine system (1), especially for use in a motor vehicle, which comprises an internal combustion engine (2), a charge air system (3) for supplying charge air to the internal combustion engine (2), an exhaust gas system (4) for discharging exhaust gas from the internal combustion engine (2) and an exhaust gas recirculation system (5) for removing exhaust gas from the exhaust gas system (4) and for passing the exhaust gas into the charge air system (3) in an inlet point (12). In order to improve exhaust gas recirculation, the charge air system (3) comprises a first charge air valve (14) upstream of the inlet point (12) for controlling a flow area of the charge air system (3) and a second charge air valve (15) downstream of the inlet point (12) for controlling a flow area of the charge air system (3).

Description

ABGASRÜCKFUHREINRICHTUNG FUR AUFGELADENE BRENNKRAFTMASCHINEEXHAUST GAS REFRIGERATING DEVICE FOR CHARGING INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinensystem, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.The present invention relates to an internal combustion engine system, in particular in a motor vehicle.
Üblicherweise umfasst ein Brennkraftmaschinensystem eine Brennkraftmaschine, z.B. einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor, eine Frischgasanlage zum Zuführen von Frischgas zur Brennkraftmaschine, eine Abgasanlage zum Abführen von Abgas von der Brennkraftmaschine sowie eine Abgasrückführan- lage zum Entnehmen von Abgas aus der Abgasanlage und zum Einleiten des entnommenen Abgases in die Frischgasanlage. Die Abgasrückführung wird durchgeführt, um die Werte für Schadstoffemission und Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu senken.Typically, an internal combustion engine system includes an internal combustion engine, e.g. a diesel engine or a gasoline engine, a fresh gas system for supplying fresh gas to the internal combustion engine, an exhaust system for discharging exhaust gas from the internal combustion engine, and an exhaust gas recirculation system for removing exhaust gas from the exhaust system and for introducing the exhaust gas taken into the fresh gas system. The exhaust gas recirculation is performed to lower the pollutant emission and fuel consumption values of the internal combustion engine.
Zur Realisierung einer Abgasrückführung ist ein Druckgefälle zwischen einer abgasseitigen Entnahmestelle und einer frischgasseitigen Einleitstelle erforderlich. Insbesondere bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen kann die Bereitstellung eines ausreichenden Druckgefälles problematisch sein. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Brennkraftmaschinensystem der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Abgasrückführung auszeichnet.To realize an exhaust gas recirculation, a pressure gradient between an exhaust gas outlet point and a fresh gas inlet point is required. Especially with supercharged internal combustion engines, the provision of a sufficient pressure gradient can be problematic. The present invention is concerned with the problem of providing for an internal combustion engine system of the type mentioned in an improved embodiment, which is characterized in particular by an improved exhaust gas recirculation.
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, in der Frischgasanlage stromauf und stromab der Einleitstelle jeweils ein Frischgasventil zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts der Frischgasanlage anzuordnen. Mit den beiden beiderseits der Einleitstelle angeordneten Frischgasventilen lassen sich durch entsprechende Ansteuerung der Frischgasventile im Bereich der Einleitstelle Druckschwingungen erzeugen, die relativ große negative Amplituden aufweisen. Hierdurch kann die Druckdifferenz zwischen Einleitstelle und Entnahmestelle gezielt vergrößert und insbesondere auf einen gewünschten Differenzdruckwert eingestellt werden, um eine gewünschte Abgasrückführrate zu realisieren. Desweiteren kann zwischen den beiden Frischgasventilen eine verbesserte Durchmischung zwischen Frischgas und rückgeführten Abgas erreicht werden, was sich vorteilhaft für den Betrieb der Brennkraftmaschine auswirkt.The invention is based on the general idea to arrange in the fresh gas system upstream and downstream of the discharge point each a fresh gas valve for controlling a flow-through cross section of the fresh gas system. With the two Frischgasventilen arranged on both sides of the discharge point can be generated by appropriate control of the fresh gas valves in the region of the discharge pressure oscillations having relatively large negative amplitudes. In this way, the pressure difference between the discharge point and removal point can be selectively increased and in particular be set to a desired differential pressure value in order to realize a desired exhaust gas recirculation rate. Furthermore, an improved mixing between fresh gas and recirculated exhaust gas can be achieved between the two fresh gas valves, which has an advantageous effect on the operation of the internal combustion engine.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung beide Frischgasventile zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas angesteuert werden. Eben- so ist es möglich, mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung die beiden Frischgasventile so anzusteuern, dass mit dem einen Frischgasventil Druckschwingungen im Frischgas generiert werden, die mit Hilfe des anderen Frischgasventils durch gezielte Ansteuerung im Bereich der Einleitstelle gezielt verstärkt werden können, um dort besonders große negative Amplituden zu erzeugen. Bei beiden Fällen lassen sich durch Ausnutzung dynamischer Schwingungseffekte vergleichsweise große negative Amplituden in den Druckschwingungen generieren. Diese negativen Amplituden lassen sich zur Erzeugung eines erwünschten Druckgefälles zwischen Entnahmestelle und Einleitstelle verwenden.In particular, it can be provided that with the help of a corresponding control both fresh gas valves are controlled to generate pressure oscillations in the fresh gas. Just- It is thus possible to control the two fresh gas valves with the aid of a corresponding control in such a way that pressure oscillations in the fresh gas are generated with the one fresh gas valve, which can be purposefully intensified with the aid of the other fresh gas valve by targeted control in the area of the discharge point, in order to have particularly large negative To produce amplitudes. In both cases, by utilizing dynamic vibration effects, comparatively large negative amplitudes can be generated in the pressure oscillations. These negative amplitudes can be used to generate a desired pressure gradient between sampling point and discharge point.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
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 der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Brennkraftmaschinensystems. Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Brennkraftmaschinensystem 1, das insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, eine Brennkraftmaschine 2, eine Frischgasanlage 3, eine Abgasanlage 4 sowie eine Abgasrückführanlage 5. Außerdem kann das Brennkraftmaschinensystem 1 eine Kraftstoffein- spritzanlage aufweisen. Bei der Brennkraftmaschine 2 kann es sich um einen Dieselmotor oder um einen Benzinmotor oder dergleichen handeln. Die Brennkraftmaschine 2 kann als reiner Saugmotor oder - wie hier - als aufgeladener Motor ausgestaltet sein. Bei der dargestellten aufgeladenen Variante ist das Brennkraftmaschinensystem 1 zusätzlich z.B. mit einem Abgasturbolader 6 ausgestattet, dessen Turbine 7 in der Abgasanlage 4 und dessen Verdichter 8 in der Frischgasanlage 3 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 2 weist einen Motorblock mit Zylindern auf, die Brennräume enthalten, in denen im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 die Verbrennungsreaktionen ablaufen und das Abgas entsteht.The only Fig. 1 shows a circuit diagram-like schematic diagram of an internal combustion engine system. 1, an internal combustion engine system 1, which can be arranged in particular in a motor vehicle, an internal combustion engine 2, a fresh gas system 3, an exhaust system 4 and an exhaust gas recirculation system 5. In addition, the engine system 1 may have a Kraftstoffein- injection system. The internal combustion engine 2 may be a diesel engine or a gasoline engine or the like. The internal combustion engine 2 can be designed as a pure naturally aspirated engine or - as here - as a supercharged engine. In the illustrated turbocharged variant, the internal combustion engine system 1 is additionally equipped, for example, with an exhaust gas turbocharger 6, the turbine 7 of which is arranged in the exhaust system 4 and the compressor 8 in the fresh gas system 3. The internal combustion engine 2 has an engine block with cylinders which contain combustion chambers in which the combustion reactions take place during operation of the internal combustion engine 2 and the exhaust gas is produced.
Die Kraftstoffeinspritzanlage dient zum Zuführen von Kraftstoff zu Brennräumen der Brennkraftmaschine 2. Sie kann insbesondere als Common-Rail-System ausgestaltet sein und/oder mehrere Kraftstoff-Injektoren aufweisen.The fuel injection system is used for supplying fuel to the combustion chambers of the internal combustion engine 2. It can be configured in particular as a common rail system and / or have a plurality of fuel injectors.
Die Frischgasanlage 3 dient der Zuführung von Frischgas, bei dem es sich bevorzugt um Luft handelt, zur Brennkraftmaschine 2. Hierzu weist die Frischgasanlage 3 eine Frischgasleitung 9 auf, die an die Brennkraftmaschine 2 bzw. an den Mo- torblock angeschlossen ist und in der im vorliegenden Fall der Verdichter 8 angeordnet ist.The fresh gas system 3 serves to supply fresh gas, which is preferably air, to the internal combustion engine 2. For this purpose, the fresh gas system 3 has a fresh gas line 9, which is connected to the internal combustion engine 2 or to the engine. Torblock is connected and is arranged in the present case, the compressor 8.
Die Abgasanlage 4 dient zum Abführen von Abgas von der Brennkraftmaschine 2. Hierzu umfasst die Abgasanlage 4 eine Abgasleitung 10, die an die Brennkraftmaschine 2 bzw. an den Motorblock angeschlossen ist und die im vorliegenden Fall die Turbine 7 enthält.The exhaust system 4 serves to discharge exhaust gas from the internal combustion engine 2. For this purpose, the exhaust system 4 comprises an exhaust pipe 10 which is connected to the internal combustion engine 2 or to the engine block and which contains the turbine 7 in the present case.
Die Abgasrückführanlage 5 ist dazu ausgestaltet, aus der Abgasanlage 4 an einer Entnahmestelle 11 Abgas zu entnehmen und dieses entnommene Abgas an einer Einleitstelle 12 in die Frischgasanlage 3 einzuleiten. Hierzu weist die Abgasanlage 5 eine Abgasleitung 13 auf, die einerseits über die Entnahmestelle 11 an die Abgasleitung 10 und andererseits über die Einleitstelle 12 an die Frischgasleitung 9 angeschlossen ist .The exhaust gas recirculation system 5 is configured to remove exhaust gas from the exhaust system 4 at a removal point 11 and to introduce this removed exhaust gas at a discharge point 12 into the fresh gas system 3. For this purpose, the exhaust system 5 an exhaust pipe 13 which is connected on the one hand via the removal point 11 to the exhaust pipe 10 and on the other hand via the discharge point 12 to the fresh gas line 9.
Um die Abgasrückführung zu verbessern, ist in der Frischgasanlage 3 bzw. in der Frischgasleitung 9 stromauf der Einleitstelle 12 ein erstes Frischgasventil 14 angeordnet, mit dem ein durchströmbarer Querschnitt der Frischgasanlage 3 steuerbar ist. Desweiteren ist in der Frischgasanlage 3 bzw. in der Frischgasleitung 9 stromab der Einleitstelle 12 ein zweites Frischgasventil 15 angeordnet, das ebenfalls zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts der Frischgasanlage 3 ausgestaltet ist. Der mit Hilfe des jeweiligen Frischgasventils 14,15 steuerbare durchströmbare Querschnitt kann durch einen Leitungsquerschnitt 16 der Frischgasleitung 9 stromauf der Einleitstelle 12 oder stromauf des ersten Frischgasventils 14 bzw. durch einen Leitungsquerschnitt 17 der Frischgasleitung 9 stromab der Einleitstelle 12 oder stromab des zweiten Frischgasventils 15 gebildet sein. Ebenso kann es sich bei dem mit Hilfe des jeweiligen Gasventils 14,15 steuerbaren Querschnitt um einen Querschnitt im Inneren des jeweiligen Frischgasventils 14,15 handeln, der in einem einen Abschnitt der Frischgasleitung 9 bildenden Bereich des jeweiligen Frischgasventils 14,15 gebildet sein kann .In order to improve the exhaust gas recirculation, a first fresh gas valve 14 is arranged in the fresh gas line 3 or in the fresh gas line 9 upstream of the discharge point 12, with which a flow-through cross section of the fresh gas system 3 can be controlled. Furthermore, a second fresh gas valve 15 is arranged in the fresh gas system 3 or in the fresh gas line 9 downstream of the discharge point 12, which is also configured to control a flow-through cross section of the fresh gas system 3. The controllable through the cross section with the help of the respective Frischgasventils 14,15 durchströmbare cross section through a line cross section 16 of the fresh gas line 9 upstream of the first fresh gas valve 14 or by a line cross section 17 of the fresh gas line 9 downstream of the discharge point 12 or downstream of the second fresh gas valve 15 may be formed. Likewise, the cross section controllable with the aid of the respective gas valve 14, 15 can be a cross section in the interior of the respective fresh gas valve 14, 15, which can be formed in a region of the respective fresh gas valve 14, forming a section of the fresh gas line 9.
Des Weiteren kann die Frischgasanlage 3 einen Wärmeübertrager 18 aufweisen, der in einen Kühlkreis 19 eingebunden ist. Bei diesem Wärmeübertrager 18 handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Ladeluftkühler. Vorzugsweise ist dieser Wärmeübertrager 18 stromab der Einleitstelle 12 und stromab des zweiten Frischgasventils 15 angeordnet. Beim Kühlkreis 19 kann es sich beispielsweise um den Kühlkreis der Brennkraftmaschine 2 handeln.Furthermore, the fresh gas system 3 may have a heat exchanger 18, which is integrated in a cooling circuit 19. In this heat exchanger 18 is in particular a so-called intercooler. Preferably, this heat exchanger 18 is disposed downstream of the introduction point 12 and downstream of the second fresh gas valve 15. The cooling circuit 19 may be, for example, the cooling circuit of the internal combustion engine 2.
In der Abgasrückführanlage 5 kann stromauf der Einleitstelle 12 ein Rückführventil 20 angeordnet sein, mit dem ein durchströmbarer Querschnitt der Abgasrückführanlage 5 bzw. der Rückführleitung 13 steuerbar ist. Dabei kann es sich beim Rückführventil 20 um ein passiv arbeitendes, einfaches Rückschlagsperrventil handeln, um Fehlströmungen von Frischgas in Richtung Abgasanlage 4 zu vermeiden. Ebenso kann es sich beim Rückführventil 20 um ein aktiv ansteuerbares Ventil handeln. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Ab- gasrückführanlage 5 außerdem mit einem Wärmeübertrager 21 ausgestattet, der ebenfalls in einen Kühlkreis eingebunden ist, bei dem es sich grundsätzlich um den selben Kühlkreis 19 handeln kann, in den auch der gegebenenfalls vorhandene Wärmeübertrager 18 eingebunden ist. Insbesondere ist somit der Wärmeübertrager 21 in den Kühlkreis der Brennkraftmaschine 2 eingebunden. Der Wärmeübertrager 21 ist dabei stromauf des Rückführventils 20 in der Abgasrückführanlage 5 bzw. in der Rückführleitung 13 angeordnet.In the exhaust gas recirculation system 5, a return valve 20 can be arranged upstream of the introduction point 12, with which a flow-through cross section of the exhaust gas recirculation system 5 or the return line 13 can be controlled. In this case, the return valve 20 can be a passively operating, simple non-return check valve, in order to avoid erroneous flows of fresh gas in the direction of the exhaust system 4. Likewise, the return valve 20 may be an actively controllable valve. In the embodiment shown here, the abstraction Gas recirculation system 5 also equipped with a heat exchanger 21, which is also involved in a cooling circuit, which may in principle be the same cooling circuit 19, in which also the optional heat exchanger 18 is integrated. In particular, the heat exchanger 21 is thus integrated into the cooling circuit of the internal combustion engine 2. The heat exchanger 21 is arranged upstream of the return valve 20 in the exhaust gas recirculation system 5 or in the return line 13.
Die Abgasanlage 4 weist stromauf der Entnahmestelle 11 eine Komponente 22 auf, bei der es sich vorzugsweise um ein Partikelfilter handeln kann. Hierdurch wird erreicht, dass nur gereinigte Abgase in die Frischgasanlage 3 rückgeführt werden. Ebenso kann es sich bei der Komponente 22 um eine grundsätzlich beliebige andere Komponente der Abgasanlage 4 handeln, wie z.B. ein Katalysator oder Schalldämpfer. Ferner kann die Abgasanlage 4 bei der hier gezeigten Ausführungsform optional ein Abgasventil 23 aufweisen, das stromab der Entnahmestelle 11 in der Abgasanlage 4 bzw. in der Abgaslei- tung 10 angeordnet ist und mit dem ein durchströmbarer Querschnitt der Abgasanlage 4 steuerbar ist.The exhaust system 4 has upstream of the removal point 11, a component 22, which may preferably be a particulate filter. This ensures that only purified exhaust gases are recycled to the fresh gas system 3. Likewise, the component 22 may be a basically any other component of the exhaust system 4, such as e.g. a catalyst or silencer. Furthermore, in the embodiment shown here, the exhaust system 4 can optionally have an exhaust valve 23, which is arranged downstream of the removal point 11 in the exhaust system 4 or in the exhaust line 10 and with which a cross-section of the exhaust system 4 can be controlled.
Zur Betätigung der beiden Frischgasventile 14,15 ist eine Steuerung 24 vorgesehen, die über entsprechende Steuerleitungen 25 mit den Frischgasventilen 14,15 verbunden ist. Soweit ein Rückführventil 20 und/oder ein Abgasventil 23 vorgesehen sind, ist die Steuerung 24 zweckmäßig auch zur Betätigung des jeweiligen Ventils 20,23 vorgesehen. Zweckmäßig kann die Steuerung 24 mit einer Motorsteuerung kommunizieren, derart, dass die Steuerung 24 den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 kennt bzw. die vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 abhängige Abgas- rückführmenge kennt. Die Steuerung 24 betätigt die Ventile 14, 15, 20, 23 in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszu¬ stands der Brennkraftmaschine 2 bzw. zur Erzeugung der aktuell erforderlichen Abgasrückführmenge .For actuating the two fresh gas valves 14,15 a control 24 is provided, which is connected via corresponding control lines 25 with the fresh gas valves 14,15. As far as a return valve 20 and / or an exhaust valve 23 are provided, the controller 24 is expediently provided for actuating the respective valve 20,23. expedient For example, the controller 24 may communicate with a motor controller such that the controller 24 knows the current operating state of the internal combustion engine 2 or knows the exhaust gas recirculation quantity dependent on the current operating state of the internal combustion engine 2. The controller 24 operates the valves 14, 15, 20, 23 depending on the current Betriebszu ¬ stands of the engine 2 and to generate the currently required exhaust gas recirculation amount.
Zum Einstellen einer erwünschten Abgasrückführrate oder AGR- Rate kann die Steuerung 24 nun so ausgestaltet sein, dass sie zumindest eines der beiden Frischgasventile 14,15 zur Absenkung des Drucks im Frischgas im Bereich der Einleitstelle 12 ansteuert. Erreicht wird dies z.B. durch Schließen des ersten Frischgasventils 14. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 24 wenigstens eines der Frischgasventile 14,15 zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas ansteuert. Druckschwingungen lassen sich in der Frischgasströmung durch periodisches Öffnen und Schließen des jeweiligen Frischgasventils 14,15 generieren, wobei strömungsdynamische Effekte ausgenutzt werden. Diese Druckschwingungen besitzen negative Amplituden, in denen der Druck im Frischgas unter den Druck im Abgas absinkt, der in der Abgasrückführanlage 5 im Bereich der Einleitstelle 12 herrscht. Dieser entspricht abgesehen von Strömungsverlusten, die sich insbesondere durch den Wärmeübertrager 21 ergeben, im wesentlichen dem Druck im Abgas im Bereich der Entnahmestelle 11. Mit Hilfe der niedrigen Drücke im Bereich der negativen Amplituden der Druckschwingungen lassen sich Druckdifferenzen zwischen Ent- nahmesteile 11 und Einleitstelle 12 erzielen, die eine verstärkte Abgasrückführung ermöglichen.To set a desired exhaust gas recirculation rate or EGR rate, the controller 24 may now be configured such that it controls at least one of the two fresh gas valves 14, 15 to lower the pressure in the fresh gas in the region of the introduction point 12. This is achieved, for example, by closing the first fresh gas valve 14. Alternatively or additionally, the controller 24 controls at least one of the fresh gas valves 14,15 for generating pressure oscillations in the fresh gas. Pressure oscillations can be generated in the fresh gas flow by periodically opening and closing the respective fresh gas valve 14, 15, wherein flow dynamic effects are utilized. These pressure oscillations have negative amplitudes in which the pressure in the fresh gas drops below the pressure in the exhaust gas which prevails in the exhaust gas recirculation system 5 in the region of the introduction point 12. This corresponds, apart from flow losses, which result in particular by the heat exchanger 21, substantially the pressure in the exhaust gas in the region of the extraction point 11. With the help of low pressures in the range of negative amplitudes of the pressure oscillations, pressure differences between Ent- take parts 11 and discharge point 12, which allow increased exhaust gas recirculation.
Dabei kann die Steuerung 24 grundsätzlich so ausgestaltet sein, dass sie beide Frischgasventile 14,15 zur Erzeugung der Druckschwingungen im Frischgas ansteuert. Durch eine gezielte Abstimmung der Betätigungsvorgänge sowie der Positionierung der Frischgasventile 14,15 relativ zur Einleitstelle 12 lassen sich dadurch betragsmäßig relativ große negative Amplituden innerhalb der Druckschwingungen erzielen. Beispielsweise ist denkbar, die beiden Frischgasventile 14,15 gezielt so anzusteuern, dass zu bestimmten Zeitpunkten das erste Frischgasventil 14 eine sich stromauf von der Einleitstelle 12 entfernende Druckwelle erzeugt, während gleichzeitig das zweite Frischgasventil 15 eine sich von der Einleitstelle 12 stromab entfernende Druckwelle generiert. Hierdurch ergibt sich im Bereich der Einleitstelle 12 eine verstärkte Druckabsenkung.In this case, the controller 24 may in principle be designed so that it controls both fresh gas valves 14,15 for generating the pressure oscillations in the fresh gas. By a targeted tuning of the actuation processes and the positioning of the fresh gas valves 14,15 relative to the discharge point 12 can be achieved in terms of absolute value relatively large negative amplitudes within the pressure oscillations. For example, it is conceivable to selectively control the two fresh gas valves 14, 15 so that at certain times the first fresh gas valve 14 generates a pressure wave which is upstream of the discharge point 12, while at the same time the second fresh gas valve 15 generates a pressure wave downstream of the discharge point 12. This results in the area of the inlet 12 an increased pressure reduction.
Alternativ ist es ebenso möglich, die Steuerung 24 so auszugestalten, dass sie nur eines der Frischgasventile 14,15 zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas ansteuert, während sie das jeweils andere Frischgasventil 14,15 zur Verstärkung negativer Amplituden der Druckschwingungen im Bereich der Einleitstelle 12 ansteuert. Beispielsweise wird mit Hilfe des zweiten Frischgasventils 15 eine sich in Richtung Brennkraftmaschine 2 von der Einleitstelle 12 entfernende Druckwelle generiert. Durch gleichzeitiges Schließen des ersten Frischgasventils 14 kann ein Nachströmen von Frischgas zur Einleitstelle 12 reduziert werden, wodurch die Druckabsenkung im Bereich der Einleitstelle 12 besonders groß ausfällt.Alternatively, it is also possible to design the controller 24 so that it controls only one of the fresh gas valves 14, 15 for generating pressure oscillations in the fresh gas, while it controls the respective other fresh gas valve 14, 15 for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillations in the region of the introduction point 12 , For example, with the aid of the second fresh gas valve 15, a pressure wave which is directed away from the point of introduction 12 in the direction of the internal combustion engine 2 is generated. By simultaneously closing the first fresh gas valve 14, a subsequent flow of Fresh gas to Einleitstelle 12 can be reduced, whereby the pressure drop in the region of the discharge point 12 is particularly large.
Zumindest eines der Frischgasventile 14,15 kann als diskontinuierlich arbeitendes Ventil ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind dann beide Frischgasventile 14,15 als diskontinuierlich arbeitende Ventile ausgestaltet. Bei einem diskontinuierlich arbeitenden Ventil ist ein Ventilglied, z.B. eine Schmetterlingsklappe, mit vorzugsweise entgegengesetzten Bewegungsrichtungen zumindest zwischen zwei vorbestimmten Steuerstellungen umschaltbar. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann ein derartiges diskontinuierlich arbeitendes Frischgasventil 14,15 beispielsweise als Ventilglied eine um eine Drehachse verschwenkbare Klappe aufweisen, die zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung umschaltbar ist. Dabei dreht das Ventilglied beim Schließen bevorzugt in der einen Drehrichtung und beim Öffnen in der anderen Drehrichtung. Zusätzlich oder alternativ ist für ein diskontinuierlich arbeitendes Ventil kennzeichnend, dass das jeweilige Ventilglied in der jeweils eingestellten Steuerstellung für eine gewisse Zeit verbleibt, so dass das Ventilglied nur bei den zeitlich begrenzten, schnell ablaufenden Schaltvorgängen in Bewegung ist.At least one of the fresh gas valves 14,15 may be configured as a discontinuous working valve. Preferably then both fresh gas valves 14,15 are designed as discontinuously operating valves. In a discontinuous valve, a valve member, e.g. a butterfly flap, with preferably opposite directions of movement at least between two predetermined control positions switchable. Without restricting the general public, such a discontinuously operating fresh gas valve 14, 15 may have, for example as a valve member, a flap pivotable about an axis of rotation, which can be switched between a closed position and an open position. The valve member rotates when closing preferably in one direction of rotation and when opening in the other direction. Additionally or alternatively, it is characteristic of a discontinuously operating valve that the respective valve member remains in the respectively set control position for a certain time, so that the valve member is in motion only in the time-limited, fast-running switching operations.
Alternativ kann es sich bei wenigstens einem der Frischgasventile 14,15 um ein kontinuierlich arbeitendes Ventil handeln. Zweckmäßig sind dann beide Frischgasventile 14,15 als kontinuierlich arbeitende Ventile ausgestaltet. Bei einem kontinuierlich arbeitenden Ventil durchläuft das jeweilige Ventilglied mit gleicher Bewegungsrichtung zumindest zwei verschiedene Steuerstellungen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann ein derartiges kontinuierlich arbeitendes Frischgasventil 14, 15 beispielsweise eine Klappe oder einen Drehschieber als Ventilglied aufweisen, das um eine Drehachse rotierend antreibbar ist. Charakterisierend ist hierbei für das kontinuierlich arbeitende Frischgasventil 14, 15, dass das jeweilige Ventilglied im Betrieb des Ventils permanent mit der gleichen Rotationsrichtung dreht und dabei mit einer vorbestimmten, insbesondere jedoch variierbaren, Drehgeschwindigkeit z.B. einen Schließwinkelbereich und einen Öffnungswinkelbereich durchfährt. Auch mit Hilfe eines derartigen kontinuierlich arbeitenden Frischgasventils 14,15 lassen sich extrem kurze Schaltzeiten erzielen, wobei jedoch permanent eine Querschnittsveränderung stattfinden kann, und das jeweilige Ventilglied permanent in Bewegung ist. Durch Variation der Drehgeschwindigkeit lassen sich bei einem derartigen kontinuierlich arbeitenden Frischgasventil 14, 15 die Schaltzeiten einstellen.Alternatively, at least one of the fresh gas valves 14, 15 may be a continuously operating valve. Appropriately then both fresh gas valves 14,15 are designed as continuously operating valves. At a continuously operating valve passes through the respective valve member with the same direction of movement at least two different control positions. Without limiting the generality, such a continuously operating fresh gas valve 14, 15 may have, for example, a flap or a rotary valve as a valve member which can be driven to rotate about a rotational axis. Characterizing here is for the continuously operating fresh gas valve 14, 15, that the respective valve member rotates in the operation of the valve permanently with the same direction of rotation and thereby passes at a predetermined, but in particular variable, rotational speed, for example, a closing angle range and an opening angle range. Even with the help of such a continuously operating fresh gas valve 14,15 extremely short switching times can be achieved, however, a change in cross section can take place permanently, and the respective valve member is permanently in motion. By varying the rotational speed can be adjusted in such a continuously operating fresh gas valve 14, 15, the switching times.
Zusätzlich oder optional kann zumindest eines der Frischgasventile 14, 15 als schnellschaltendes Ventil ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind dann beide Frischgasventile 14, 15 als schnellschaltende Ventile ausgestaltet. Bei einem schnellschaltenden Ventil kann die jeweils gewünschte Veränderung des durchströmbaren Querschnitts der Frischgasanlage 3 innerhalb relativ kurzer Schaltzeiten oder Steuerzeiten realisiert werden. Beispielsweise kann das Frischgasventil 14, 15 im Millisekundenbereich zwischen einer Sperrstellung bzw. einer Stellung mit minimalem durchströmbaren Querschnitt und einer Offenstellung bzw. einer Stellung mit maximal geöffnetem Querschnitt verstellt werden. Insbesondere kann das schnellschaltende Frischgasventil 14, 15 im gleichen Frequenzbereich geschaltet werden, in dem auch die Ladungswechselvorgänge der Brennkraftmaschine 2 stattfinden. Hierdurch ist eine Synchronisation des jeweiligen Frischgasventils 14, 15 an Druckschwankungen im Frischgas anpassbar, die aufgrund der Ladungswechselvorgänge in der Frischgasanlage 3 ohnehin auftreten. Beispielsweise können dadurch Druckamplituden in der schwingenden Frischgasströmung gezielt verstärkt werden.Additionally or optionally, at least one of the fresh gas valves 14, 15 may be configured as a fast-switching valve. Preferably, then both fresh gas valves 14, 15 configured as fast-switching valves. In a fast-switching valve, the respective desired change in the flow-through cross section of the fresh gas system 3 can be realized within relatively short switching times or control times. For example, the fresh gas valve 14, 15 are adjusted in the millisecond range between a blocking position or a position with a minimum flow-through cross section and an open position or a position with a maximum open cross-section. In particular, the fast-switching fresh gas valve 14, 15 can be switched in the same frequency range, in which the charge cycle operations of the internal combustion engine 2 take place. As a result, a synchronization of the respective fresh gas valve 14, 15 can be adapted to pressure fluctuations in the fresh gas, which occur anyway due to the gas exchange processes in the fresh gas system 3. For example, this pressure amplitudes in the oscillating fresh gas flow can be selectively increased.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, zumindest eines der Frischgasventile 14, 15 dynamisch ansteuerbar auszugestalten. Bevorzugt sind beide Frischgasventile 14, 15 dynamisch ansteuerbar ausgestaltet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, das jeweilige Frischgasventil 14, 15 in Abhängigkeit des sich dynamisch verändernden Betriebszustands der Brennkraftmaschine 2 zu betätigen, um so durch die dynamische Steuerung des Frischgasdrucks an der Einleitstelle 12 die Abgasrückführrate bzw. die Abgasrückführmenge an den sich dynamisch ändernden Bedarf anzupassen. Insbesondere kann dadurch das jeweilige Frischgasventil 14, 15 dynamisch in Abhängigkeit der Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine 2 betätigt werden. Beispielsweise kann hierzu die Steuerung 24 mit einer hier nicht dargestellten Motorsteuerung gekoppelt sein oder in diese integriert sein. Zur Verbesserung bzw. zur Verstärkung der Abgasrückführung kann das Rückführventil 20 zum Einsatz kommen. Durch die mit Hilfe der Frischgasventile 14, 15 generierten Druckschwingungen kann es im Bereich der Einleitstelle 12 auch zu positiven Druckamplituden kommen, in denen der Druck im Frischgas den Druck im Abgas an der Entnahmestelle 11 übersteigen kann. Um hier eine Fehlströmung von Frischgas über die Ab- gasrückführanlage 5 zur Abgasanlage 4 zu verhindern, kann das Rückführventil 20 als passives Rückschlagsperrventil ausgestaltet sein. Ebenso kann das Rückführventil 20, wenn es als aktiv arbeitendes Schaltventil ausgestaltet ist, zur Vermeidung unerwünschter Rückströmungen die Abgasrückführan- lage 5 bzw. deren Rückführleitung 13 in der Nähe der Einleitstelle 12 sperren. Durch gezielte Ansteuerung des Rückführventils 20 lassen sich somit die mit den Frischgasventilen 14, 15 im Frischgas erzeugten Druckschwingungen besser zur Realisierung der gewünschten Abgasrückführrate ausnutzen. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Rückführventil 20 zur Erzeugung von Druckschwingungen im Abgas angesteuert werden, die sich auf geeignete Weise mit den Druckschwingungen im Frischgas koppeln lassen, um die Abgasrückführung zusätzlich zu verbessern.Additionally or alternatively, it can be provided to configure at least one of the fresh gas valves 14, 15 to be dynamically controllable. Preferably, both fresh gas valves 14, 15 designed to be dynamically controlled. This makes it possible, in particular, to actuate the respective fresh gas valve 14, 15 as a function of the dynamically changing operating state of the internal combustion engine 2 so as to adapt the exhaust gas recirculation rate or the exhaust gas recirculation quantity to the dynamically changing demand by the dynamic control of the fresh gas pressure at the point of introduction 12 , In particular, the respective fresh gas valve 14, 15 can thereby be actuated dynamically as a function of the rotational speed and / or the load of the internal combustion engine 2. For example, for this purpose, the controller 24 may be coupled to an engine control, not shown here, or integrated into it. To improve or enhance the exhaust gas recirculation, the return valve 20 can be used. By means of the pressure oscillations generated with the aid of the fresh gas valves 14, 15, positive pressure amplitudes may also occur in the region of the introduction point 12, in which the pressure in the fresh gas may exceed the pressure in the exhaust gas at the removal point 11. In order here to prevent a false flow of fresh gas via the exhaust gas recirculation system 5 to the exhaust system 4, the return valve 20 may be configured as a passive non-return valve. Likewise, the return valve 20, if it is designed as an actively operating switching valve, the exhaust gas recirculation system 5 or its return line 13 in the vicinity of the discharge point 12 to prevent unwanted backflows. By selective control of the return valve 20 can thus be better exploited to realize the desired exhaust gas recirculation rate generated with the fresh gas valves 14, 15 in the fresh gas pressure oscillations. Additionally or alternatively, the return valve 20 can be controlled to generate pressure oscillations in the exhaust gas, which can be coupled in a suitable manner with the pressure oscillations in the fresh gas in order to additionally improve the exhaust gas recirculation.
Zusätzlich oder alternativ zum Rückführventil 20 kann auch das Abgasventil 23 vorgesehen und zur Verbesserung der Abgasrückführung ansteuerbar sein. Beispielsweise kann durch Androsseln der Abgasleitung 10 stromauf des Abgasventils 23 der Druck im Abgas erhöht werden, was das Druckgefälle zwi- sehen Entnahmestelle 11 und Einleitstelle 12 erhöht. Ebenso lassen sich mit Hilfe des Abgasventils 23 Druckschwingungen im Abgas erzeugen, die so auf die Druckschwingung im Frischgas abgestimmt sind, dass dadurch die Abgasrückführung gesteigert werden kann. Das Abgasventil 23 und/oder das Rückführventil 20 können ebenso wie die Frischgasventile 14,15 als dynamisch ansteuerbare Ventile und/oder als schnellschaltende Ventile und/oder als kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Ventile ausgestaltet sein.In addition or as an alternative to the recirculation valve 20, the exhaust valve 23 may be provided and be controlled to improve the exhaust gas recirculation. For example, by throttling the exhaust pipe 10 upstream of the exhaust valve 23, the pressure in the exhaust gas can be increased, which reduces the pressure gradient between see withdrawal point 11 and discharge point 12 increased. Likewise, with the help of the exhaust valve 23 can generate pressure oscillations in the exhaust gas, which are tuned to the pressure oscillation in the fresh gas, thereby the exhaust gas recirculation can be increased. The exhaust gas valve 23 and / or the recirculation valve 20, like the fresh gas valves 14, 15, can be configured as dynamically controllable valves and / or as high-speed valves and / or as valves operating continuously or discontinuously.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Steuerung 24 so auszugestalten, dass sie die Frischgasventile 14, 15 so ansteuert, dass sich in einen zwischen den beiden Frischgasventilen 14, 15 befindlichen Volumen ein Unterdruck einstellt, der durch Befüllen mit Abgas aus der Ab- gasrückführanlage 5 mehr oder weniger ausgeglichen werden kann. Das bedeutet, dass mit Hilfe der Frischgasventile 14, 15 zumindest kurzzeitig innerhalb der Frischgasleitung 9 ein Abschnitt geschaffen werden kann, der von der übrigen Frischgasleitung 9 getrennt ist, mehr oder weniger evakuiert ist und mit rückgeführtem Abgas befüllbar ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist das befüllbare Volumen dieses Raums dadurch vergrößert, dass die Frischgasleitung 9 zwischen den Frischgasventilen 14, 15 eine Einleitkammer 26 aufweist. Die Einleitkammer 26 charakterisiert sich dadurch, dass sie einerseits die Einleitstelle 12 aufweist und dass sie andererseits einen Kammerquerschnitt 27 besitzt, der größer ist als die Leitungsquerschnitte 16, 17 der Frischgasleitung 9 stromauf bzw. stromab der Einleitkammer 26. Mit Hilfe einer solchen Einleitkammer 26, die das Volumen zwischen den beiden Frischgasventilen 14, 15 vergrößert, kann die Abgasrückführung gleichmäßiger realisiert werden. Ebenso kann mehr Abgas innerhalb kürzerer Zeit rückgeführt werden, was die Ausnutzung der nur kurzzeitig auftretenden negativen Druckamplituden begünstigt. Die in die Einleitkammer 26 einströmende Abgasmenge lässt sich mit Hilfe der Steuerung 24 durch entsprechende Betätigungen des Rückführventils 20 steuern .In a preferred embodiment, it may be provided to design the controller 24 in such a way that it activates the fresh gas valves 14, 15 in such a way that a negative pressure is established in a volume located between the two fresh gas valves 14, 15. gas recirculation system 5 more or less can be compensated. This means that with the help of the fresh gas valves 14, 15 at least briefly within the fresh gas line 9, a section can be created which is separated from the rest of the fresh gas line 9, more or less evacuated and can be filled with recirculated exhaust gas. In the embodiment shown in FIG. 1, the fillable volume of this space is increased by virtue of the fact that the fresh gas line 9 has an introduction chamber 26 between the fresh gas valves 14, 15. The inlet chamber 26 is characterized in that on the one hand it has the point of introduction 12 and on the other hand has a chamber cross section 27 which is larger than the line cross sections 16, 17 of the fresh gas line 9 upstream or downstream of the inlet chamber 26 Help such an introduction chamber 26, which increases the volume between the two fresh gas valves 14, 15, the exhaust gas recirculation can be realized more uniformly. Likewise, more exhaust gas can be recycled within a shorter time, which favors the utilization of negative pressure amplitudes occurring only for a short time. The amount of exhaust gas flowing into the introduction chamber 26 can be controlled by means of the controller 24 by corresponding actuations of the return valve 20.
Bei der in Fig. 1 gezeigten besonderen Ausführungsform ist in der Einleitkammer 26 ein Leitungskörper 28 angeordnet. Dieser besitzt eine perforierte Wandung 29, z.B. aus einem Lochblech, sowie einen Körperquerschnitt 30. Der Leitungskörper 28 begrenzt im Inneren der Einleitkammer 26 mit Hilfe seiner perforierten Wandung 29 einen Ringraum 31 gegenüber einem Innenraum 32. Während der Innenraum 32 einen vom ersten Frischgasventil 14 zum zweiten Frischgasventil 15 führenden Gaspfad bildet, kommuniziert der Ringraum 31 mit der Einleitstelle 12. Die Einleitkammer 26 kann aufgrund ihres gegenüber den Leitungsquerschnitten 16, 17 erweiterten Kammerquerschnitt 27 einen gewissen Strömungswiderstand für das Frischgas bilden. Mit Hilfe des Leitungskörpers 28 kann dieser Strömungswiderstand für die Frischgasströmung in der Frischgasleitung 9 reduziert werden. Die perforierte Wandung 29 gewährleistet dabei die Zuführung von rückgeführtem Abgas zur Frischgasströmung. Vorzugsweise ist der Leitungskörper 28 so ausgestaltet, dass sein Körperquerschnitt 30 dem jeweiligen Leitungsquerschnitt 16, 17 entspricht. Vorzugsweise sind die beiden Leitungsquerschnitte 16, 17 gleich groß. Der Körperquerschnitt 30 ist dann ebenfalls gleich groß und außerdem konstant.In the particular embodiment shown in Fig. 1, a lead body 28 is disposed in the introduction chamber 26. This has a perforated wall 29, for example of a perforated plate, and a body cross-section 30. The conduit body 28 bounded inside the inlet chamber 26 by means of its perforated wall 29 an annular space 31 against an interior 32. While the interior 32 a from the first fresh gas valve 14 for The second fresh gas valve 15 forms the leading gas path, the annular space 31 communicates with the point of introduction 12. The inlet chamber 26 may form a certain flow resistance for the fresh gas due to its opposite the line cross sections 16, 17 enlarged chamber cross section. With the help of the line body 28, this flow resistance for the fresh gas flow in the fresh gas line 9 can be reduced. The perforated wall 29 ensures the supply of recirculated exhaust gas to the fresh gas flow. Preferably, the line body 28 is configured such that its body cross section 30 corresponds to the respective line cross section 16, 17. Preferably, the two line cross sections 16, 17 are the same size. The body cross section 30 is then also the same size and also constant.
Bei der hier gezeigten, besonderen Ausführungsform umfasst die Frischgasanlage 3 einen Leitungsabschnitt 33, der die Einleitstelle 12 und die beiden Frischgasventile 14, 15 enthält. Dieser Leitungsabschnitt 33 ist als separat herstellbare Einheit ausgestaltet, die insbesondere im Rahmen einer Vormontage komplett montierbar ist. Beispielsweise werden in den Leitungsabschnitt 33 der Leitungskörper 28 und die beiden Frischgasventile 14, 15 eingesetzt bzw. daran angebaut. Der Leitungsabschnitt 33 ist beispielsweise über entsprechende Flansche 34 in die Frischgasanlage 3 bzw. in die übrige Frischgasleitung 9 eingebaut und z.B. über einen entsprechenden Anschlussstutzen 35 im Bereich der Einleitstelle 12 an die Abgasrückführanlage 5 bzw. an deren Rückführleitung 13 angeschlossen.In the particular embodiment shown here, the fresh gas system 3 comprises a line section 33 which contains the inlet point 12 and the two fresh gas valves 14, 15. This line section 33 is configured as a separately producible unit, which is completely assembled, in particular in the context of pre-assembly. For example, in the line section 33 of the line body 28 and the two fresh gas valves 14, 15 used or grown on it. The line section 33 is installed, for example via corresponding flanges 34 in the fresh gas system 3 and in the rest of the fresh gas line 9 and, for example. connected via a corresponding connecting piece 35 in the region of the point of introduction 12 to the exhaust gas recirculation system 5 and at the return line 13.
Der Bereich der Frischgasanlage 3 bzw. der Frischgasleitung 9, in dem sich die Einleitstelle 12 und die beiden Frischgasventile 14, 15 befinden bzw. in dem sich der vorstehend genannte Leitungsabschnitt 33 befindet, ist stromauf von ggf. vorhandenen einzelnen nicht gezeigten Zuführkanälen o- der Saugrohren der Frischgasanlage 3 angeordnet, über die die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 2 mit Frisch- gas versorgt werden. Somit ist hier eine zentrale Abgasrückführung realisiert. The region of the fresh gas system 3 or the fresh gas line 9, in which the discharge point 12 and the two fresh gas valves 14, 15 are located or in which the above-mentioned line section 33 is located upstream of possibly present individual feed channels, not shown Suction pipes of the fresh gas system 3 are arranged, via which the individual cylinders of the internal combustion engine 2 with Frisch- be supplied with gas. Thus, a central exhaust gas recirculation is realized here.

Claims

Ansprüche claims
1. Brennkraftmaschinensystem, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,1. internal combustion engine system, in particular in a motor vehicle,
- mit einer Brennkraftmaschine (2) ,with an internal combustion engine (2),
- mit einer Frischgasanlage (3) zum Zuführen von Frischgas zur Brennkraftmaschine (2),- With a fresh gas system (3) for supplying fresh gas to the internal combustion engine (2),
- mit einer Abgasanlage (4) zum Abführen von Abgas von der Brennkraftmaschine (2),- With an exhaust system (4) for discharging exhaust gas from the internal combustion engine (2),
- mit einer Abgasrückführanlage (5) zum Entnehmen von Abgas aus der Abgasanlage (4) und zum Einleiten des entnommenen Abgases in die Frischgasanlage (3) an einer Einleitstelle- With an exhaust gas recirculation system (5) for removing exhaust gas from the exhaust system (4) and for introducing the exhaust gas removed in the fresh gas system (3) at a discharge point
(12),(12)
- wobei die Frischgasanlage (3) stromauf der Einleitstelle- The fresh gas system (3) upstream of the discharge point
(12) ein erstes Frischgasventil (14) zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts der Frischgasanlage (3) aufweist,(12) has a first fresh gas valve (14) for controlling a flow-through cross section of the fresh gas system (3),
- wobei die Frischgasanlage (3) stromab der Einleitstelle- The fresh gas system (3) downstream of the discharge point
(12) ein zweites Frischgasventil (15) zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts der Frischgasanlage (3) aufweist .(12) has a second fresh gas valve (15) for controlling a flow-through cross-section of the fresh gas system (3).
2. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasrückführanlage (5) ein Rückführventil (20) zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts der Abgasrückführanlage (5) stromauf der Einleitstelle (12) angeordnet ist.2. Internal combustion engine system according to claim 1, characterized a recirculation valve (20) for controlling a flow-through cross section of the exhaust gas recirculation system (5) upstream of the introduction point (12) is arranged in the exhaust gas recirculation system (5).
3. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,3. Internal combustion engine system according to claim 1 or 2, characterized
- dass die Frischgasanlage (3) eine Frischgasleitung (9) aufweist, in der die beiden Frischgasventile (14,15) angeordnet sind und die stromauf des ersten Frischgasventils (14) und stromab des zweiten Frischgasventils (15) jeweils einen Leitungsquerschnitt (16,17) aufweist,- That the fresh gas system (3) has a fresh gas line (9), in which the two fresh gas valves (14,15) are arranged and the upstream of the first fresh gas valve (14) and downstream of the second fresh gas valve (15) each have a line cross-section (16,17 ) having,
- dass die Frischgasleitung (9) zwischen den Frischgasventilen (14,15) eine die Einleitstelle (12) aufweisende Einleitkammer (26) aufweist, deren Kammerquerschnitt (27) größer ist als der jeweilige Leitungsquerschnitt (16,17).- That the fresh gas line (9) between the fresh gas valves (14,15) has a Einleitstelle (12) having inlet chamber (26) whose chamber cross-section (27) is greater than the respective line cross-section (16,17).
4. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einleitkammer (26) ein Leitungskörper (28) angeordnet ist, der in der Einleitkammer (26) mit einer perforierten Wandung (29) einen mit der Einleitstelle (12) kommunizierenden Ringraum (31) gegenüber einem Innenraum (32) begrenzt, der einen vom ersten Frischgasventil (14) zum zweiten Frischgasventil (15) führenden Gaspfad bildet.4. Internal combustion engine system according to claim 3, characterized in that in the inlet chamber (26) a line body (28) is arranged in the inlet chamber (26) with a perforated wall (29) communicating with the discharge point (12) annular space (31 ) relative to an interior space (32) which forms a gas path leading from the first fresh gas valve (14) to the second fresh gas valve (15).
5. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungskörper (28) einen dem jeweiligen Leitungsquerschnitt (16,17) entsprechenden Körperquerschnitt (30) aufweist .5. Internal combustion engine system according to claim 4, characterized the line body (28) has a body cross section (30) corresponding to the respective line cross section (16, 17).
6. Brennkraftmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitungsabschnitt (33) der Frischgasanlage (3) , der die Einleitstelle (12) und die beiden Frischgasventile (14,15) umfasst, als separat herstellbare Einheit ausgestaltet ist, die in die Frischgasanlage (3) eingebaut ist und an die die Abgasrückführanlage (5) angeschlossen ist.6. Internal combustion engine system according to one of claims 1 to 5, characterized in that a line section (33) of the fresh gas system (3), which comprises the discharge point (12) and the two fresh gas valves (14,15) is designed as a separately producible unit, which is installed in the fresh gas system (3) and to which the exhaust gas recirculation system (5) is connected.
7. Brennkraftmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (24) zum Betätigen der Frischgasventile (14,15) vorgesehen ist, die so ausgestaltet ist, dass sie die beiden Frischgasventile (14,15) in Abhängigkeit einer gewünschten Abgasrückführrate zur Reduzierung des Drucks an der Einleitstelle (12) ansteuert.7. Internal combustion engine system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a controller (24) for actuating the fresh gas valves (14,15) is provided, which is designed so that they the two fresh gas valves (14,15) in dependence of desired exhaust gas recirculation rate for reducing the pressure at the discharge point (12) controls.
8. Brennkraftmaschinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (24) so ausgestaltet ist, dass sie zumindest eines der beiden Frischgasventile (14,15) zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas ansteuert. 8. Internal combustion engine system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the controller (24) is designed so that it controls at least one of the two fresh gas valves (14,15) for generating pressure oscillations in the fresh gas.
9. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,9. internal combustion engine system according to claim 8, characterized
- dass die Steuerung (24) so ausgestaltet ist, dass sie beide Frischgasventile (14,15) zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas ansteuert, oder- That the controller (24) is designed so that it controls both fresh gas valves (14,15) for generating pressure oscillations in the fresh gas, or
- dass die Steuerung (24) so ausgestaltet ist, dass sie das eine Frischgasventil (14,15) zur Erzeugung von Druckschwingungen im Frischgas und das andere Frischgasventil (14,15) zur Verstärkung negativer Amplituden der Druckschwingungen im Bereich der Einleitstelle (12) ansteuert.- That the controller (24) is designed so that it controls one fresh gas valve (14,15) for generating pressure oscillations in the fresh gas and the other fresh gas valve (14,15) for amplifying negative amplitudes of the pressure oscillations in the region of the discharge point (12) ,
10. Brennkraftmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffeinspritzan- lage zum Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine (2) . 10. Internal combustion engine system according to one of the preceding claims, characterized by a fuel injection system for supplying fuel to the internal combustion engine (2).
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