Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine (10), von der Abgas zu einer Turbine (16) eines Abgasturboladers (18) geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine (16) an jeweiligen Entnahmestellen (30, 32) Abgas ableitbar und über ein jeweiliges Leitungssystem (34, 36) zu einem Ansaugtrakt (38) für die Verbrennungskraftmaschine (10) führbar ist. Dabei ist es möglich, das in den Ansaugtrakt (38) zu führende Abgas besonders unaufwändig zu kühlen und/oder eine Menge des in den Ansaugtrakt (38) zu führenden Abgases besonders unaufwändig einzustellen. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) eines solchen Kraftwagens, welches es ebenso ermöglicht, das in den Ansaugtrakt (38) zu führende Abgas unaufwändig zu kühlen und/oder die Menge dieses Abgases und unaufwändig einzustellen.

Beschreibung

BESCHREIBUNG :

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.

[0002] Derartige Kraftwagen sowie derartige Verfahren sind aus dem Serienbau von Kraftwagen bekannt, wobei anhand einer in der Fig. 1 dargestellten Prinzipdarstellung im Folgenden eine Antriebseinrichtung für einen solchen Kraftwagen erläutert wird.

[0003] Die Fig. 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10, welche sechs Zylinder 12 aufweist. Von der Verbrennungskraftmaschine 10 wird durch Verbrennungsvorgänge in den Zylindern 12 entstehendes Abgas über entsprechende Leitungen eines Abgastrakts 14 für die Verbrennungskraftmaschine 10 zu einer Turbine 16 eines Abgasturboladers 18 geleitet. Von diesem Abgas wird ein Turbinenrad der Turbine 16 angetrieben. In Strömungsrichtung des Abgases gemäß Richtungspfeilen 20 stromab der Turbine 16 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 in dem Abgastrakt 14 angeordnet, welche einen Oxidationskatalysator 24 sowie einen Dieselpartikeffilter 26 umfasst. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 reinigt das Abgas, bevor es gemäß einem Richtungspfeil 28 in die Umwelt abgelassen wird. Stromab der Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 ist eine Abgasklappe 31 angeordnet, mittels welcher das Abgas in dem Abgastrakt 14 aufstaubar ist.

[0004] In Strömungsrichtung des Abgases wird sowohl stromauf als auch stromab der Turbine 16 an jeweiligen Entnahmestellen 30 und 32 Abgas abgeleitet und über ein jeweiliges Leitungssystem 34 und 36 zu einem Ansaugtrakt 38 geführt. Das Entnehmen des Abgases an der Entnahmestelle 30 geschieht im Rahmen einer sogenannten Niederdruckabgasrückführung, da das Abgas nach der Turbine 16 einen geringeren Druck aufweist als vor der Turbine 16. Über das Leitungssystem 34 wird das Abgas zunächst durch einen Abgasrückführkühler 40 geführt, mittels welchem das Abgas gekühlt wird. Ein Abgasrückführventil 42 dient dazu, eine Menge des an der Entnahmestelle 30 abgeleiteten und zu dem Ansaugtrakt 38 zu führenden Abgases einzustellen. Das an der Entnahmestelle 30 abgeleitete Abgas wird an einer Einleitstelle 43 in den Ansaugtrakt 38 eingeleitet; diese Einleitstelle 43 ist in Strömungsrichtung einer von der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß einem Richtungspfeil 44 angesaugten Luft stromab eines Luftfilters 46 sowie eines Heißfilmluftmassenmessers 48 des Ansaugtrakts 38 angeordnet; außerdem ist sie stromauf eines Verdichters 50 des Abgasturboladers 18 angeordnet. Der Luftfilter 46 reinigt die angesaugte Luft, und der Heißfilmluftmassenmesser 48 misst die Masse der angesaugten Luft. Die angesaugte Luft wird von dem abgeleiteten Abgas beaufschlagt, so dass dies ein Luft-/Abgasgemisch ergibt, welches von dem Verdichter 50 verdichtet und dadurch erwärmt wird. Stromab des Verdichters 50 ist ein Ladeluftkühler 52 angeordnet, welcher das durch die Verdichtung erwärmte Luft-/Abgasgemisch kühlt.

[0005] Ferner ist in dem Ansaugtrakt 38 eine Drosselklappe 54 angeordnet. Ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Ottomotor ausgebildet, so dient die Drosselklappe 54 dazu, zur Darstellung eines gewünschten Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine 10 eine Menge der von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugten Luft einzustellen. Ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Dieselmotor ausgebildet, so dient die Drosselklappe 54 dazu, ein bestimmtes Druckgefälle bereitzustellen, um somit eine gewünschte, insbesondere hohe, Menge von rückzuführenden Abgas bereitstellen zu können.

[0006] Auch das an der Entnahmestelle 32 abgeleitete Abgas wird über ein Abgasrückführventil 56 und einen Abgasrückführkühler 58 zu dem Ansaugtrakt 38 geleitet. Mittels des Abgastückführventils 56 ist die Menge des an der Entnahmestelle 32 abzuleitenden Abgases einstellbar, während mittels des Abgasrückführkühlers 58 das abgeleitete Abgas gekühlt wird.

[0007] Im Leitungssystem 36 ist darüber hinaus eine Umgehungseinrichtung 60 angeordnet, über die der Abgasrückführkühler 58 zumindest von einer Teilmenge des an der Entnahmestelle 32 abgeleiteten Abgases umgangen werden kann, ohne dass diese Teilmenge vom Abgasrückfilhrkühler 58 gekühlt wird. Zur Einstellung einer Menge des Abgases, welche den Abgasrückführkühler 58 durchströmt oder diesen umgeht, umfasst die Umgehungseinrichtung 60 eine Ventileinrichtung 62. in den Ansaugtrakt 38 wird das an der Entnahmestelle 32 abgeleitete Abgas an einer Einleitstelle 63, welche in Strömungsrichtung der angesaugten Luft stromab des Verdichters 50 angeordnet ist.

[0008] Die Abgasrückführventile 42 und 56 sowie die Abgasrückführkühler 40 und 58, verursachen hohe Kosten, was einerseits durch hohe Bauteilkosten und andererseits durch einen hohen Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand bedingt ist. Vorteile einer Führung des Abgases zu dem Ansaugtrakt 38 ist, dass sich dadurch die schädlichen Emissionen, insbesondere die Partikel-und Stickoxidemissionen, der Verbrennungskraftmaschine reduzieren lassen.

[0009] Die DE 10 2005 052 496 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, bei welcher Abgas zu einem Ansaugtrakt für die Brennkraftmaschine geführt wird, welches in einem Abgastrakt für die Brennkraftmaschine abgeleitet wird. Das Abgas wird dabei an einer Entnahmestelle abgeleitet, welche in Strömungsrichtung des Abgases vor einer Turbine eines Abgasturboladers für die Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das abgeleitete Abgas kann durch einen Abgasrückführkühler strömen und dadurch gekühlt werden. Eine Menge des zu dem Ansaugtrakt zu führenden Abgases ist mittels einer Ventileinrichtung einstellbar.

[0010] Aus der DE 10 2006 010 247 A1 ist ein Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher Abgas der Brennkraftmaschine von einem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt geführt wird, wobei dieses Abgas mittels einer Kühleinrichtung kühlbar ist.

[0011] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine emissionsarm betreibbar ist und die Kosten für das Verfahren sowie für den Kraftwagen gering gehalten werden.

[0012] Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.

[0013] Bei einem solchen Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine, von welcher Abgas (über entsprechende Leitungen eines Abgastrakts für die Verbrennungskraftmaschine) zu einer Turbine eines Abgasturboladers geleitet wird, ist in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine an jeweiligen Entnahmestellen Abgas ableitbar und über ein jeweiliges Leitungssystem zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine führbar. Das Abgas wird in den Ansaugtrakt eingeleitet, wodurch eine von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte und den Ansaugtrakt durchströmende Luft mit dem Abgas beaufschlagt wird. Eine so dargestellte Abgasrückführung hält die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Partikel- und Stickoxidemissionen während eines verbrennungsmotorischen Betriebs gering. Da zwei Entnahmestellen zum Ableiten des Abgases gegeben sind, kann eine besonders hohe Menge an Abgas zu dem Ansaugtrakt geführt werden. Dadurch kommt es zu besonders geringen schädlichen Emissionen, insbesondere Partikel- und Stickoxid-Emissionen, der Verbrennungskraftmaschine. Durch die Anordnung der Entnahmestellen sowohl vor als auch nach der Turbine kann das Abgas über unterschiedliche Druckgefälle zu dem Ansaugtrakt geführt werden. Somit ist die Menge des zu dem Ansaugtrakt zu führenden Abgases sehr flexibel einstellbar und kann auf unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine abgestimmt und daran angepasst werden.

[0014] Erfindungsgemäß ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Leitungssysteme so ausgebildet sind, dass eine gemeinsame, insbesondere lediglich eine einzige gemeinsame, Kühleinrichtung zur Kühlung sowohl des vor der Turbine als auch des hinter der Turbine abgeleiteten Abgases dient. Obwohl zwei Entnahmestellen zum Ableiten des Abgases existieren, ist lediglich eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Abgases vorgesehen. Dies führt zu einer geringen Teileanzahl, zu einem geringen Gewicht sowie insbesondere zu niedrigen Kosten einer Abgasrückführeinrichtung des Kraftwagens.

[0015] Im Vergleich zu herkömmlichen Abgasrückführeinrichtungen mit einer Kühleinrichtung je Entnahmestelle entfällt somit eine Kühleinrichtung. Dies führt auch dazu, dass ein gegebenenfalls notwendiger zusätzlicher Regelungsaufwand entfällt. Das Entfallen schafft, was den geringen Kosten ebenso zuträglich ist. Darüber hinaus schafft der Entfall zusätzlichen Bauraum, wodurch Package-Probleme insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum des Kraftwagens vermieden oder gelöst werden.

[0016] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein solcher Kraftwagen bereitgestellt, bei dem die Leitungssysteme so ausgebildet sind, dass eine gemeinsame, insbesondere lediglich eine einzige gemeinsame, Ventileinrichtung zur Einstellung einer Menge sowohl des vor der Turbine als auch des hinter der Turbine abgeleiteten Abgases dient. Auch dies führt dazu, dass der Kraftwagen eine geringe Teileanzahl, ein geringes Gewicht sowie geringe Kosten aufweist. Im Vergleich zu herkömmlichen Abgasrückführeinrichtungen mit zwei Entnahmestellen entfällt eine Ventileinrichtung, was sowohl die Bauteilkosten als auch den Regelungsaufwand gering hält. Insbesondere die Regelung oder Steuerung einer solchen Ventileinrichtung, mittels welcher die Menge des zum Ansaugtrakt führbaren Abgases einstellbar ist, stellt einen hohen Aufwand dar, da die Menge des Abgases präzise eingestellt und an unterschiedliche Betriebspunkte im Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden muss zur Darstellung eines kraftstoffverbrauchs-und emissionsarmen Betriebs.

[0017] Besonders vorteilhaft ist, wenn die Ausführungsform des Kraftwagens mit der gemeinsamen Kühlereinrichtung mit der Ausführungsform des Kraftwagens mit der gemeinsamen Ventileinrichtung kombiniert wird. Daraus resultieren sehr geringe Kosten des Kraftwagens, da lediglich eine Kühleinrichtung zur Kühlung sowie lediglich eine Ventileinrichtung zur Einstellung der Menge des zu dem Ansaugtrakt zu führenden Abgases vorgesehen sind.

[0018] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kraftwagen eine Umgehungseinrichtung, mittels welcher die gemeinsame Kühleinrichtung zumindest von einem Teil des abgeleiteten Abgases umgehbar ist. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Kühlung des abgeleiteten Abgases mittels der Kühleinrichtung, so dass die Temperatur des Abgases an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine anpassbar ist. Ebenso können durch das Umgehen der Kühleinrichtung durch das Abgas entstehende Strömungsverluste vermieden werden, so dass das Abgas auf sehr effiziente Art und Weise zu dem Ansaugtrakt rückführbar und in diesen einleitbar ist.

[0019] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine erste, mit der ersten Entnahmestelle fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung des entsprechenden Leitungssystems mit einer zweiten, mit der zweiten Entnahmestelle fluidisch verbundenen und zur Rückführung des Abgases bereitgestellten Abgasrückführleitung des entsprechenden Leitungssystems stromab der Entnahmestellen zu einer gemeinsamen und zur Rückführung des Abgases bereitgestellten Abgasrückführleitung fluidisch miteinander kommunizierend zusammen geführt. Das bedeutet, dass die Leitungssysteme zumindest abschnittsweise zu einem gemeinsamen Leitungssystem zusammengeführt sind. Dies hält den Aufwand, die Teileanzahl und damit die Kosten für das Leitungssystem und damit für den gesamten Kraftwagen sehr gering. Ebenso weist das gemeinsame Leitungssystem einen geringen Bauraumbedarf auf.

[0020] Dabei sind die erste und die zweite Abgasrückführleitung bevorzugt über eine Ventileinrichtung, insbesondere über ein 3/2-Ventil zu der gemeinsamen Abgasrückführleitung zusammengeführt. Bei dieser Ventileinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine schaltbare, insbesondere steuer- oder regelbare Ventileinrichtung. Diese Ventileinrichtung ermöglicht es beispielsweise, der gemeinsamen Abgasrückführleitung lediglich das Abgas zuzuführen, welches an der hinter der Turbine angeordneten Entnahmestelle abgeleitet wird, zuzuführen. Dazu ist die Ventileinrichtung in eine bestimmte Stellung schaltbar. Ebenso ist es möglich, dass der gemeinsamen Abgasrückführleitung mittels der Ventileinrichtung in einer weiteren Stellung dieser lediglich das Abgas zugeführt wird, welches an der vor der Turbine angeordneten Entnahmestelle abgeleitet wird. Eine weitere Möglichkeit ist, der gemeinsamen Abgasrückführleitung sowohl zumindest eine Teilmenge des an der vor der Turbine angeordneten Entnahmestelle abgeleiteten Abgas sowie zumindest eine Teilmenge des an der hinter der Turbine angeordneten Entnahmestelle abgeleiteten Abgas zuzuführen, so dass an den jeweiligen Entnahmestellen abgeleitetes Abgas in der gemeinsamen Abgasrückführleitung gemischt wird. Dadurch ist ein weiterer Freiheitsgrad geschaffen, die Temperatur sowie die Menge des zu dem Ansaugtrakt zu führenden Abgases sowie ein gewünschtes Druckgefälle zur Führung des Abgases zum Ansaugtrakt einzustellen.

[0021] Zur besonders flexiblen Einstellung der Menge und/oder der Temperatur des zu dem Ansaugtrakt zu führenden Abgases und um somit die Menge und/oder die Temperatur sehr flexibel an unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine wird folgende Maßnahme getroffen: Es sind zwei Einleitstellen gegeben, an welchen sowohl das vor als auch das hinter der Turbine abgeleitete Abgas in den Ansaugtrakt einleitbar ist. Eine erste dieser Einleitstellen ist in Strömungsrichtung der von der Verbrennungskraftmaschine angesaugten und durch den Ansaugtrakt strömenden Luft stromauf eines in dem Ansaugtrakt angeordneten und von der Turbine antreibbaren Verdichters des Abgasturboladers angeordnet. Die zweite dieser Einleitstellen ist stromab des Verdichters angeordnet.

[0022] Der Verdichter verdichtet die von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft, so dass stromab des Verdichters ein höheres Druckniveau herrscht als stromauf des Verdichters. Um die verdichtete oder unverdichtete Luft an der entsprechenden Einleitstelle mit dem rückgeführten Abgas zu beaufschlagen, ist es erforderlich, dass das an der entsprechenden Einleitstelle in den Ansaugtrakt einzuleitende Abgas ein höheres Druckniveau aufweist als die Luft an dieser Einleitstelle. Entsprechend einer jeweiligen Druckdifferenz zwischen dem einzuleitenden Abgas und der verdichteten oder unverdichteten Luft wird die Luft mit einer bestimmten Menge.von Abgas beaufschlagt. Mit anderen Worten hängt es von dem Betrag des Drucks der Luft und dem Betrag des Drucks des Abgases ab, mit welcher Menge an Abgas die Luft beaufschlagt wird. Diese Ausführungsform schafft damit eine große Flexibilität, die verdichtete und/oder unverdichtete Luft mit Abgas zu beaufschlagen und somit einen sehr effizienten und emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren.

[0023] Dieses Druckgefälle ist beispielsweise darüber hinaus durch eine Abgasklappe in dem Abgastrakt und/oder eine Drosselklappe in dem Ansaugtrakt beeinflussbar und einstellbar. Die Abgasklappe ist dabei beispielsweise stromab der Turbine angeordnet und dient dazu, einen Strömungsquerschnitt einer entsprechenden Verrohrung zu verengen oder demgegenüber freizugeben, so dass das Abgas in der Verrohrung aufgestaut und ein höherer Abgasgegendruck eingestellt wird, aus welchem ein hohes Druckgefälle resultiert. Dies schafft eine weitere Möglichkeit, eine besonders hohe Menge von Abgas zu dem Ansaugtrakt zu führen.

[0024] Dementsprechend kann auch mit der Drosselklappe in dem Ansaugtrakt, die beispielsweise in Strömungsrichtung der Luft stromab des Verdichters angeordnet ist, durch Verengen oder Freigeben eines Strömungsquerschnitts einer entsprechenden Verrohrung die angesaugte Luft mehr oder weniger aufgestaut werden, um somit ein höheres oder geringeres Druckgefälle zur Einstellung der Menge von rückzuführendem Abgas einzustellen. Dazu sind zumindest nahezu beliebige Mengen von Abgas und beliebige Abgasrückführraten in zumindest nahezu allen Lastbereichen und in dem zumindest nahezu gesamten Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine einstellbar, was dem emissionsarmen, effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zugute kommt.

[0025] Um Gewicht, Kosten und Bauraum einzusparen, kann dabei vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass sich die gemeinsame und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleistung stromauf einer Einleitstelle in eine erste, mit der ersten Einleitstelle fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführungsleitung und in eine zweite, mit der zweiten Einleitstelle fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführungsleitung verzweigt. Das rückzuführende Abgas strömt somit zunächst durch die gemeinsame Abgasrückführleitung und wird dann durch die sich verzweigende, gemeinsame Abgasrückführleitung aufgeteilt, um an der entsprechenden Einleitstelle in den Ansaugtrakt eingeleitet werden zu können.

[0026] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verzweigt sich die gemeinsame und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung über eine Ventileinrichtung, insbesondere ein 3/2-Ventil in die erste und die zweite mit den jeweiligen Einleitstellen verbundene Abgasrückführleitung. Durch eine solche, insbesondere schaltbare und steuer- bzw. regelbare Ventileinrichtung ist eine weitere Möglichkeit geschaffen, das zu dem Ansaugtrakt zu führende Abgas lediglich der ersten Einleitstelle oder lediglich der zweiten Einleitstelle zuzuteilen. Ebenso möglich ist, einem bestimmten Teil des rückzuführenden Abgases der ersten Einleitstelle und einem weiteren Teil des rückzuführenden Abgases der zweiten Einleitstelle zuzuteilen. Dadurch ist ein weiterer Freiheitsgrad geschaffen, die Menge des Abgases, mit der die angesaugte Luft zu beaufschlagen ist, und damit die Abgasrückführrate auf einen gewünschten Wert einzustellen und somit die Verbrennungskraftmaschine effizient und verbrauchsarm zu betreiben.

[0027] Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine zu einer Turbine eines Abgasturboladers geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine an jeweiligen Entnahmestellen Abgas abgeleitet und zu einem Ansaugtrakt für die Verbrennungskraftmaschine über ein jeweiliges Leitungssystem geführt wird.

[0028] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sowohl das vor als auch das hinter der Turbine abgeleitete Abgas mittels einer gemeinsamen Kühleinrichtung gekühlt wird und/oder eine Menge sowohl des vor der Turbine als auch des hinter der Turbine abgeleiteten Abgases mittels einer gemeinsamen Ventileinrichtung eingestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit trotz der beiden Entnahmestellen lediglich eine Kühleinrichtung und/oder lediglich eine Ventileinrichtung zur Kühlung bzw. zum Einstellen der Menge des zu dem Ansaugtrakt zuführenden Abgases vorgesehen. Dies hält die Teileanzahl sowie das Gewicht eines Kraftwagens, dessen Verbrennungskraftmaschine derartig betrieben wird, gering.

[0029] Ebenso ist das Verfahren hinsichtlich des Steuerungs- bzw. Regelungsaufwands unaufwändig durchzuführen, da lediglich eine Ventileinrichtung zu steuern bzw. zu regeln ist. Bei dem Verfahren ist es nicht nötig, zwei Ventileinrichtungen gleichzeitig zu regeln und aufeinander abzustimmen. Dieser geringe Regelaufwand führt zu niedrigen Kosten zur Durchführung des Verfahrens. Nichtsdestotrotz erlaubt es das Verfahren, die Menge sowie die Temperatur des rückzuführenden Abgases sehr flexibel auf unterschiedliche Betriebspunkte im Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine anzupassen und somit einen effizienten und emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftwagen sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen.

[0030] Weitere Vorteil, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

[0031] Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebseinrichtung mit einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, von welcher Abgas zu einer Turbine eines Abgasturboladers geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine Abgas abgeleitet und zu einem Ansaugtrakt für die Verbrennungskraftmaschine geführt wird gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, gemäß Fig. 1, bei welcher lediglich ein Abgasrückführventil und ein Abgasrückführkühler vorgesehen ist, um das in den Ansaugtrakt zu führende Abgas zu kühlen bzw. eine Menge dieses Abgases einzustellen.

[0032] In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.

[0033] Die Fig. 2 zeigt die Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Kraftwagen, von welcher Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 über entsprechende Leitungen des Abgastrakts 14 zu der Turbine 16 des Abgasturboladers 18 geleitet wird. Die Turbine 16 ist als Turbine mit variabler Turbinengeometrie ausgebildet und wird von dem zu ihr geleiteten Abgas angetrieben. Die Turbine 16 treibt den in dem Ansaugtrakt 38 angeordneten Verdichter 50 des Abgasturboladers 18 an, welcher die von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft verdichtet.

[0034] In Strömungsrichtung des Abgases gemäß den Richtungspfeilen 20 wird vor der Turbine 16 an der Entnahmestelle 32 und hinter der Turbine 16 sowie hinter der Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 an der Entnahmestelle 30 Abgas abgeleitet und zunächst über die Leitungssysteme 34 und 36 zu dem Ansaugtrakt 38 geführt. Im Unterschied zu Fig. 1 ist nun in Strömungsrichtung des entsprechenden, rückzuführenden Abgases gemäß Richtungspfeilen 62 stromauf der Entnahmestellen 30 und 32 eine erste Abgasrückführleitung 66 mit einer zweiten Abgasrückführleitung 68 an einer Koppelstelle 70 über ein 3/2-Ventil 72 zusammengeführt. Die erste Abgasrückführleitung 66 ist dabei mit der ersten Entnahmestelle 32 verbunden, während die zweite Abgasrückführleitung 68 mit der zweiten Entnahmestelle 30 verbunden ist.

[0035] Mittels des schaltbaren und gegebenenfalls elektrisch betätigbaren 3/2-Ventils 72 kann der Abgasrückführleitung 74 lediglich Abgas aus der Abgasrückführleitung 68 oder lediglich Abgas aus der Abgasrückführleitung 66 zugeführt werden. Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass die Abgasrückführleitung 74 sowohl eine bestimmte Menge von Abgas aus der Abgasrückführleitung 68 sowie eine bestimmte Menge aus der Abgasrückführleitung 66 zugeführt wird.

[0036] Dieses Zusammenführen der Abgasrückführleitungen 66 und 68 erlaubt es, lediglich einen Abgasrückführkühler 40' zur Kühlung des zu dem Ansaugtrakt 38 zu führenden Abgases sowie lediglich ein Abgasrückführventil 42' zur Einstellung einer Menge des rückzuführenden Abgases einzusetzen. Es sind nicht mehr zwei Abgasrückführkühler 40 und 58 und nicht mehr zwei Abgasrückführventile 42 und 56 vonnöten, was den Bauraumbedarf sowie den Regelungsaufwand und damit die Kosten zur Rückführung des Abgases von dem Abgastrakt 14 zu dem Ansaugtrakt 38 sehr gering hält.

[0037] Die gemeinsame Abgasrückführleitung 74 verzweigt sich in Strömungsrichtung des rückzuführenden Abgases gemäß einem Richtungspfeil 76 stromauf der Einleitstellen 42 und 63 in eine erste, mit der ersten Einleitstelle 43 verbundene zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung 78 und eine zweite, mit der zweiten Einleitstelle 63 fluidisch verbunden und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung 80. die Abgasrückführleitung 74 verzweigt sich dabei über ein schaltbares und gegebenenfalls elektrisch betätigbares 312-Ventil 82. Das 3/2-Ventil 82 ermöglicht es analog zu dem 312-Ventil 72, das die Abgasrückführleitung 74 durchströmende Abgas entweder ausschließlich der Abgasrückführleitung 78 oder ausschließlich der Abgasrückführleitung 80 zuzuleiten. Ebenso möglich ist es zumindest eine Teilmenge des die Abgasrückführleitung 74 durchströmenden Abgases der Abgasrückführleitung 78 zuzuleiten und zumindest eine Teilmenge des die Abgasrückführleitung 74 durchströmenden Abgases in die Abgasrückführleitung 80 zuzuleiten. Daraus ergibt sich eine hohe Flexibilität, trotz der gemeinsamen Abgasrückführleitung 74 das rückzuführende Abgas bedarfsgerecht und zumindest teilweise dem Ansaugtrakt 38 an der Einleitstelle 43 und/oder an der Einleitstelle 63 zuzuführen. Dadurch kann sowohl die Menge als auch die Temperatur des Abgases, mit welcher die angesaugte Luft beaufschlagt werden soll, bedarfsgerecht einzustellen und zumindest nahezu an alle Betriebspunkte in zumindest nahezu allen Last-und Drehzahlbereichen der Verbrennungskraftmaschine 10 anzupassen.

[0038] Diese flexible Einstellung von Abgasrückführraten wird weiterhin durch die optional an dem Abgastrakt 14 angeordnete Abgasklappe 31 sowie die in dem Ansaugtrakt 38 angeordnete Drosselklappe 54 verbessert, welchen ein Druckgefälle zwischen dem rückzuführenden Abgas und der angesaugten Luft einstellbar ist, indem das Abgas und/oder die Luft in entsprechenden Verrohrungen mehr oder weniger aufgestaut wird.

Ansprüche

1. Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine (10), von der Abgas zu einer Turbine (16) eines Abgasturboladers (18) geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine an jeweiligen Entnahmestellen (30, 32) Abgas ableitbar und über ein jeweiliges Leitungssystem (34, 36) zu einem Ansaugtrakt (38) für die Verbrennungskraftmaschine (10) führbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungssysteme (34, 36) so ausgebildet sind, dass eine gemeinsame Kühleinrichtung (40, 40', 58) zur Kühlung sowohl des vor der Turbine (16) als auch des hinter der Turbine (16) abgeleiteten Abgases dient.

2. Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine (10), von der Abgas zu einer Turbine (16) eines Abgasturboladers (18) geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine (16) an jeweiligen Entnahmestellen (30, 32) Abgas ableitbar und zu einem Ansaugtrakt (38) für die Verbrennungskraftmaschine (10) über ein jeweiliges Leitungssystem (34, 36) führbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungssysteme (34, 36) so ausgebildet sind, dass eine gemeinsame Ventileinrichtung (42, 42', 56) zur Einstellung einer Menge sowohl des vor der Turbine (16) als auch des hinter der Turbine (16) abgeleiteten Abgases dient.

3. Kraftwagen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungssysteme (34, 36) so ausgebildet sind, dass eine gemeinsame Kühleinrichtung (40, 40', 58) zur Kühlung sowohl des vor der Turbine (18) als auch des hinter der Turbine (18) abgeleiteten Abgases dient.

4. Kraftwagen nach einem der Ansprüche 1 oder 3,
gekennzeichnet durch
eine Umgehungseinrichtung (60), mittels welcher die gemeinsame Kühleinrichtung (40, 40', 58) zumindest von einer Teilmenge des abgeleiteten Abgases umgehbar ist.

5. Kraftwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine erste, mit der ersten Entnahmestelle (32) fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung (66) des entsprechenden Leitungssystems (36) mit einer zweiten, mit der zweiten Entnahmestelle (30) fluidisch verbundenen und zur Rückführung des Abgases bereitgestellten Abgasrückführleitung (68) des entsprechenden Leitungssystems (34) stromab der Entnahmestellen (30, 32) zu einer gemeinsamen und zur Rückführung des Abgases bereitgestellten Abgasrückführleitung (74) fluidisch miteinander kommunizierend zusammengeführt ist.

6. Kraftwagen nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und die zweite Abgasrückführleitung (66, 68) über eine Ventileinrichtung (72), insbesondere ein 312-Ventil (72), zu der gemeinsamen und zur Rückführung des Abgases bereitgestellten Abgasrückführleitung (74) zusammengeführt sind.

7. Kraftwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl das vor als auch das hinter der Turbine (16) abgeleitete Abgas an einer ersten, in Strömungsrichtung von von der Verbrennungskraftmaschine (10) angesaugter Luft stromauf eines in dem Ansaugtrakt (38) angeordneten Verdichters (50) des Abgasturboladers (18) angeordneten Einleitstelle (42) in den Ansaugtrakt (38) und/oder an einer zweiten, stromab des Verdichters (50) angeordneten Einleitstelle (63) in den Ansaugtrakt (38) führbar ist.

8. Kraftwagen nach Anspruch 7 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 6 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die gemeinsame und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung (74) stromauf der Einleitstellen (42, 63) in eine erste, mit der ersten Einleitstelle (42) fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung (78) und in eine zweite, mit der zweiten Einleitstelle (63) fluidisch verbundene und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung (80) verzweigt.

9. Kraftwagen nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die gemeinsame und zur Rückführung des Abgases bereitgestellte Abgasrückführleitung (74) über eine Ventileinrichtung (82), insbesondere ein 3/2-Ventil (82), in die erste und zweite Abgasrückführleitung (78, 80) verzweigt.

10. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10), bei
welchem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) zu einer Turbine (16) eines Abgasturboladers (18) geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Abgases sowohl vor als auch hinter der Turbine (16) an jeweiligen Entnahmestellen (30, 32) Abgas abgeleitet und zu einem Ansaugtrakt (38) für die Verbrennungskraftmaschine (10) über ein jeweiliges Leitungssystem (34, 36) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl das vor der Turbine (16) als auch das hinter der Turbine (16) abgeleitete Abgas mittels einer gemeinsamen Kühleinrichtung (40, 40', 58) gekühlt wird und/oder eine Menge sowohl des vor der Turbine (16) als auch des hinter der Turbine (16) abgeleiteten Abgases mittels einer gemeinsamen Ventileinrichtung (42, 42', 56) eingestellt wird.

Zeichnung