Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Ansprüch 1.

Abgas kann zu der Einlassseite eines aufgeladenen Motors im wesentlichen auf zwei unterschiedliche Arten zurückgeführt werden, die jeweils unterschiedliche Vorteile und Nachteile besitzen, nämlich vor und nach dem Kompressor. Das technisch einfachste Verfahren würde sein, die Rückführleitung mit der Saugseite des Kompressors zu verbinden, jedoch muss in diesem Fall das Abgas durch den Kompressor und dann durch den Ladeluftkühler, der üblicherweise vorhanden ist, passieren. Ein signifikanter Nachteil hiervon ist allerdings, dass all die Bauteile mit der Zeit mit schädlichem Ruß von dem Abgas beschichtet würden. Dieser Nachteil kann vermieden werden durch Einführen des Abgases stromabwärts der Bauteile, jedoch falls eine Turboeinheit mit der gewünschten hohen Effizienz verwendet wird, wird der Ladeluftdruck höher sein als der Abgasdruck innerhalb des normalen Betriebsdrehzahlbereichs des Motors, was bedeutet, dass eine Art von Pumpvorrichtung gewünscht ist, welche den Abgasdruck auf einen Pegel oberhalb des Ladeluftdrucks anhebt. Ein aufgeladener Motor mit einer Abgaspumpe in der Form einer Ausstoßpumpe ist durch SE-A- 9301093-2 bekannt.

EP-A-0 596 855 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die eine Kommunikation einschließlich eines EGR-Ventils zwischen Einlassseite einer abgasbetriebenen Turbine und der Druckseite eines Kompressors in einer Einlassluftleitung besitzt. Durch diese Kommunikation kann Abgas von der Motorabgasseite zu der Einlassseite zurückgeführt werden, jedoch nur während Fahrzuständen mit hoher Belastung, wenn der Abgasdruck höher ist als der Ladeluftdruck.

DE-A-33 39 592 offenbart eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die eine Kommunikation zwischen einer Abgasleitung auf der Einlassseite einer abgasbetriebenen Turbine und einer Einlassluftleitung auf der Druckseite eines Kompressors besitzt. Anstatt das EGR-Ventil in der Kommunikation anzuordnen, ist das Ventil derart in der Abgasleitung angeordnet, dass wenn das Ventil offen ist, um Abgasrückführung zu der Einlassseite zu ermöglichen, der Abgasstrom zu der Turbine gleichzeitig begrenzt ist, wodurch die Turbinengeschwindigkeit und der Ladeluftdruck vermindert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist allgemein eine aufgeladene Brennkraftmaschine des einleitend beschriebenen Typs bereitzustellen, welche ein Rückführen des Abgases zu der Einlassseite stromabwärts des Kompressors innerhalb des normalen Betriebsdrehzahlbereichs des Motors ermöglicht, ohne eine Abgaspumpe zu erfordern, Dies wird gemäß der Erfindung mittels einer aufgeladenen Brennkraftmaschine erzielt, welche die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 besitzt.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung der Maschine gemäß der Erfindung ist die Turboeinheit mit der Motorkurbelwelle über ein Untersetzungsgetriebe und ein kontinuierlich variables Getriebe verbunden. Der Verlust, der beim Wiederverteilen der Drücke entsteht, kann somit wiedergewonnen werden, so dass das Endergebnis ein Nettogewinn sein wird, trotz der Erhöhung in dem Abgasdruck auf der Einlassseite der Turboeinheit. Ein Motor mit diesen kennzeichnenden Merkmalen erfüllt somit drei wichtige Bedingungen. Durch Kombinieren des Einstellens des Grades der Öffnung der Ventile zu der Motoreinlassseite mit einer geeigneten Einstellung der Drehzahl des Kompressors mit Hilfe des kontinuierlich variablen Getriebes, können sowohl der Abgasanteil als auch die Luftmenge auf der Einlassseite frei geregelt werden an jedem Punkt der Betriebskurve des Motors, während gleichzeitig die Verbundanordnung eine Abgasrückführung ohne jeglichen Effizienzverlust ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf in der begleitenden Zeichnung gezeigte Beispiele beschrieben, wobei die Figur schematisch eine Ausführungsform einer Motoranordnung mit einem Sechszylinderverbrennungsmotor zeigt.

Der Motor 1 in der Figur kann ein Viertaktdieselmotor sein. Sie zeigt eine Turbokompressoreinheit, allgemein mit 2 bezeichnet, welche eine Turboeinheit 3 und eine Kompressoreinheit 4 aufweist. Die Turboeinheit 3 ist auf ihrer Saugseite 5 mit einer Abgasleitung 6 verbunden, die ein einstellbares Dreiwegeabgasrückführventil 7 einschließt, mit welchem eine Abgasleitung 8 ebenso verbunden ist. Die Leitung 8 ist über einen Abgaskühler 9 mit dem Motoreinlasskrümmer (nicht gezeigt) verbunden. Der Auslass 10 von der Turboeinheit ist mit einem Abgasrohr 11 verbunden. Der Kompressor 4 ist auf seiner Einlassseite 12 über eine Leitung 13 mit einem Einlassfilter (nicht gezeigt) und auf seine Auslassseite 14 über eine Leitung 15 mit einem Ladeluftkühler 16 zu dem Motoreinlasskrümmer verbunden. Wie in der Figur zu sehen ist, ist die Leitung 8 mit der Motorladeluftseite stromabwärts des Ladeluftkühlers 16 verbunden, was zusätzlich zur Vermeidung von Rußablagerungen in dem Kühler vorteilhaft im Hinblick auf die Funktion infolge der Tatsache ist, dass es einen Druckabfall über den Kühler gibt.

Die Turbokompressoreinheit 2 besitzt eine Drehwelle 17, die über ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe 18 mit einem kontinuierlich variablen Getriebe (CVT - continuously variable transmission) 19 und über ein Niedergeschwindigkeitsgetriebe 20 mit der Motorkurbelwelle 21 gekoppelt ist. In der Bauteilkette von der Drehwelle 17 zu der Kurbelwelle 21 kann eine Kupplung und/oder ein Torsionsdämpfer eingeschlossen sein, durch welche die Antriebsverbindung zwischen der Drehwelle 17 und der Kurbelwelle 21 unterbrochen werden kann. In dem Hochgeschwindigkeitsgetriebe 18 ist eine erste Drehzahlreduktion von der Betriebsdrehzahl der Turboeinheit von näherungsweise 100.000 U/min herunter zu der CVT- Betriebsdrehzahl von etwa 10.000 U/min vorgesehen. In dem Niedergeschwindigkeitsgetriebe 20 wird die Drehzahl weiter zu der Betriebsdrehzahl der Kurbelwelle von etwa 2.000 U/min vermindert.

Das Getriebeverhältnis in dem CVT 19 und der Öffnungsgrad des Ventils 7 zu der Leitung 8 wird durch eine elektronische Regeleinheit 22 geregelt, die einen Mikroprozessor enthält, in welchem die Menge zurückgeführten Abgases und die Menge von Luft für jeden Betriebspunkt innerhalb des normalen Betriebsdrehzahlbereichs des Motors programmiert ist, was einfach ausgedrückt werden kann als Drehzahlbereich vom maximalen Motordrehmoment zur maximalen Motorleistung. Die Turboeinheit 3 und die Kompressoreinheit 4 sind darüber hinaus in Bezug zueinander und zu dem Motor derart dimensioniert, dass der Druck in der Abgasleitung 6 stets höher ist als der Druck in der Ladeluftleitung 15 innerhalb des normalen Motorbetriebsbereichs. Je geringer die Druckdifferenz ist, desto mehr muss das Ventil 7 zu der Leitung 8 offen sein, um eine vorgegebene Abgasmenge bereitzustellen. Die Luftmenge wird durch die Kompressordrehzahl geregelt, welche durch das CVT reguliert wird. Die Regeleinheit 22, welche dies regelt, kann die elektronische Regeleinheit sein, die in den meisten modernen Motoren vorhanden ist und die alle Motorfunktionen in Abhängigkeit von Fahrzeugmotordaten regelt, welche in die Regeleinheit von Sensoren eingegeben werden, die an sich bekannt sind und hier nicht im Detail gezeigt sind.

Die Erfindung wurde oben unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform, die ein Getriebe mit einen kontinuierlich variablen Getriebeverhältnis, d. h. des Typs, der üblicherweise als CVT bezeichnet wird, beschrieben. Innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung können ebenso Festgetriebeübersetzungen verwendet werden, in welchen das Getriebeverhältnis stufenweise variiert werden kann, oder Hydraulikgetriebe, elektrische Getriebe oder andere Arten von Getrieben mit variablen Getriebeverhältnissen.