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DE10394086T5 - Arrangement and method for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine - Google Patents

Arrangement and method for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine Download PDF

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Publication number
DE10394086T5
DE10394086T5 DE10394086T DE10394086T DE10394086T5 DE 10394086 T5 DE10394086 T5 DE 10394086T5 DE 10394086 T DE10394086 T DE 10394086T DE 10394086 T DE10394086 T DE 10394086T DE 10394086 T5 DE10394086 T5 DE 10394086T5
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DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gases
internal combustion
return line
combustion engine
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10394086T
Other languages
German (de)
Inventor
Jörgen Mårdberg
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Scania CV AB
Original Assignee
Scania CV AB
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Filing date
Publication date
Application filed by Scania CV AB filed Critical Scania CV AB
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Anordnung zum Rückführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1), wobei die Anordnung aufweist:
eine Rückführleitung (8), die dazu ausgelegt ist, eine Rezirkulation von Abgasen von dem Verbrennungsmotor (1) zu ermöglichen,
ein Ventil (9), das dazu ausgelegt ist, eine Strömung von Abgasen durch die Rückführleitung (8) zu ermöglichen, wenn dieses in eine geöffnete Stellung versetzt ist, und eine Strömung von Abgasen durch die Rückführleitung (8) zu verhindern, wenn dieses in eine geschlossene Position versetzt ist, eine Steuereinheit (10), die dazu ausgelegt ist, das Ventil (9) in eine Sollstellung zu überführen,
einen ersten Kühler (11), der dazu ausgelegt ist, die Abgase in der Rückführleitung (8) zu kühlen, und
eine Einlassleitung (6), die mit der Rückführleitung (8) verbunden ist, um eine Zufuhr von Abgasen von der Rückführleitung (8) zusammen mit auf Überdruckniveau befindlicher Luft zu dem Motor (1) zu ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu ausgelegt ist,...Arrangement for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine (1), the arrangement comprising:
a return line (8) adapted to allow recirculation of exhaust gases from the internal combustion engine (1);
a valve (9) adapted to allow a flow of exhaust gases through the return line (8) when it is in an open position and to prevent a flow of exhaust gases through the return line (8) when in a closed position, a control unit (10) adapted to transfer the valve (9) to a desired position,
a first radiator (11) adapted to cool the exhaust gases in the return line (8), and
an inlet conduit (6) connected to the return conduit (8) for allowing exhaust gases from the return conduit (8) to be supplied to the engine (1) together with positive pressure air;
characterized in that the control unit (10) is adapted to ...

Figure 00000001
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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND THE INVENTION AND PRIOR ART

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Rückführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.The The present invention relates to an arrangement and a method for returning from Exhaust gases of an internal combustion engine according to the preambles of claims 1 and 6th

Eine bekannte Vorgehensweise bei der als EGR (Exhaust Gas Recirculation, Abgasrückzirkulation) bezeichneten Technik besteht darin, über eine Rückführleitung einen Teil der Abgase von einem Verbrennungsprozess in einem Verbrennungsmotor zu einer Einlassleitung zum Zuführen von Luft zu dem Verbrennungsmotor zurück zu führen. Ein Gemisch aus Luft und Abgasen wird somit über die Einlassleitung den Zylindern des Motors zugeführt, in denen die Verbrennung stattfindet. Das Zugeben von Abgasen zu der Luft führt zu einer niedrigeren Verbrennungstemperatur, was unter anderem dazu führt, dass die Abgase einen reduzierten Gehalt an Stickoxiden NOx besitzen. Diese Technologie wird sowohl bei Otto-Motoren als auch bei Diesel-Motoren eingesetzt.One known technique in the technique referred to as EGR (Exhaust Gas Recirculation) is to recirculate a portion of the exhaust gases from a combustion process in an internal combustion engine to an inlet conduit for supplying air to the internal combustion engine via a recycle line. A mixture of air and exhaust gases is thus supplied via the inlet line to the cylinders of the engine, in which the combustion takes place. The addition of exhaust gases to the air leads to a lower combustion temperature, which among other things results in the exhaust gases having a reduced content of nitrogen oxides NO x . This technology is used in both gasoline engines and diesel engines.

Die Rückführleitung für die Abgase umfasst unter anderem ein EGR-Ventil, das derart eingestellt werden kann, dass ein bestimmtes Ausmaß an Abgasrückzirkulation vorgesehen wird. Eine elektrische Steuereinheit ist dazu ausgelegt, das EGR-Ventil unter anderem auf Grundlage von Informationen zu steuern, die die Last des Verbrennungsmotors betreffen. Im Fall von aufgeladenen Verbrennungsmotoren werden die Abgase mit Luft vermischt, die unter relativ hohem Druck stehen. Wenn ein schnelles Anwachsen der Motorlast gewünscht ist, wird das EGR-Ventil geschlossen, um die Strömung an Frischluft zu dem Motor zu intensivieren, so dass die gewünschte Motorlast schnell ohne die Zunahme von Rußemissionen erreicht werden kann. Das EGR-Ventil wird auch dann geschlossen, wenn eine schnelle Reduzierung der Motorlast vorliegt. Die Rückführleitung umfasst auch einen EGR-Kühler, der dazu ausgelegt ist, die Abgase in der Rückführleitung zu kühlen, bevor sie mit der Luft in einer Einlassleitung zu dem Motor vermischt werden. Im Laufe der Zeit bilden sich zwangsweise Rußablagerungen von den Abgasen an den Innenflächen des EGR-Kühlers. Dies beeinträchtigt nicht nur die Wärmeübertragungskapazität des EGR-Kühlers, sondern vergrößert auch den Strömungswiderstand der Abgase, die durch den EGR-Kühler hindurchlaufen. Eine unzureichende Kühlung der Abgase führt unter anderem zu einer eingeschränkten Motorleistung.The Return line for the Exhaust gases include, inter alia, an EGR valve, which are set in this way can that be a certain amount Exhaust gas recirculation is provided. An electrical control unit is designed to to control the EGR valve based, among other things, on information which concern the load of the internal combustion engine. In the case of charged Internal combustion engines, the exhaust gases are mixed with air under relatively high pressure. If a rapid increase in engine load required is, the EGR valve is closed to the flow of fresh air to the engine to intensify, so that the desired engine load quickly without the increase of soot emissions can be achieved. The EGR valve is then closed, when there is a rapid reduction in engine load. The return line also includes an EGR cooler, which is adapted to cool the exhaust gases in the return line before it mixes with the air in an inlet duct to the engine become. Over time, soot deposits inevitably form from the exhaust gases on the inner surfaces of the EGR cooler. This impaired not only increases the heat transfer capacity of the EGR cooler, but also increases the flow resistance the exhaust gases passing through the EGR cooler pass. An insufficient cooling of the exhaust gases leads to other to a restricted Engine performance.

ABRISS DER ERFINDUNGABOLITION OF INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Anordnung und ein Verfahren der in der Einleitung erwähnten Art bereitzustellen, wobei die Innenoberflächen des Kühlers auf einfache Weise und ohne Verwendung einer speziellen Reinigungsausrüstung dafür im Wesentlichen frei von Rußablagerungen von den Abgasen gehalten werden.The Object of the present invention is an arrangement and to provide a method of the type mentioned in the introduction, the inner surfaces the radiator in a simple manner and without the use of special cleaning equipment for it substantially free of soot deposits be held by the exhaust gases.

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung der eingangs erwähnten Art gelöst, die durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben sind. Während des Betriebs von Fahrzeugen mit aufgeladenen Verbrennungsmotoren treten Betriebssituationen auf, in denen sich die Abgase von dem Verbrennungsmotor auf einem Druckniveau befinden, das niedriger ist, als der Druck in der Einlassleitung. Wenn ein herkömmliches EGR-System verwendet wird, schließt das Ventil der Rückführleitung in derartigen Betriebssituationen. Das Ventil schließt, um den Ladedruck der Luft so lange wie möglich zu sichern, so dass der Ladedruck in einem Fall genutzt werden kann, in dem ein nachfolgendes Anwachsen der Motorlast auftritt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird allerdings das Ventil bei wenigstens einigen Gelegenheiten offengehalten, bei denen derartige Betriebsbedingungen auftreten. Bei geöffnetem Ventil führt der Differenzdruck zwischen der Luft und den Abgasen zu einem Strom von Frischluft aus der Einlassleitung, der zurück durch die Rückführleitung geführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft hängt von der Größe der Druckdifferenz ab. Eine relativ moderate Druckdifferenz führt zu einer relativ hohen Luftströmungsgeschwindigkeit durch die Rückführleitung. Diese Frischluftströmung führt somit durch den ersten Kühler. Dieser Luftstrom, der mit relativ hoher Geschwindigkeit in Kontakt mit den Innenoberflächen des Kühlers gelangt, entfernt wirksam Rußablagerungen an dessen Oberflächen. Je öfter eine derartige Frischluftströmung mit hoher Geschwindigkeit durch den ersten Kühler geführt wird, desto effektiver wird der Aufbau von Rußablagerungen an den Innenoberflächen des Kühlers verhindert. Da eine derartige Druckdifferenz spontan während des Betriebs eines Fahrzeugs auftritt, muss keine spezielle Reinigungsausrüstung für das Reinigen des ersten Kühlers verwendet werden. Eine derartige regelmäßige Reinigung der Innenoberflächen des ersten Kühlers hält die ursprüngliche Abgaskühlkapazität und den niedrigen Strömungswiderstand des Kühlers im Wesentlichen aufrecht. Die zurückgeführten Abgase werden somit garantiert, soweit erforderlich, gekühlt, um zu vermeiden, dass die Leistung des Motors beeinträchtigt wird.These The object is achieved by the arrangement of the type mentioned solved, characterized by the features indicated in the characterizing part of claim 1 are given. During the operation of vehicles with supercharged combustion engines occur operating situations on, in which the exhaust gases from the internal combustion engine on a Pressure level, which is lower than the pressure in the inlet line. If a conventional EGR system is used, closes the valve of the return line in such operating situations. The valve closes to the Boost boost the air as long as possible, so that the boost pressure can be used in a case in which a subsequent growth the engine load occurs. According to the present However, the invention will become the valve on at least some occasions kept open where such operating conditions occur. When open Valve leads the differential pressure between the air and the exhaust gases to a stream of fresh air from the inlet pipe, which goes back through the return line guided becomes. The flow velocity the air is hanging on the size of the pressure difference from. A relatively moderate pressure difference leads to a relatively high Air flow rate through the return line. These Fresh air flow thus leads through the first cooler. This airflow, which contacts at a relatively high speed with the inner surfaces of the cooler passes, effectively removes soot deposits on its surfaces. The more often such a fresh air flow at high speed through the first cooler, the more effective it becomes the buildup of soot deposits on the inner surfaces the radiator prevented. Since such a pressure difference spontaneously during the Operation of a vehicle does not require special cleaning equipment for cleaning the first cooler be used. Such regular cleaning of the inner surfaces of the first cooler keeps the original one Exhaust cooling capacity and the low flow resistance the radiator essentially upright. The recirculated exhaust gases are thus guaranteed, if necessary, cooled to to avoid that the performance of the engine is impaired.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung treten derartige Gelegenheiten dann auf, wenn die Last des Verbrennungsmotors schnell abgenommen hat. Wenn eine schnelle Reduzierung der Motorlast auftritt, wird der Druck der Abgase entsprechend reduziert. Wenn die Steuereinheit Informationen über eine derart schnelle Reduzierung der Motorlast empfängt, hält die Steuereinheit das Ventil in einer geöffneten Stellung. Bei derartigen Betriebszuständen befindet sich die komprimierte Luft in der Einlassleitung auf einem im Wesentlichen höheren Druckniveau als das der Abgase. Die Druckdifferenz bewirkt eine schnelle Strömung von Frischluft durch die Rückführleitung und somit durch das Ventil, wodurch sich eine wirksame Abtragung von Rußablagerungen ergibt. Wenn die Frischluft durch die Rückführleitung hindurchgeströmt ist, vermischt sie sich mit den Abgasen des Verbrennungsmotors, woraufhin die Luft zusammen mit den Abgasen durch das bereits vorhandene Abgasleitungssystem des Fahrzeugs hindurch abgeführt wird.According to a preferred embodiment of the present invention, such occasions occur when the load of the internal combustion engine has decreased rapidly. When a rapid reduction in engine load occurs, the pressure of the exhaust gases is correspondingly reduced. If the Control unit receives information about such a rapid reduction of engine load, the control unit keeps the valve in an open position. In such operating conditions, the compressed air in the inlet line is at a substantially higher pressure level than that of the exhaust gases. The pressure difference causes a rapid flow of fresh air through the return line and thus through the valve, resulting in an effective removal of soot deposits. When the fresh air has passed through the return line, it mixes with the exhaust gases of the internal combustion engine, whereupon the air is discharged together with the exhaust gases through the already existing exhaust pipe system of the vehicle.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung eine Turbine, die dazu ausgelegt ist, durch die Abgase von dem Verbrennungsmotor abgetrieben zu werden, und einen Kompressor, der dazu ausgelegt ist, von der Turbine angetrieben zu werden, um die komprimierte Luft der Einlassleitung zuzuführen. Wenn das Ventil während einer derartigen plötzlichen Reduzierung der Motorlast offen gehalten wird, wird die unter Druck gesetzte Luft der Abgasleitung zugeführt und durch die Turbine zusammen mit den Abgasen hindurchgeführt. Die Turbine erhält somit zusätzliche Antriebsenergie, die an den Kompressor übertragen wird, während gleichzeitig die Last an der Hochdruckseite des Kompressors reduziert wird. Das Risiko, dass komprimierte Luft von der Einlassleitung zurück und über den Kompressor mit einem störenden Geräusch (ein sogenanntes Kompressorpumpen) ausströmt, wird dadurch erheblich reduziert. Die Steuereinheit muss nicht notwendigerweise das Ventil bei jedem Auftreten einer schnellen Motorlastreduzierung öffnen, sondern nur dann, wenn eine Reinigung des Kühlers erforderlich ist, oder dann, wenn eine Druckdifferenz auf einem bestimmten Wert auftritt, die aus einer hinreichend hohen Geschwindigkeit der Luft resultiert, um eine optimale Reinigung des Kühlers zu erreichen.According to one preferred embodiment According to the present invention, the arrangement comprises a turbine which is designed to be driven by the exhaust gases from the internal combustion engine to become, and a compressor, which is designed by the Turbine to be driven to the compressed air of the inlet pipe supply. If the valve during such a sudden reduction the engine load is kept open, the pressurized Air supplied to the exhaust pipe and passed through the turbine together with the exhaust gases. The Turbine receives thus additional Drive power transmitted to the compressor while at the same time the load on the high pressure side of the compressor is reduced. The risk, that compressed air from the inlet pipe back and over the Compressor with a disturbing noise (a so-called compressor pumping) flows out, thereby becomes significant reduced. The control unit does not necessarily have the valve open each time a rapid motor load reduction occurs, but only if it is necessary to clean the radiator, or when a pressure difference occurs at a certain value, which results from a sufficiently high velocity of the air, for optimal cleaning of the cooler to reach.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung einen zweiten Kühler, der in der Einlassleitung angeordnet ist, um die Luft zu kühlen, die von dem Kompressor komprimiert wurde. Ein derarti ger zweiter Kühler ist dazu ausgelegt, die komprimierte Luft auf eine geeignete Temperatur zu kühlen, bevor sie mit rückzirkulierenden (zurückgeführten) Abgasen vermischt wird. Die Anordnung kann dazu ausgelegt sein, Abgase sowohl von aufgeladenen Diesel-Motoren als auch von aufgeladenen Otto-Motoren zurückzuführen. Im Fall aufgeladener Otto-Motoren ist es relativ einfach, die rückzirkulierenden Abgase der Luft zuzugeben, da bei im Wesentlichen allen Betriebsbedingungen derartiger Motoren die Abgase auf einem höheren Druckniveau liegen als die Luft in der Einlassleitung. Da aufgeladene Otto-Motoren eine relativ unkomplizierte Ausrüstung erfordern, um die Abgase zurückzuführen, ist es üblich, dass diese Technologie in derartigen Motortypen eingesetzt wird, um die Menge an schädlichen Abgasen zu reduzieren. Die Anordnung kann allerdings auch in vorteilhafter Weise für das Rückführen von Abgasen von einem Diesel-Motor verwendet werden. Die Verbrennung in einem Diesel-Motor findet normalerweise mit einem Luftüberschuss statt. Dies führt indirekt zu relativ großen Abgasmengen, die gefördert werden müssen, wenn die beabsichtigte Funktion erreicht werden soll. Darüber hinaus ist in aufgeladenen Diesel-Motoren der Ladeluftdruck über einen großen Bereich des Motorbetriebsbereichs größer als der Druck der Abgase. Im Diesel-Motor kann die Rückführleitung in ein sogenanntes Venturirohr führen, das dazu benutzt wird, um fokal den statischen Druck der Luft zu reduzieren, so dass die Abgase in die Einlassleitung geführt werden. Es können auch andere Lösungen zum Vermischen der rückgeführten Abgase von einem Diesel-Motor mit unter Druck gesetzter Luft in der Einlassleitung verwendet werden. Wiederum wird hier ein Rückfluss von Luft durch die Rückführleitung mit dem Ziel der Reinigung des Kühlers in relativ unkomplizierter Weise erreicht.According to one another preferred embodiment According to the present invention, the arrangement comprises a second radiator, the is arranged in the inlet duct to cool the air, the was compressed by the compressor. Such a ger second cooler is Designed to keep the compressed air at a suitable temperature to cool, before recirculating with it (recirculated) exhaust gases is mixed. The assembly may be configured to exhaust both from supercharged diesel engines as well as supercharged gasoline engines due. in the Case of supercharged gasoline engines, it is relatively easy to recirculating Add exhaust gases to the air, as in substantially all operating conditions Such engines, the exhaust gases are at a higher pressure level than the air in the inlet pipe. As charged petrol engines a relatively uncomplicated equipment require to recirculate the exhaust gases is it is customary that this technology is used in such engine types, around the amount of harmful To reduce exhaust gases. However, the arrangement can also be advantageous Way for the return of Exhaust gases are used by a diesel engine. The burning in a diesel engine usually takes place with an excess of air instead of. this leads to indirectly to relatively large Exhaust gas volumes that are pumped Need to become, when the intended function is to be achieved. Furthermore In supercharged diesel engines, the charge air pressure is over one huge Range of engine operating range greater than the pressure of the exhaust gases. In the diesel engine, the return line lead into a so-called Venturi tube, which is used to focal the static pressure of the air reduce, so that the exhaust gases are fed into the inlet pipe. It can also other solutions for mixing the recirculated exhaust gases from a diesel engine with pressurized air in the intake line be used. Again, here is a backflow of air through the Return line with the goal of cleaning the radiator achieved in a relatively uncomplicated way.

Die vorstehend angegebene Aufgabe wird auch mit dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die in dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 6 angegeben sind. Wenn die den Verbrennungsmotor verlassenden Abgase sich auf einem bestimmten Druckniveau befinden, das unter dem Druckniveau in der Einlassleitung liegt, ergibt sich ein Druckgradient, der die Luft durch die Rückführleitung treiben kann, um eine Beseitigung bzw. Reinigung von Rußablagerungen an den Innenoberflächen des ersten Kühlers zu erreichen. Somit ist keine spezielle Reinigungseinrichtung zu verwenden, um eine derartige Reinigung zu erreichen, als die bereits existierende Ausrüstung, die dazu ausgelegt ist, die Abgasemissionen von dem Motor zu reduzieren.The The above object is also with the method of the beginning designated type solved, characterized by the features indicated in the characterizing one Part of claim 6 are given. When the the internal combustion engine leaving exhaust gases are at a certain pressure level, which is below the pressure level in the inlet line results a pressure gradient that can drive the air through the return line to a cleaning of soot deposits on the inner surfaces of the first cooler to reach. Thus, no special cleaning device is too use to achieve such cleaning than those already existing equipment, which is designed to reduce the exhaust emissions from the engine.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der:A preferred embodiment The invention will be described below by way of example with reference to the accompanying Drawing described in the:

1 schematisch eine Anordnung für die Rückführung von Abgasen eines aufgeladenen Verbrennungsmotors zeigt. 1 schematically shows an arrangement for the return of exhaust gases of a supercharged internal combustion engine.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

1 stellt schematisch eine Anordnung dar, um eine Rückführung eines Teils der Abgase eines aufgeladenen Verbrennungsmotors 1 zu ermöglichen, der ein Diesel-Motor oder ein Otto-Motor sein kann. Eine derartige Rückführung ist allgemein als EGR (Exhaust Gas Recirculation, Abgasrückzirkulation) bekannt. Der Verbrennungsmotor 1 kann beispielsweise als Leitungseinheit für ein Schwerlastfahrzeug ausgelegt sein. Abgase von den Zylindern des Verbrennungsmotors 1 werden über einen Abgaskrümmer 2 zu einer einzigen oder verzweigten Abgasleitung 3 geführt. Die Abgase in der Abgasleitung 3, die Überdruck aufweisen, werden durch eine Turbine 4 geführt. Die Turbine 4 nimmt somit Antriebsleistung auf. Die Antriebsleistung der Turbine 4 wird über eine Verbindung zu einem Kompressor 5 übertragen. Der Kompressor 5 komprimiert dann Luft, die über eine Einlassleitung 6 zu dem Verbrennungsmotor 1 geführt wird. Ein Kühler in Form eines Ladeluftkühlers 7 ist in der Einlassleitung 6 angeordnet, um eine Kühlung der komprimierten Luft zu ermöglichen, bevor diese dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird. 1 schematically represents an arrangement to a return of a portion of the exhaust gases ei nes charged internal combustion engine 1 to enable, which may be a diesel engine or a gasoline engine. Such recirculation is commonly known as EGR (Exhaust Gas Recirculation). The internal combustion engine 1 For example, it may be designed as a line unit for a heavy duty vehicle. Exhaust gases from the cylinders of the internal combustion engine 1 be over an exhaust manifold 2 to a single or branched exhaust pipe 3 guided. The exhaust gases in the exhaust pipe 3 that are overpressurized by a turbine 4 guided. The turbine 4 thus absorbs drive power. The drive power of the turbine 4 is via a connection to a compressor 5 transfer. The compressor 5 then compresses air via an inlet pipe 6 to the internal combustion engine 1 to be led. A radiator in the form of a charge air cooler 7 is in the inlet line 6 arranged to allow cooling of the compressed air before this the internal combustion engine 1 is supplied.

Eine Rückführleitung 8 ist dazu ausgelegt, um eine Rezirkulation eines Teils der Abgase von der Abgasleitung 3 zu ermöglichen. Der Rezirkulationsanteil der Abgase soll in die komprimierte Luft in dem Lufteinlass eingemischt werden. Die Rückführleitung 8 umfasst ein Ventil in Form eines EGR-Ventils, das bedarfsweise dazu genutzt werden kann, um den Abgasstrom in der Rückführleitung 8 zu beenden. Bis zu einem gewissen Grad kann das EGR-Ventil 9 auch dazu verwendet werden, um die Menge an Abgasen zu steuern, die zu der Einlassleitung 6 geführt werden. Eine elektronische Steuereinheit 6 ist dazu ausgelegt, um Informationen im Hinblick auf ein Führen des EGR-Ventils in eine Sollstellung zu empfangen, die beispielsweise die Last des Motors 1 betreffen. Die Rückführleitung 8 umfasst auch einen Kühler in Form eines EGR-Kühlers 11 zum Kühlen der rezirkulierenden Abgase. Die Abgase umfassen Rußemissionen, welche, während sie durch den EGR-Kühler hindurch strömen, das Risiko in sich bergen, dass sie an den Wärmeübertragungsoberflächen des EGR-Kühlers derart abgelagert werden, dass sich Rußablagerungen bilden. Derartige Rußablagerungen an den Wärmeübertragungsoberflächen des EGR-Kühlers beeinträchtigen die Abgaskühlkapazität des Kühlers. Rußablagerungen erhöhen auch den Strömungswiderstand der Abgase durch den EGR-Kühler. Eine unzureichende Kühlung der Abgase führt unter anderem zu einer Beeinträchtigung der Motorleistung.A return line 8th is designed to recirculate a portion of the exhaust gases from the exhaust pipe 3 to enable. The recirculation portion of the exhaust gases should be mixed into the compressed air in the air inlet. The return line 8th includes a valve in the form of an EGR valve, which can be used as needed to the exhaust gas flow in the return line 8th to end. To a certain extent, the EGR valve can 9 also be used to control the amount of exhaust gases to the inlet line 6 be guided. An electronic control unit 6 is configured to receive information related to driving the EGR valve to a desired position, such as the load of the engine 1 affect. The return line 8th also includes a cooler in the form of an EGR cooler 11 for cooling the recirculating exhaust gases. The exhaust gases include soot emissions, which, as they pass through the EGR cooler, present the risk of being deposited on the heat transfer surfaces of the EGR cooler such that soot deposits form. Such soot deposits on the heat transfer surfaces of the EGR cooler affect the exhaust gas cooling capacity of the radiator. Soot deposits also increase the flow resistance of the exhaust gases through the EGR cooler. Inadequate cooling of the exhaust gases, among other things, leads to an impairment of engine performance.

Wenn sich das Fahrzeug bewegt, empfängt die Steuereinheit 10 Informationen über die Motorlast. Die Steuereinheit 10 kann einen Teil einer elektrischen Motorsteuereinheit des Fahrzeugs bilden. Die Steuereinheit 10 kann Informationen beispielsweise über die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 1 verwenden und gespeicherte Informationen, die den spezifischen Verbrennungsmotor betreffen, um die Motorlast und damit das Auftreten von schnellen Änderungen der Motorlast bestimmen. Wenn der Motor 1 mit im Wesentlichen konstanter Last arbeitet, ist es vorgesehen, dass die Steuereinheit 10 das EGR-Ventil in einer geöffneten Stellung hält. Dies führt zu einer geeigneten Menge an Abgasen von der Abgasleitung 3, die in die Rückführleitung 8 hineingeführt wird. Nachdem die Abgase durch das offene EGR-Ventil geströmt sind, werden sie durch den EGR-Kühler geführt, um gekühlt zu werden. Während des Kühlprozesses kommt es zu einer nicht verhinderbaren Ablagerung von Ruß aus den Abgasen an den Wärmeübertragungsoberflächen des EGR-Kühlers 11 in bestimmtem Ausmaß. Die gekühlten Abgase werden zu der Einlassleitung 6 geführt. Der Verbrennungsmotor kann ein aufgeladener Otto-Motor oder ein aufgeladener Diesel-Motor sein. Da die Abgase von aufgeladenen Otto-Motoren in den meisten Betriebssituationen auf einem höheren Druckniveau liegen, als die Luft in der Einlassleitung, können die Abgase in diesem Fall in die Luft in der Einlassleitung 6 ohne spezielle Hilfsmittel eingemischt werden. In einem Diesel-Motor kann das Einmischen, falls erforderlich, mittels eines Venturirohrs oder ähnlicher Hilfsmittel erreicht werden.When the vehicle is moving, the control unit receives 10 Information about the engine load. The control unit 10 may form part of an electrical engine control unit of the vehicle. The control unit 10 For example, information about the fuel supply to the engine 1 use and stored information pertaining to the specific internal combustion engine to determine the engine load and thus the occurrence of rapid changes in engine load. If the engine 1 works with essentially constant load, it is provided that the control unit 10 holding the EGR valve in an open position. This leads to a suitable amount of exhaust gases from the exhaust pipe 3 in the return line 8th is led into it. After the exhaust gases have passed through the open EGR valve, they are passed through the EGR cooler to be cooled. During the cooling process, there is an unavoidable deposition of soot from the exhaust gases on the heat transfer surfaces of the EGR cooler 11 to a certain extent. The cooled exhaust gases become the intake pipe 6 guided. The internal combustion engine may be a supercharged gasoline engine or a supercharged diesel engine. In this case, since the exhaust gases from supercharged gasoline engines are at a higher pressure level in most operating situations than the air in the intake line, the exhaust gases may be released into the air in the intake line 6 be mixed without special aids. In a diesel engine, mixing may be achieved by means of a Venturi tube or similar means if required.

Das Gemisch aus Luft und Abgasen wird von dem Einlass 6 zu den jeweiligen Zylindern des Motors 1 über einen Krümmer 12 geführt. Dieses Zugeben von Abgasen zu der Luft reduziert die Verbrennungstemperatur in den Zylindern 1 und somit auch die Menge an Stickoxiden (NOx), die während des Verbrennungsprozesses entstehen. Das Rezirkulieren (Rückführen) von Abgasen ist somit ein relativ einfacher Weg, die Stickoxide (NOx) in den Abgasen anteilmäßig zu reduzieren.The mixture of air and exhaust gases is from the inlet 6 to the respective cylinders of the engine 1 over a manifold 12 guided. This addition of exhaust gases to the air reduces the combustion temperature in the cylinders 1 and thus also the amount of nitrogen oxides (NO x ) that arise during the combustion process. The recirculation (recirculation) of exhaust gases is thus a relatively simple way to proportionately reduce the nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gases.

Für den Fall, dass ein schneller Anstieg der Motorlast während des Betriebs des Fahrzeugs erforderlich ist, ist die Steuereinheit 10 dazu ausgelegt, das EGR-Ventil zu schließen, so dass der Abgasstrom durch die Rückführleitung 8 beendet wird. Dies erhöht den Anteil an Frischluft, der dem Motor 1 über die Einlassleitung 6 zugeführt wird. Die erforderliche Motorlast wird somit schnell ohne eine Zunahme der Menge an Abgasemissionen erreicht. In herkömmlichen EGR-Anordnungen schließt das EGR-Ventil 9 auch in Betriebszuständen, in denen eine schnelle Reduzierung der Last des Motors 1 auftritt. In derartigen Zuständen liegt der Zweck des Schließens des EGR-Ventils 9 darin, den Ladedruck der Luft so lange wie möglich für eine mögliche Nutzung in dem Fall aufrecht zu erhalten, dass ein schneller Anstieg der Motorlast kurz danach auftritt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit 10 allerdings dazu ausgelegt, dass Öffnen des EGR-Ventils 9 zumindest bei einigen Gelegenheiten durchzuführen, wenn die den Verbrennungsmotor 1 verlassenden Abgase sich auf einem niedrigeren Druck befinden, als der Luftdruck in der Einlassleitung 6. Eine derartige Druckdifferenz ermöglicht einen Rückfluss an Luft durch die Rückführleitung 8, wenn das EGR-Ventil sich in einer geöffneten Stellung befindet. Eine derartige Druckdifferenz tritt beispielsweise dann auf, wenn die Last des Verbrennungsmotors 1 schnell reduziert wird. Frischluft wird dann mit hoher Geschwindigkeit unter anderem durch den EGR-Kühler 11 hindurchgeführt. Die schnell strömende Luft kommt somit in mechanischen Kontakt mit den Innenoberflächen des EGR-Kühlers, wodurch eine wirksame Reinigung von Rußablagerungen an den Innenoberflächen erreicht wird.In the event that a rapid increase in engine load is required during operation of the vehicle, the control unit is 10 designed to close the EGR valve so that the exhaust gas flow through the return line 8th is ended. This increases the amount of fresh air that is the engine 1 over the inlet pipe 6 is supplied. The required engine load is thus achieved quickly without an increase in the amount of exhaust emissions. In conventional EGR arrangements, the EGR valve closes 9 even in operating conditions where a rapid reduction in the load of the engine 1 occurs. In such conditions, the purpose of closing the EGR valve 9 in maintaining the boost of air as long as possible for possible use in the event that a rapid increase in engine load occurs shortly thereafter. According to the present invention, the control unit 10 however, designed to open the EGR valve 9 at least on some occasions, when the internal combustion engine 1 leaving exhaust gases are at a lower pressure than the air pressure in the inlet line 6 , Such a pressure difference allows a return flow of air through the return line 8th when the EGR valve is in an open position. Such a pressure difference occurs, for example, when the load of the internal combustion engine 1 is reduced quickly. Fresh air is then sent at high speed, including through the EGR cooler 11 passed. The rapidly flowing air thus comes into mechanical contact with the inner surfaces of the EGR cooler, thereby achieving effective cleaning of soot deposits on the inner surfaces.

Je häufiger eine derartige Frischluftströmung mit hoher Geschwindigkeit durch den EGR-Kühler 11 hindurchgeführt wird, desto wirksamer wird das Auftreten von Rußablagerungen an den Innenoberflächen des EGR-Kühlers 11 verhindert. Die Steuereinheit 10 muss nicht notwendigerweise das EGR-Ventil beim Auftreten jeder schnellen Reduzierung der Motorlast offen halten, sondern nur dann, wenn der EGR-Kühler der Reinigung bedarf. Alternativ kann die Steuereinheit 10 das EGR-Ventil dann öffnen, wenn die Druckdifferenzen derart sind, dass eine hinreichend hohe Luftströmungsgeschwindigkeit verfügbar ist, um eine wirksame Reinigung des EGR-Kühlers zu erreichen. Da eine derartige in einer Luftströmung resultierende Druckdifferenz spontan während des Betriebs eines Fahrzeugs auftritt, besteht kein Bedarf, eine spezielle Ausrüstung anzuordnen, die über die bereits existierende Ausrüstung hinausgeht, um eine Reinigung des EGR-Kühlers 11 vorzusehen. Ein weiterer Vorteil eines derartigen Rückflusses von Luft durch die Rückführleitung liegt darin, dass nach dem Hindurchtreten durch die Rückführleitung die Druckluft durch die Turbine 4 geführt wird. Die Turbine 4 erhält dadurch zusätzliche Antriebsenergie, die den Kompressor 5 antreibt und gleichzeitig die Last auf der Hochdruckseite des Kompressors reduziert. Das Risiko, dass bereits komprimierte Luft von der Einlassleitung 6 und über den Kompressor 5 ausströmt (sogenanntes Kompressionspumpen), wobei ein störendes Geräusch auftritt, wird somit in erheblichem Umfang reduziert.The more frequently such high velocity fresh air flow through the EGR cooler 11 is passed, the more effective the occurrence of soot deposits on the inner surfaces of the EGR cooler 11 prevented. The control unit 10 It is not necessary to keep the EGR valve open when any rapid reduction in engine load occurs, but only when the EGR cooler requires cleaning. Alternatively, the control unit 10 then open the EGR valve when the pressure differences are such that a sufficiently high air flow rate is available to achieve effective EGR cooler cleaning. Since such a pressure difference resulting in an air flow spontaneously occurs during the operation of a vehicle, there is no need to dispose of special equipment that goes beyond the already existing equipment to clean the EGR cooler 11 provided. Another advantage of such return flow of air through the return line is that after passing through the return line, the compressed air passes through the turbine 4 to be led. The turbine 4 receives additional drive energy, which is the compressor 5 drives and at the same time reduces the load on the high pressure side of the compressor. The risk of already compressed air from the inlet pipe 6 and about the compressor 5 flows out (so-called compression pumping), wherein a disturbing noise occurs, is thus reduced to a considerable extent.

Die Erfindung ist keineswegs auf das mit Bezug auf die Zeichnung beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann frei im Rahmen der Patentansprüche verändert werden. Die Erfindung ist im Wesentlichen auf alle Verbrennungsmotorentypen anwendbar, in denen Luft mit Überdruck dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. In bestimmten Betriebssituationen liegt diese Luft gewöhnlicherweise auf einem Druckniveau, das den Druck der Abgase übersteigt, was zu einem Druckgradienten führt, der bei einem geöffneten EGR-Ventil einen Rückstrom an Luft durch die Rückführleitung nach sich zieht.The The invention is in no way described with reference to the drawing embodiment limited, but can be freely changed within the scope of the claims. The invention is essentially applicable to all types of internal combustion engines, in which air with overpressure the Internal combustion engine supplied becomes. In certain operating situations, this air is usually at a pressure level that exceeds the pressure of the exhaust gases, resulting in a pressure gradient, the at an open EGR valve a return flow in air through the return line pulls.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Rezirkulieren von Abgasen von einem Verbrennungsmotor (1). Die Anordnung umfasst eine Rückführleitung (8), die eine Rezirkulation von Abgasen von dem Verbrennungsmotor (1) zu einer Einlassleitung (6) ermöglicht, die dazu ausgelegt ist, Luft auf einem Überdruckniveau dem Motor zuzuführen. Die Rückführleitung (8) umfasst ein Ventil (9), das in eine geöffnete und eine geschlossene Stellung verlagert werden kann, und einen Kühler (11) zum Kühlen der Abgase. Eine Steuereinheit (10) ist dazu ausgelegt, um das Ventil (9) in eine Sollposition zu überführen. Die Steuereinheit (10) ist dazu ausgelegt, um zu veranlassen, dass das Ventil (9) in die geöffnete Stellung bei wenigstens einigen Gelegenheiten überführt wird, bei denen die Abgase den Verbrennungsmotor (1) auf einem niedrigeren Druckniveau verlassen, als der Druck in der Einlassleitung (6). Dies führt zu einem Rückfluss von Luft durch die Rückführleitung (8) mit dem Ziel, den Kühler (11) zu reinigen.
1 The present invention relates to an arrangement and a method for recirculating exhaust gases from an internal combustion engine ( 1 ). The arrangement comprises a return line ( 8th ), which recirculate exhaust gases from the internal combustion engine ( 1 ) to an inlet line ( 6 ) adapted to supply air at an overpressure level to the engine. The return line ( 8th ) comprises a valve ( 9 ), which can be moved to an open and a closed position, and a cooler ( 11 ) for cooling the exhaust gases. A control unit ( 10 ) is designed around the valve ( 9 ) into a desired position. The control unit ( 10 ) is adapted to cause the valve ( 9 ) is transferred to the open position on at least some occasions when the exhaust gases exhaust the engine ( 1 ) at a lower pressure level than the pressure in the inlet line ( 6 ). This leads to a backflow of air through the return line ( 8th ) with the aim of the radiator ( 11 ) to clean.
1

Claims (10)

Anordnung zum Rückführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1), wobei die Anordnung aufweist: eine Rückführleitung (8), die dazu ausgelegt ist, eine Rezirkulation von Abgasen von dem Verbrennungsmotor (1) zu ermöglichen, ein Ventil (9), das dazu ausgelegt ist, eine Strömung von Abgasen durch die Rückführleitung (8) zu ermöglichen, wenn dieses in eine geöffnete Stellung versetzt ist, und eine Strömung von Abgasen durch die Rückführleitung (8) zu verhindern, wenn dieses in eine geschlossene Position versetzt ist, eine Steuereinheit (10), die dazu ausgelegt ist, das Ventil (9) in eine Sollstellung zu überführen, einen ersten Kühler (11), der dazu ausgelegt ist, die Abgase in der Rückführleitung (8) zu kühlen, und eine Einlassleitung (6), die mit der Rückführleitung (8) verbunden ist, um eine Zufuhr von Abgasen von der Rückführleitung (8) zusammen mit auf Überdruckniveau befindlicher Luft zu dem Motor (1) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu ausgelegt ist, das Ventil (9) in die geöffnete Stellung bei wenigstens einigen Gelegenheiten zu überführen, bei denen den Verbrennungsmotor (1) verlassende Abgase sich auf einem Druckniveau befinden, das niedriger ist als das Druckniveau in der Einlassleitung (6), um eine Rückströmung von Luft durch die Rückführleitung (8) zu erreichen, mit dem Ziel, den ersten Kühler (11) zu reinigen.Arrangement for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine ( 1 ), the arrangement comprising: a return line ( 8th ) which is adapted to recirculate exhaust gases from the internal combustion engine ( 1 ) to allow a valve ( 9 ), which is adapted to a flow of exhaust gases through the return line ( 8th ), when it is set in an open position, and a flow of exhaust gases through the return line (FIG. 8th ) to prevent, when this is placed in a closed position, a control unit ( 10 ), which is adapted to the valve ( 9 ) to transfer into a desired position, a first cooler ( 11 ) designed to remove the exhaust gases in the return line ( 8th ) and an inlet line ( 6 ) connected to the return line ( 8th ) is connected to a supply of exhaust gases from the return line ( 8th ) together with overpressure level air to the engine ( 1 ), characterized in that the control unit ( 10 ) is adapted to the valve ( 9 ) to the open position on at least some occasions when the internal combustion engine ( 1 ) leaving exhaust gases are at a pressure level which is lower than the pressure level in the inlet line ( 6 ) to prevent backflow of air through the return line (FIG. 8th ), with the aim of getting the first radiator ( 11 ) to clean. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelegenheiten dann auftreten, wenn die Last des Verbrennungsmotors (1) schnell reduziert wurde.Arrangement according to claim 1, characterized in that the opportunities then arise when the load of the internal combustion engine ( 1 ) was reduced quickly. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Turbine (4) aufweist, die dazu ausgelegt ist, von den Abgasen des Verbrennungsmotors (1) angetrieben zu werden, und einen Kompressor (5) aufweist, der dazu ausgelegt ist, von der Turbine angetrieben zu werden, um komprimierte Luft der Einlassleitung (6) zuzuführen.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement comprises a turbine ( 4 ), which is adapted from the exhaust gases of the internal combustion engine ( 1 ), and a compressor ( 5 ), which is adapted to be driven by the turbine to compressed air of the inlet line ( 6 ). Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen zweiten Kühler (7) umfasst, der in der Einlassleitung (6) angeordnet ist, um die Luft zu kühlen, die von dem Kompressor (5) komprimiert wurde.Arrangement according to claim 3, characterized in that the arrangement comprises a second cooler ( 7 ) located in the inlet line ( 6 ) is arranged to cool the air coming from the compressor ( 5 ) was compressed. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) ein Diesel-Motor oder ein Otto-Motor ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is a diesel engine or a gasoline engine. Verfahren zum Rezirkulieren von Abgasen von einem Verbrennungsmotor (1), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ermöglichen einer Rezirkulation von Abgasen von dem Verbrennungsmotor (1) über eine Rückführleitung (8); Steuern der Strömung von Abgasen durch die Rückführleitung (8) mittels eines Ventils (9), das in einer geöffneten Stellung eine Strömung durch die Rückführleitung (8) ermöglicht und das in einer geschlossenen Stellung eine derartige Strömung verhindert; Veranlassen des Überführens des Ventils (9) in eine Sollstellung mittels einer Steuereinheit; Kühlen der Abgase in der Rückführleitung (8) mittels eines ersten Kühlers (11), und Ermöglichen einer Zufuhr von Abgasen aus der Rückführleitung (8) zusammen mit Luft auf einem Überdruckniveau über eine Einlassleitung (6), die mit der Rückführleitung (8) verbunden ist, zu dem Motor, gekennzeichnet durch den Schritt des Veranlassens eines Überführens des Ventils (9) in die geöffnete Stellung bei wenigstens einigen Gelegenheiten, bei denen die Abgase den Verbrennungsmotor (1) auf einem Druckniveau verlassen, das niedriger ist, als der Druck in der Einlassleitung (6), um einen Rückstrom von Luft durch die Rückführleitung (8) zu erreichen, mit dem Ziel, den ersten Kühler (11) zu reinigen.Method for recirculating exhaust gases from an internal combustion engine ( 1 ), the method comprising the steps of: allowing recirculation of exhaust gases from the internal combustion engine ( 1 ) via a return line ( 8th ); Controlling the flow of exhaust gases through the return line ( 8th ) by means of a valve ( 9 ), which in an open position, a flow through the return line ( 8th ) and prevents such flow in a closed position; Causing the transfer of the valve ( 9 ) in a desired position by means of a control unit; Cooling the exhaust gases in the return line ( 8th ) by means of a first cooler ( 11 ), and allowing a supply of exhaust gases from the return line ( 8th ) together with air at an overpressure level via an inlet line ( 6 ) connected to the return line ( 8th ) to the engine, characterized by the step of initiating a transfer of the valve ( 9 ) in the open position on at least some occasions when the exhaust gases from the engine ( 1 ) at a pressure level which is lower than the pressure in the inlet line ( 6 ) to return a flow of air through the return line ( 8th ), with the aim of getting the first radiator ( 11 ) to clean. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Schritt des Veranlassens eines Überführens des Ventils (9) in die geöffnete Stellung bei Gelegenheiten, bei denen die Last des Verbrennungsmotors schnell reduziert wurde.Method according to claim 6, characterized by the step of initiating a transfer of the valve ( 9 ) in the open position on occasions when the load of the internal combustion engine has been reduced rapidly. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Schritte des Antreibens einer Turbine (4) mittels Abgasen von dem Verbrennungsmotor (1) und des Zuführens von komprimierter Luft zu der Einlassleitung (6) mittels eines Kompressors (5), der mit der Turbine (4) verbunden ist.Method according to claim 6 or 7, characterized by the steps of driving a turbine ( 4 ) by means of exhaust gases from the internal combustion engine ( 1 ) and the supply of compressed air to the inlet line ( 6 ) by means of a compressor ( 5 ) connected to the turbine ( 4 ) connected is. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Kühlens der durch den Kompressor (5) komprimierten Luft in der Einlassleitung (6) mittels eines zweiten Kühlers (7).A method according to claim 8, characterized by the step of cooling by the compressor ( 5 ) compressed air in the inlet line ( 6 ) by means of a second cooler ( 7 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Rezirkulierens von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor (1) in Form eines Diesel-Motors oder eines Otto-Motors.Method according to one of claims 6 to 9, characterized by the step of recirculating exhaust gases from an internal combustion engine ( 1 ) in the form of a diesel engine or a gasoline engine.
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