DE10133390C2 - Motor vehicle drive system with an internal combustion engine - Google Patents

Motor vehicle drive system with an internal combustion engine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor, gemäß Oberbegriff das Anspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle drive system with an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits bekannt, in Kraftfahrzeug-Antriebssystemen mit einem Verbrennungsmotor eine Rückführung wenigstens eines Teils des Verbrennungsmotorabgases zur Reduk­ tion von Schadstoff-Emissionen und insbesondere von NOx während des Betriebs des Kraftfahrzeugs durchzuführen. Dabei wird mittels einer Rückführung des Verbrennungs­ motorabgases prinzipiell der Sauerstoffgehalt in einer Zylinderfüllung verringert und der Inertgasanteil in selbiger entsprechend erhöht. Aufgrund einer sich einstellenden Verrin­ gerung der Verbrennungstemperatur und des Sauerstoffanteils des Verbrennungsge­ mischs wird eine deutlich niedrigere Stickoxidbildung im Verbrennungsmotorabgas erhal­ ten. Dabei sind zur Erzielung einer effektiven NOx-Verringerung bei direkteinspritzenden Diesel-Motoren sowie bei direkteinspritzenden Otto-Motoren verhältnismäßig hohe Rück­ führraten des entsprechenden Verbrennungsmotorabgases notwendig. Zur Volumen­ stromsicherstellung derartiger rückzuführender Verbrennungsmotorabgase ist es erfor­ derlich, vor Erzeugung eines Abgas-Luft-Gemischs eine Androsselung der Ladeluft (An­ saugluft) vorzunehmen, so dass eine geeignete beziehungsweise ausreichende Druckdif­ ferenz zwischen dem Ladeluftstrom und dem Verbrennungsmotorabgasstrom vor deren Mischung vorliegt. Nachteilhafterweise ist eine derartige Ladeluftdrosselung mit einem Wirkungsgradverlust des Gesamtsystems verbunden.It is already known to carry out a recirculation of at least part of the internal combustion engine exhaust gas in order to reduce pollutant emissions and in particular NO x during the operation of the motor vehicle in motor vehicle drive systems with an internal combustion engine. By recycling the combustion engine exhaust gas, the oxygen content in a cylinder charge is reduced in principle and the proportion of inert gas in the same is increased accordingly. As a result of a reduction in the combustion temperature and the oxygen content of the combustion mixture, a significantly lower nitrogen oxide formation in the internal combustion engine exhaust gas is obtained. In order to achieve an effective NO x reduction in direct-injection diesel engines and in direct-injection gasoline engines, relatively high recirculation rates of the appropriate internal combustion engine exhaust gas necessary. To ensure volume flow of such recirculated internal combustion engine exhaust gases, it is neces sary to throttle the charge air (intake air) before generating an exhaust gas / air mixture, so that a suitable or sufficient pressure difference between the charge air flow and the internal combustion engine exhaust gas flow exists before they are mixed. Such charge air throttling is disadvantageously associated with a loss in efficiency of the overall system.

Aus der DE 199 28 102 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Antriebs-Verbrennungsmotor und ei­ nem Brennstoffzellensystem bekannt. Das Brennstoffzellensystem weist einen Reformie­ rungsreaktor und einen nachgeschalteten Shift-Reaktor auf. In einer Kaltstartphase wird das wasserstoffhaltige Gas aus dem elektrisch aufgeheizten Reformierungsreaktor zusammen mit dem Treibstoff dem Verbrennungsmotor zur Reduzierung der Schadstoffemission zuge­ führt. Nach dem Aufheizen des Shift-Reaktors wird das Gas der Brennstoffzelle zugeführt, deren Anodenabgas mit dem Treibstoff dem Verbrennungsmotor zur Schadstoffreduzierung zugeführt wird. Ein Brennstoffzellensystem, dessen Brennstoffzellenabgase einem Verbren­ nungsmotor zugeführt werden, ist weiterhin in der DE 100 07 902 A1 beschrieben. DE 199 28 102 A1 describes a vehicle with a drive internal combustion engine and egg Known fuel cell system. The fuel cell system has a reformie tion reactor and a downstream shift reactor. In a cold start phase it will hydrogen-containing gas from the electrically heated reforming reactor with the fuel to the internal combustion engine to reduce pollutant emissions leads. After the shift reactor has been heated up, the gas is fed to the fuel cell, their anode exhaust with the fuel to the internal combustion engine to reduce pollutants is fed. A fuel cell system whose fuel cell exhaust gases burn supply motor is further described in DE 100 07 902 A1.  

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine wirkungsgradgünstigere Reduzierung von Schadstoff-Emis­ sionen und insbesondere NOx-Emissionen im Verbrennungsmotorabgas ermöglicht.It is an object of the invention to provide a motor vehicle drive system of the type mentioned, which enables a more efficient reduction in pollutant emissions and in particular NO x emissions in the internal combustion engine exhaust.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Abgas erzeugende Brennstoffzellen-Einrichtung vorgesehen ist, welche zu einer wenigstens teilweisen Zu­ führung des Brennstoffzellenabgases in den Verbrennungsmotor mit selbigem wirkver­ bunden ist. Mittels Zuführung eines Brennstoffzellenabgases in den Verbrennungsmotor ist es möglich, bei verhältnismäßig hohem Wirkungsgrad die bekannten Vorteile einer konventionellen Verbrennungsmotorabgas-Rückführung zu erzielen. Dabei kann zusätz­ lich ein verbleibender Restheizwert des im Wesentlichen aus N2, CO, CO2, Wasser und Resten an Sauerstoff und Wasserstoff bestehenden Brennstoffzellenabgases bei der Kraftstoffverbrennung im Verbrennungsmotor genutzt werden. Insbesondere ist eine die konventionelle Verbrennungsmotorabgas-Rückführung ergänzende Brennstoffzellenab­ gas-Zuführung in den Verbrennungsmotor vorgesehen. Da die Brennstoffzellen- Einrichtung bei Arbeitsdrücken oberhalb des Umgebungsdrucks (Atmosphärendruck) betrieben wird, kann das Brennstoffzellenabgas auch einer ungedrosselten Ansaugluft (Ladeluft) zugeführt und mit selbiger vermischt werden. Da der bei einer ergänzenden Zuführung von Brennstoffzellenabgas verbleibende Bedarf an rückzuführendem Verbren­ nungsmotorabgas entsprechend reduziert ist, ist vorteilhafterweise auch eine entspre­ chend geringere Drosselung der Ansaugluft erforderlich. Aufgrund der drosselungsbe­ dingten Wirkungsgradverluste ist mittels einer Zuführung des Brennstoffzellenabgases vorteilhafterweise ein höherer Gesamtwirkungsgrad im Kraftfahrzeug-Antriebssystem erzielbar als bei einer ausschließlichen konventionellen Verbrennungsmotorabgas-Rück­ führung.To solve the problem, a motor vehicle drive system is proposed with the features of claim 1, which is characterized in that an exhaust gas-generating fuel cell device is provided, which is to an at least partial management of the fuel cell exhaust gas in the internal combustion engine with the same connected. By supplying a fuel cell exhaust gas to the internal combustion engine, it is possible to achieve the known advantages of a conventional internal combustion engine exhaust gas recirculation with a relatively high degree of efficiency. A remaining residual calorific value of the fuel cell exhaust gas consisting essentially of N 2 , CO, CO 2 , water and residues of oxygen and hydrogen can additionally be used in the combustion of fuel in the internal combustion engine. In particular, a fuel cell exhaust gas supply, which supplements the conventional internal combustion engine exhaust gas recirculation, is provided in the internal combustion engine. Since the fuel cell device is operated at working pressures above ambient pressure (atmospheric pressure), the fuel cell exhaust gas can also be supplied to an unrestricted intake air (charge air) and mixed with the same. Since the remaining in a supplementary supply of fuel cell exhaust gas to be recirculated combustion engine exhaust gas is reduced accordingly, a correspondingly lower throttling of the intake air is advantageously required. Due to the throttling-related efficiency losses, a higher overall efficiency in the motor vehicle drive system can advantageously be achieved by supplying the fuel cell exhaust gas than with an exclusive conventional internal combustion engine exhaust gas return.

Mit Vorteil ist die Brennstoffzellen-Einrichtung mit einer Abgasrückführeinrichtung ver­ bunden. Da die Zuführung des Brennstoffzellenabgases in den Verbrennungsmotor ins­ besondere in Kombination mit der konventionellen Brennstoffzellenabgas-Rückführung erfolgt, ist es von Vorteil, die Abgasrückführeinrichtung wenigstens teilweise zur Zufüh­ rung des Brennstoffabgases in den Verbrennungsmotor zu nutzen.The fuel cell device is advantageously provided with an exhaust gas recirculation device prevented. Since the supply of the fuel cell exhaust gas into the internal combustion engine especially in combination with the conventional fuel cell exhaust gas recirculation takes place, it is advantageous to feed the exhaust gas recirculation device at least partially tion of the fuel exhaust gas in the internal combustion engine.

Entsprechend einer möglichen Ausführungsform weist die Brennstoffzellen-Einrichtung eine Membran-Brennstoffzelle und einen Kraftstoffreformer auf. Bei Einsatz einer derarti­ gen Brennstoffzellen-Einrichtung ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, einen weiteren, speziellen Kraftstoff im Kraftfahrzeug zu speichern und mitzuführen.According to a possible embodiment, the fuel cell device has a membrane fuel cell and a fuel reformer. When using such a gen fuel cell device, it is advantageously not necessary to add another to store and carry special fuel in the motor vehicle.

Gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform enthält die Brennstoffzellen- Einrichtung eine Hochtemperatur-Festoxidbrennstoffzelle. Diese Art von Brennstoffzellen- Einrichtungen erlaubt eine Kohlenwasserstoff-Direktverstromung.According to a further alternative embodiment, the fuel cell Establishment of a high temperature solid oxide fuel cell. This kind of fuel cell Facilities allow direct hydrocarbon power generation.

Der Verbrennungsmotor kann ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor, insbesondere mit Direkteinspritzung, sein. Dabei ist eine vorteilhafte Zuführung des Brennstoffzellenabga­ ses in im Vergleich zur konventionellen Verbrennungsmotorabgas-Rückführung ausge­ dehnteren Betriebskennfeldbereichen möglich. Im Falle eines Diesel-Motors mit Direkteinspritzung ergibt sich nachteilhafterweise bei einer Erhöhung der Ladegastemperatur aufgrund einer hohen Verbrennungsmotorabgas-Rückführung eine entsprechende Erhö­ hung des Rußausstoßes. Dieser Effekt ist als sogenannte "NOx-Ruß-Schere" bekannt. Zur Einschränkung dieses negativen Effekts ist ein Kompromiss in Bezug auf die Rege­ lung des Ansaugluft-Volumenstroms notwendig. Mittels Zuführung des Brennstoffzellen­ abgases kann auch dieser Kompromiss günstiger gestaltet werden, da die chemische Zusammensetzung des Brennstoffzellenabgases zur effektiven NOx-Reduktion beiträgt, jedoch die verhältnismäßig niedrigen Betriebstemperaturen des Brennstoffzellenabgases, welche bei einer Membranbrennstoffzelle kleiner als 150°C ist, eine im Vergleich zu einer reinen konventionellen Verbrennungsmotorabgas-Rückführung geringere Neigung zu einer nicht erwünschten Rußbildung im Verbrennungsmotorabgas hervorruft.The internal combustion engine can be a gasoline engine or a diesel engine, in particular with direct injection. In this case, an advantageous supply of the fuel cell exhaust gas is possible in comparison with the conventional internal combustion engine exhaust gas recirculation over extended operating map areas. In the case of a diesel engine with direct injection, there is a disadvantageous increase in the exhaust gas temperature due to a high internal combustion engine exhaust gas recirculation. This effect is known as so-called "NO x soot scissors". To limit this negative effect, a compromise with regard to the regulation of the intake air volume flow is necessary. By supplying the fuel cell exhaust gas, this compromise can also be made more favorable, since the chemical composition of the fuel cell exhaust gas contributes to effective NO x reduction, but the relatively low operating temperatures of the fuel cell exhaust gas, which is less than 150 ° C. in a membrane fuel cell, are one in comparison to a purely conventional internal combustion engine exhaust gas recirculation has a lower tendency to undesired soot formation in the internal combustion engine exhaust gas.

Mit Vorteil weist die Abgasrückführeinrichtung eine Mischkammer zur wenigstens teilwei­ sen Zusammenführung eines Ladeluftstroms, eines Verbrennungsmotor-Abgasstroms und eines Brennstoffzellen-Abgasstroms unter Ausbildung eines in den Verbrennungsmo­ tor zuführbaren Abgas-Luft-Gemischs auf. Dabei kann in einer derartigen Mischkammer vorteilhafterweise mittels einer geeigneten Messeinrichtung die jeweilige Zusammenset­ zung des sich einstellenden Abgas-Luft-Gemischs festgestellt werden.The exhaust gas recirculation device advantageously has a mixing chamber, at least in part Merging a charge air flow, an internal combustion engine exhaust gas flow and a fuel cell exhaust gas flow to form one in the combustion engine gate feedable exhaust gas-air mixture. It can be in such a mixing chamber advantageously the respective assembly by means of a suitable measuring device tion of the resulting exhaust gas-air mixture can be determined.

Die Zusammensetzung des Abgas-Luft-Gemischs ist vorzugsweise mittels wenigstens eines Ventils insbesondere automatisiert einstellbar. Hierdurch wird eine betriebsange­ passte und flexible Einstellung einer Verbrennungsmotorabgas-Rückführung und/oder einer Brennstoffzellenabgas-Zuführung in den Verbrennungsmotor ermöglicht.The composition of the exhaust gas-air mixture is preferably at least a valve, in particular automatically adjustable. This will make it operational suitable and flexible setting of an internal combustion engine exhaust gas recirculation and / or allows a fuel cell exhaust gas supply in the internal combustion engine.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennstoffzellen-Einrichtung abgasseitig mit einer zwischengeschalteten Reaktoreinheit verbunden zur Erzeugung von Wasserstoffperoxid oder von OH-Radikalen aus dem Brennstoffzellenabgas. Der Einsatz einer derartigen Reaktoreinheit ist in einem Kraftfahrzeug mit Diesel-Motor sinnvoll. Dabei erfolgt die Erzeugung von Wasserstoffperoxid oder von OH-Radikalen in einem che­ mischen Prozess, zum Beispiel mittels katalytisch unterstützter Dehydrierung von Wasser oder mittels Synthese aus dem im Brennstoffzellenabgas enthaltenen Restwasserstoff und Luftsauerstoff. Freie OH-Radikale sind für eine erwünschte Rußoxidation von beson­ derer Bedeutung und erlauben somit eine vorteilhafte Verringerung grundsätzlich zu ver­ meidender Partikelemissionen mit dem Verbrennungsmotorabgas. Dagegen dissoziiert das gebildete Wasserstoffperoxid fast vollständig im Verbrennungsraum zu freien OH- Radikalen, so dass es zur Erzielung des vorteilhaften Effekts einer erwünschten Rußverminderung im Verbrennungsmotorabgas beitragen kann. Darüber hinaus erlauben niedri­ gere Partikelemissionen im Verbrennungsmotorabgas die Nutzung höherer Rückführ­ raten desselben (bis zu 50%), so dass vorteilhafterweise eine weitere Reduktion von NOx-Emissionen im Verbrennungsmotorabgas erzielbar sind.According to a preferred embodiment, the fuel cell device is connected on the exhaust side to an intermediate reactor unit for generating hydrogen peroxide or OH radicals from the fuel cell exhaust gas. The use of such a reactor unit makes sense in a motor vehicle with a diesel engine. The generation of hydrogen peroxide or OH radicals takes place in a chemical process, for example by means of catalytically assisted dehydrogenation of water or by synthesis from the residual hydrogen and atmospheric oxygen contained in the fuel cell exhaust gas. Free OH radicals are of particular importance for a desired soot oxidation and thus allow an advantageous reduction of particulate emissions to be avoided with the internal combustion engine exhaust gas. In contrast, the hydrogen peroxide formed dissociates almost completely in the combustion chamber to form free OH radicals, so that it can contribute to achieving the advantageous effect of a desired soot reduction in the combustion engine exhaust gas. In addition, lower particulate emissions in the internal combustion engine exhaust allow the use of higher recirculation rates of the same (up to 50%), so that advantageously a further reduction of NO x emissions in the internal combustion engine exhaust can be achieved.

Vorzugsweise enthält die Abgasrückführeinrichtung ein insbesondere automatisiert ver­ stellbares Ladeluftzuführsystem zur unabhängigen Einstellung des Ladeluftdrucks und/oder der Rückführrate des Verbrennungsmotorabgases. Der Einsatz eines derartigen Ladeluftzuführsystems ist insbesondere bei direkt einspritzenden Diesel-Motoren sinnvoll. Dabei ist das Ladeluftzuführsystem vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass eine vari­ able Veränderung der Turbinengeometrie eines Laders möglich ist. Wenn sich bei einer Turbinenverstellung des Laders neben dem Ladeluftdruck zusätzlich auch das vorlie­ gende Druckgefälle an einem Verbrennungsmotorabgas-Rückführventil verändert, führt dies gleichzeitig zu einer entsprechenden Variation der Rückführrate des Verbrennungs­ motorabgases. In dieser Weise ist eine von der Zuführung des Brennstoffzellengases entkoppelte Steuerung beziehungsweise Regelung der Verbrennungsmotorabgas- Rückführrate und des Ladeluftdrucks aufgrund des geschaffenen zusätzlichen Freiheits­ grads möglich. Dabei ist auch die Brennstoffzellenabgas-Zuführrate von der Verbren­ nungsmotorabgas-Rückführung unabhängig einstellbar.Preferably, the exhaust gas recirculation device contains a particularly automated ver adjustable charge air supply system for independent adjustment of the charge air pressure and / or the recirculation rate of the engine exhaust. The use of such Charge air supply system is particularly useful for direct-injection diesel engines. The charge air supply system is advantageously designed such that a vari able change of the turbine geometry of a loader is possible. If at one Turbine adjustment of the supercharger in addition to the charge air pressure changes in the pressure drop across an engine exhaust gas recirculation valve this simultaneously leads to a corresponding variation in the recirculation rate of the combustion engine exhaust. In this way, one of the supply of the fuel cell gas decoupled control or regulation of the internal combustion engine exhaust Return rate and charge air pressure due to the additional freedom created possible. The fuel cell exhaust gas supply rate is also from the combustion Engine exhaust gas recirculation can be set independently.

Vorteilhafterweise ist die Brennstoffzellen-Einrichtung eine Energiehilfseinrichtung. Eine derartige Energiehilfseinrichtung dient insbesondere zur Deckung eines sich ständig stei­ genden Bedarfs an elektrischer Leistung und somit einer entsprechenden elektrischen Energiebereitstellung in einem Kraftfahrzeug. Derartige Brennstoffzellen-Hilfseinrich­ tungen bestehen aus einer Brennstoffzellen-Einheit und einer Kraftstoffaufbereitungsein­ heit. Da mittels einer Brennstoffzellen-Hilfseinrichtung eine im Vergleich zu einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lichtmaschine wirkungsgradgünstigere Stromerzeu­ gung möglich ist, eignet sich deren Einsatz beispielsweise besonders in Oberklassen­ fahrzeugen, die eine relativ hohe Anzahl an elektrischen Verbrauchern aufweisen.The fuel cell device is advantageously an energy auxiliary device. A Such energy auxiliary device is used in particular to cover a constantly rising need for electrical power and thus a corresponding electrical Provision of energy in a motor vehicle. Such fuel cell auxiliary equipment lines consist of a fuel cell unit and a fuel processing unit Ness. Since by means of a fuel cell auxiliary device in comparison to one of the Internal combustion engine driven alternator more efficient power generation is possible, their use is particularly suitable, for example, in upper classes vehicles that have a relatively high number of electrical consumers.

Mit Vorteil ist eine zentrale Steuereinheit vorgesehen zur automatisierten Einstellung der Zusammensetzung des Abgas-Luft-Gemischs und/oder des in den Verbrennungsmotor zuzuführenden Volumenstroms des Abgas-Luft-Gemischs in Abhängigkeit von Betriebs­ daten des Verbrennungsmotors und/oder der Brennstoffzellen-Einrichtung. Mittels einer derartigen zentralen Steuereinheit kann eine flexible und betriebsgünstige Brennstoffzellenabgas-Zuführung und/oder Verbrennungsmotorabgas-Rückführung in den Verbren­ nungsmotor erfolgen.A central control unit is advantageously provided for the automated setting of the Composition of the exhaust gas-air mixture and / or in the internal combustion engine volume flow of the exhaust-air mixture to be supplied as a function of operation data of the internal combustion engine and / or the fuel cell device. By means of a Such a central control unit can provide a flexible and economical fuel cell exhaust gas supply  and / or engine exhaust gas recirculation in the combus motor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.Further advantageous embodiments of the invention result from the description.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In einer einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahr­ zeug-Antriebssystem anhand eines Blockschaltbildes dargestellt.The invention is described in an exemplary embodiment based on an associated Drawing explained in more detail. A motor vehicle according to the invention is shown in a single figure Tool drive system shown using a block diagram.

Die Figur zeigt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug-Antriebssystem in sche­ matischer Darstellung. Das Antriebssystem 10 enthält einen Verbrennungsmotor 12, der ein direkteinspritzender Otto-Motor oder ein direkteinspritzender Diesel-Motor sein kann. Ferner ist eine Abgasrückführeinrichtung 14 vorgesehen, mittels welcher das Verbren­ nungsmotorabgas wenigstens teilweise in den Verbrennungsmotor 12 rückführbar ist. Die Abgasrückführeinrichtung 14 enthält einen Abgaskrümmer 18, der zur Rückführung des Verbrennungsmotorabgases mit einer Leitung 22 verbunden ist, welche zu einer Misch­ kammer 42 führt. In der Leitung 22 ist ein Verbrennungsmotorabgas-Kühler 24 und ein diesem nachgeschaltetes Ventil 26, hier ein Verbrennungsmotorabgas-Ventil, integriert. Nicht in den Verbrennungsmotor 12 rückzuführendes Verbrennungsmotorabgas wird durch die Lei­ tung 20 einem Ladeluftzuführsystem 28, hier einem Turbolader, zugeführt, welcher in an sich bekannter Weise mittels einer Leitung 30 unter Zwischenschaltung eines Ladeluftkühlers 32 Ladeluft in die Mischkam­ mer 42 zuführt. Erfindungsgemäß ist die Mischkammer 42 mittels einer Leitung 36 mit einer Brennstoffzellen-Einrichtung 16 derart verbunden, dass das Brennstoffzellenabgas in die Mischkammer 42 zugeführt werden kann. Dabei führt die Leitung 36 abgasseitig von der Brennstoffzellen-Einrichtung 16 zu einer Reaktoreinheit 34, hier einem H2O2-Katalysator, von diesem zu einem Ventil 38, hier ein Brennstoffzellenabgas-Ventil und schließlich zu der Mischkammer 42. Die Mischkammer 42 dient zur wenigstens teilweisen Zusammenführung des Ladeluftstroms (Leitung 30) und/oder des Verbrennungsmotor-Abgasstroms (Leitung 22) und/oder des Brennstoffzellen-Abgasstroms (Leitung 36) unter Ausbildung eines in den Verbren­ nungsmotor 12 zuführbaren Abgas-Luft-Gemischs mittels einer von der Mischkammer 42 in den Verbrennungsmotor 12 führenden Leitung 40 (Ansaugkanal). Ferner ist eine zent­ rale Steuereinheit 44 vorgesehen, die zur Durchführung einer betriebsgünstigen und automatisierten Einstellung der Brennstoffzellenabgas-Zuführung und der Verbren­ nungsmotorabgas-Rückführung in den Verbrennungsmotor 12 mit dem Ventil 38, hier das Brennstoffzellen­ abgas-Ventil, und dem Ventil 26, hier das Verbrennungsmotorabgas-Ventil, mittels Steuerleitungen 48 operativ wirkverbunden ist. Dabei erhält die zentrale Steuereinheit 44 mittels Datenleitungen 46 geeignete Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs. Gegebenenfalls kann auch der Tur­ bolader 28 mittels der zentralen Steuereinheit 44 variabel einstellbar sein.The figure shows a generally designated 10 motor vehicle drive system in cal matic representation. The drive system 10 includes an internal combustion engine 12 , which may be a direct injection gasoline engine or a direct injection diesel engine. Furthermore, an exhaust gas recirculation device 14 is provided, by means of which the combustion engine exhaust gas is at least partially recyclable into the internal combustion engine 12 . The exhaust gas recirculation device 14 includes an exhaust manifold 18 which is connected to the return of the engine exhaust gas with a line 22 which leads to a mixing chamber 42 . An internal combustion engine exhaust gas cooler 24 and a valve 26 connected downstream thereof, here an internal combustion engine exhaust gas valve, are integrated in the line 22 . Not in the internal combustion engine 12 to be recirculated internal combustion engine exhaust gas through the line 20 a charge air supply system 28 , here a turbocharger, which in a known manner by means of a line 30 with the interposition of a charge air cooler 32 supplies charge air into the mixing chamber 42 . According to the invention, the mixing chamber 42 is connected to a fuel cell device 16 by means of a line 36 such that the fuel cell exhaust gas can be fed into the mixing chamber 42 . The line 36 leads on the exhaust gas side from the fuel cell device 16 to a reactor unit 34 , here an H 2 O 2 catalyst, from there to a valve 38 , here a fuel cell exhaust valve and finally to the mixing chamber 42 . The mixing chamber 42 is used for at least partially merging the charge air flow (line 30 ) and / or the internal combustion engine exhaust gas flow (line 22 ) and / or the fuel cell exhaust gas flow (line 36 ) to form an exhaust gas / air mixture that can be supplied to the combustion engine 12 by means of a line 40 (intake duct) leading from the mixing chamber 42 into the internal combustion engine 12 . Furthermore, a central control unit 44 is provided, which for carrying out an operationally advantageous and automated setting of the fuel cell exhaust gas supply and the combustion engine exhaust gas recirculation into the internal combustion engine 12 with the valve 38 , here the fuel cell exhaust valve, and the valve 26 , here that Internal combustion engine exhaust valve is operatively connected by means of control lines 48 . The central control unit 44 receives suitable operating data of the motor vehicle by means of data lines 46 . If necessary, the turbo charger 28 can also be variably adjustable by means of the central control unit 44 .

Das Kraftfahrzeug-Antriebssystem 10 erlaubt somit eine wirkungsgradgünstige und fle­ xible Brennstoffzellenabgas-Zuführung und/oder Verbrennungsmotorabgas-Rückführung in den Verbrennungsmotor 12 zur Erzielung einer erwünschten Reduktion von NOx- Emissionen beim Betreiben des Kraftfahrzeugs.The motor vehicle drive system 10 thus permits an efficient and flexible fuel cell exhaust gas supply and / or internal combustion engine exhaust gas recirculation into the internal combustion engine 12 in order to achieve a desired reduction in NO x emissions when operating the motor vehicle.

Claims (9)

1. Kraftfahrzeug-Antriebssystem mit einem eine Abgasrückführungseinrichtung (14) aufwei­ senden Verbrennungsmotor und mit einer Abgas erzeugenden Brennstoffzellen­ einrichtung (16), welche zu einer wenigstens teilweisen Zuführung des Brennstoffzellen­ abgases in den Verbrennungsmotor mit selbigem wirkverbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Abgasrückführungseinrichtung (14) eine Mischkammer (42) aufweist zur wenigstens teilweisen Zusammenführung eines Ladeluftstroms, eines Verbren­ nungsmotor-Abgasstroms und eines Brennstoffzellen-Abgasstroms unter Ausbildung eines in den Verbrennungsmotor (12) zuführbaren Abgas-Luft-Gemischs.1. Motor vehicle drive system with an exhaust gas recirculation device ( 14 ) send internal combustion engine and with an exhaust gas-producing fuel cell device ( 16 ), which is operatively connected to an at least partial supply of the fuel cell exhaust gas to the internal combustion engine, characterized in that the exhaust gas recirculation device ( 14 ) has a mixing chamber ( 42 ) for at least partially merging a charge air stream, a combustion engine exhaust gas stream and a fuel cell exhaust gas stream, forming an exhaust gas / air mixture that can be fed into the internal combustion engine ( 12 ). 2. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen-Einrichtung (16) eine Membran- Brennstoffzelle und einen Kraftstoffreformer aufweist.2. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell device ( 16 ) has a membrane fuel cell and a fuel reformer. 3. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen-Einrichtung (16) eine Hochtemperatur- Festoxidbrennstoffzelle enthält.3. Motor vehicle drive system according to claim 1, characterized in that the fuel cell device ( 16 ) contains a high-temperature solid oxide fuel cell. 4. Kraftfahrzeug-Antriebsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12) ein Otto-Motor oder ein Diesel- Motor, insbesondere mit Direkteinspritzung, ist.4. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 12 ) is a gasoline engine or a diesel engine, in particular with direct injection. 5. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Abgas-Luft-Gemischs mittels we­ nigstens eines Ventils (26, 38) insbesondere automatisiert einstellbar ist.5. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the composition of the exhaust gas-air mixture by means of we least one valve ( 26 , 38 ) is in particular automatically adjustable. 6. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen-Einrichtung (16) abgasseitig mit einer zwischengeschalteten Reaktoreinheit (34) verbunden ist zur Erzeugung von Was­ serstoffperoxid oder von OH-Radikalen aus dem Brennstoffzellenabgas. 6. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell device ( 16 ) on the exhaust gas side is connected to an intermediate reactor unit ( 34 ) for the generation of What serstoffperoxid or OH radicals from the fuel cell exhaust gas. 7. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungseinrichtung (14) ein insbesondere au­ tomatisiert verstellbares Ladeluftzuführsystem (28) aufweist zur unabhängigen Ein­ stellung des Ladeluftdrucks und/oder der Rückführrate des Verbrennungsmotorabga­ ses.7. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas recirculation device ( 14 ) has an in particular automated adjustable charge air supply system ( 28 ) for the independent setting of the charge air pressure and / or the return rate of the internal combustion engine discharge. 8. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen-Einrichtung (16) eine Energiehilfseinrich­ tung ist.8. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell device ( 16 ) is a Energiehilfseinrich device. 9. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuereinheit (44) vorgesehen ist zur automati­ sierten Einstellung der Zusammensetzung des Abgas-Luft-Gemischs und/oder des in den Verbrennungsmotor (12) zuzuführenden Volumenstroms des Abgas-Luft- Gemischs in Abhängigkeit von Betriebsdaten des Verbrennungsmotors (12) und/oder der Brennstoffzellen-Einrichtung (16).9. Motor vehicle drive system according to one of the preceding claims, characterized in that a central control unit ( 44 ) is provided for the automated adjustment of the composition of the exhaust gas-air mixture and / or of the volume flow of the exhaust gas to be supplied to the internal combustion engine ( 12 ). Air mixture depending on operating data of the internal combustion engine ( 12 ) and / or the fuel cell device ( 16 ).
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