DE102009028925A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) mit wenigstens einer Brennkraftmaschine (2), der mindestens ein Abgastrakt (3) mit einer mindestens einen ersten Wärmetauscher (15) aufweisenden Abgasrückführung (12) zugeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass der Abgastrakt (3) stromabwärts der Abgasrückführung (12) mindestens einen mit dem ersten Wärmetauscher (15) wirkverbindbaren oder wirkverbundenen zweiten Wärmetauscher (18) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einer Brennkraftmaschine, der mindestens ein Abgastrakt mit einer mindestens einen ersten Wärmetauscher aufweisenden Abgasrückführung zugeordnet ist.
  • Stand der Technik
  • Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen oder Wärmekraftmaschinen mit innerer oder äußerer Verbrennung entstehen durch die Verbrennung des Brennstoffes Abgase. Diese Abgase weisen in der Regel eine Zusammensetzung aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Stickoxide unterschiedlicher Oxidationsstufen, Rußpartikel, Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf und anderen Stoffen auf. Um die negativen Einwirkungen durch die darin befindlichen schädlichen Wirkstoffe auf die Umwelt so gering wie möglich zu halten, werden die Abgase aus der Brennkraftmaschine einer Abgasnachbehandlung in einem der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgastrakt unterzogen. In dem Abgastrakt wird die Menge der Schadstoffe vermindert, wobei die Schadstoffe im Rohabgas der Brennkraftmaschine in mindestens einer im Abgastrakt angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung, wie beispielsweise ein Katalysator, in unterschiedliche, unschädliche Stoffe umgewandelt werden. In manchen Betriebspunkten jedoch reicht die im Abgas enthaltene Energie nicht dazu aus, in dem Katalysator zu einer entsprechenden Reaktion zu führen. Bei bekannten Katalysatoren muss eine ausreichende Aktivierungsenergie in dem Abgas enthalten sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Abgastrakt stromabwärts der Abgasrückführung mindestens einen mit dem ersten Wärmetauscher wirkverbindbaren oder wirkverbundenen zweiten Wärmetauscher aufweist. In dem Abgastrakt ist also ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen, der mit dem ersten Wärmetauscher, der der Abgasrückführung zugeordnet ist, wirkverbunden werden kann oder wirkverbunden ist, sodass eine Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher stattfindet. Da der erste Wärmetauscher der Abgasrückführung zugeordnet ist, wirken auf ihn hohe Abgastemperaturen, wozu die Abgasrückführung zweckmäßigerweise möglichst nahe zu der Brennkraftmaschine in dem Abgastrakt angeordnet ist. Der stromabwärts der Abgasrückführung liegende zweite Wärmetauscher ist niedrigeren Temperaturen des Abgases ausgesetzt. Insbesondere dann, wenn sich zwischen dem zweiten Wärmetauscher und der Abgasrückführung eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten des Abgastrakts befinden, die dem Abgas Wärme entziehen. Aufgrund des Temperaturgefälles zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher wird somit durch das Wirkverbinden des ersten Wärmetauschers mit dem zweiten Wärmetauscher Wärme von dem ersten Wärmetauscher auf den zweiten Wärmetauscher überfragen, wobei die übertragene Wärme an dem zweiten Wärmetauscher auf den Abgastrakt beziehungsweise auf das durch den Abgastrakt strömende Abgas übertragen wird. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ermöglicht somit das Erhöhen der Abgastemperatur des stromabwärts der Abgasrückführung durch den Abgastrakt strömenden Abgases, sodass es auch beispielsweise bei niedrigen Lastpunkten oder im Leerlauf der Brennkraftmaschine eine ausreichende Aktivierungsenergie für einen im Abgastrakt angeordneten Katalysator aufweist.
  • Vorteilhafterweise zirkuliert zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher zum Bilden einer Wärmetauscheinrichtung ein Wärmeträgermedium. Somit wird ein Wärmekreislauf zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher gebildet, der aktiviert beziehungsweise in Gang gesetzt wird, wenn der erste Wärmetauscher mit dem zweiten Wärmetauscher wirkverbunden wird. Mittels des Wärmeträgermediums wird die von dem ersten Wärmetauscher aufgenommene Wärme auf den zweiten Wärmetauscher übertragen. Mit Einsetzen der Zirkulation des Wärmeträgermediums werden der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher miteinander wirkverbunden. Alternativ hierzu sind der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher vorteilhafterweise stets miteinander wirkverbunden. Bevorzugt sind dazu der erste und der zweite Wärmetauscher derart dich aneinander angeordnet, dass ein direkter Wärmeaustausch, also ohne ein zirkulierendes Wärmeträgermedium stattfindet. Bevorzugt liegen dazu der erste und der zweite Wärmetauscher direkt aneinander und/oder an einer wärmeleitfähigen Zwischenwand an.
  • Um eine sichere Zirkulation des Wärmeträgermediums zu gewährleisten, ist bevorzugt dem ersten Wärmetauscher ein Förderaggregat für das Wärmetauschmedium vorgeschaltet. Bei dem Förderaggregat handelt es sich vorzugsweise um eine elektrisch betriebene Pumpe, die entsprechend in den Kreislauf der beschriebenen Wärmetauscheinrichtung eingebunden ist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Förderaggregat ein Kondensator angeordnet ist. Der Kondensator ist somit dem zweiten Wärmetauscher nachgeschaltet und führt dadurch zu einer Verringerung der notwendigen Pumpleistung des Förderaggregats.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass dem ersten Wärmetauscher an der Abgasrückführung ein Abgasrückführungskühler nachgeschaltet ist, der mit einem Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist. Mittels des Abgasrückführungskühlers wird dem in die Brennkraftmaschine zurückgeführten Abgas Wärme entzogen und dem Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt. Dem zurückgeführten Abgas, das zur weiteren Verbrennung von noch unverbrannten Schadstoffen in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird, wird zur Optimierung der Leistung und zur innermotorischen Verringerung der Schadstoffe im Rohabgas der Brennkraftmaschine mittels des Abgasrückführungskühlers Wärme entzogen. Die vorteilhafte nachgeschaltete Anordnung des Abgasrückführungskühlers zu dem ersten Wärmetauscher führt dazu, dass dem Abgas zunächst durch den ersten Wärmetauscher und anschließend durch den Abgasrückführungskühler Wärme entzogen wird. Durch diese Vorkühlung mittels des ersten Wärmetauschers wird die durch den Abgasrückführungskühler in den Hauptkühlkreislauf eingebrachte Wärme verringert. Dies führt dazu, dass Kühlerkomponenten der Brennkraftmaschine, die zur Kühlung des durch den Hauptkühlkreislauf strömenden Mediums dienen, kleiner ausgeführt werden können, und unter anderem dadurch der CW-Wert eines die Antriebsvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs verringert werden kann.
  • Ferner ist vorgesehen, dass der Abgastrakt stromabwärts der Abgasrückführung mindestens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, welcher der zweiten Wärmetauscher zugeordnet ist. Es ist also in und/oder an der Abgasnachbehandlungseinrichtung der zweite Wärmetauscher angeordnet. Der zweite Wärmetauscher wirkt somit direkt mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung zusammen, die bevorzugt als Katalysator, insbesondere Oxidationskatalysator, 3-Wege-Katalysator oder SCR-Katalysator, ausgebildet ist, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung selbst mit der dem Abgas in der Abgasrückführung entzogenen Wärme beaufschlagt wird. Hier wird die Wärme aus der Abgasrückführung also direkt auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung übertragen, um diese zu erhitzen, sodass sie ihre Aktivierungsenergie auch bei niedrigen Lastpunkten der Brennkraftmaschine erreicht.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu ist der zweite Wärmetauscher der mindestens einen Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorgeschaltet beziehungsweise stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in dem Abgastrakt angeordnet. Hierbei wird die dem Abgas in der Abgasrückführung entzogene Wärme dem durch den Abgastrakt strömenden Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt, sodass die Abgastemperatur vor Erreichen des Katalysators beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung zweckmäßigerweise bis auf die notwendige Aktivierungstemperatur erhöht wird.
  • Bevorzugt weist der Abgastrakt stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens eine Turbine wenigstens eines Abgasturboladers auf. Das durch den Abgastrakt strömende Abgas treibt mittels der Turbine einen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Verdichter des Abgasturboladers an, wodurch die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht wird. Dabei gibt das Abgas Energie an der Turbine ab, wodurch die Temperatur des Abgases verringert wird. Insbesondere hier zeigt sich der Vorteil der vorteilhaften Antriebsvorrichtung, bei der das stromabwärts des Abgasturboladers durch den Abgastrakt strömende Abgas wieder auf die notwendige Aktivierungstemperatur der nachgeschalteten Abgasnachbehandlungseinrichtung bringbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaft weitergebildeten Ausführungsform der Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass der erste Wärmetauscher bedarfsweise mit einer Wärmekraftmaschine wirkverbindbar ist. Die Wärmekraftmaschine wandelt die in der Wärmetauscheinrichtung enthaltene und/oder gespeicherte Wärmeenergie in mechanische Energie um. Dazu ist die Wärmetauscheinrichtung bevorzugt über ein den zweiten Wärmetauscher zugeordnetes Bypassventil über einen Kreisprozess mit der Wärmekraftmaschine verbindbar, wodurch in denjenigen Lastpunkten, in welchen eine zusätzliche Erwärmung des Abgases und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht notwendig ist, die dem Abgas in der Abgasrückführung entnommene Wärme durch die Wärmekraftmaschine in nutzbare Arbeit umgewandelt wird. Bevorzugt handelt es sich bei der Wärmekraftmaschine um einen Turbolader einer Turbine, die zweckmäßigerweise mit einem im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Verdichter wirkverbunden ist, sodass die durch das Wärmetauschmedium angetriebene Turbine den Verdichter antreibt. Alternativ ist es auch denkbar, mittels der Turbine einen Generator zur Gewinnung elektrischer Energie anzutreiben. Dem durch die Abgasrückführung strömenden Abgas kann somit zu jedem Zeitpunkt effektiv Wärme entzogen werden, die auf unterschiedliche Art und Weise genutzt werden kann.
  • Bevorzugt ist das Wärmeträgermedium dazu wasserhaltig oder Wasser. In der Wärmetauschereinrichtung liegt das Wärmeträgermedium zweckmäßigerweise flüssig, gasförmig und/oder dampfförmig vor. Zweckmäßigerweise wird das Wärmeträgermedium durch den ersten Wärmetauscher überhitzt, sodass Dampf entsteht, welcher an dem zweiten Wärmetauscher bei der Abgabe von Wärme kondensiert.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Antriebsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der vorteilhaften Antriebsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.
  • Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Antriebsvorrichtung 1. Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine Brennkraftmaschine 2 sowie einen der Brennkraftmaschine 2 nachgeschalteten Abgastrakt 3 auf. Der Abgastrakt 3 umfasst einen Abgassammelkanal 4, der das von den einzelnen Zylindern beziehungsweise Brennräumen der Brennkraftmaschine 2 kommende Abgas sammelt und einer Turbine 5 eines Abgasturboladers 6 zuführt. Stromabwärts der Turbine 5 ist eine weitere Turbine 7 eines Abgasturboladers 8 angeordnet, sodass das Abgas nacheinander die Turbinen 5 und 7 durchströmt. Stromabwärts der stromabwärts gelegenen Turbine 7 durchströmt das Abgas ein Abgasrohr 9, an welchem eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ist als Katalysator 11 zur Verminderung der in dem Abgas befindlichen Schadstoffe ausgebildet.
  • Von dem Abgassammelkanal 4 führt eine Abgasrückführung 12 zu einem Frischluft-Einlasskanal 13 der Brennkraftmaschine 2. Die Abgasrückführung 12 weist einen Abgasrückführungskühler 14 auf. Zur Verringerung der NOx-Rohemissionen wird ein Teil des Abgases über die Abgasrückführung 12 dem Einlasskanal 13 der Brennkraftmaschine zugeführt, sodass unter anderem bisher unverbrannte Kohlenwasserstoffe erneut dem Verbrennungsprozess zugeführt werden, und mittels des Abgasrückführungskühlers 14 gekühlt.
  • Weiterhin weist die Abgasrückführung 12 einen ersten Wärmetauscher 15 auf, der dem Abgasrückführungskühler 14 vorgeschaltet ist. Über zwei Leitungen 16, 17 ist der Wärmetauscher 15 mit einem zweiten Wärmetauscher 18 wirkverbunden. Die Leitungen 16 und 17 dienen zum Transport von einem vorzugsweise wasserhaltigen Wärmeträgermedium, das zum Bilden einer Wärmetauscheinrichtung 19 zwischen dem Wärmetauscher 15 und dem Wärmetauscher 18 über die Leitungen 16 und 17 zirkuliert. Um eine Zirkulation stets zu gewährleisten, ist in der Leitung 17 ein Förderaggregat 20 dem Wärmetauscher 15 vorgeschaltet. Zweckmäßigerweise ist das Förderaggregat 20 als elektrisch betriebene Pumpe 21 zum Fördern des Wärmeträgermediums ausgebildet.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 beziehungsweise der Katalysator 11 den zweiten Wärmetauscher 18 auf. Somit wird im Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 dem durch die Abgasrückführung zurückströmenden Abgas mittels des Wärmetauschers 15 Wärme entzogen und dem Wärmeträgermedium zugeführt. Das so erhitzte Wärmeträgermedium strömt weiter durch die Leitung 16 zu dem zweiten Wärmetauscher 18. In diesem gibt das Wärmeträgermedium seine gespeicherte Wärme beziehungsweise die dem Abgas in der Abgasrückführung 12 entzogene Wärme an den Wärmetauscher 18 ab. Dieser ist zweckmäßigerweise derart mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 verbunden oder in diese integriert, dass der Wärmetauscher 18 mit Hilfe der Wärme aus dem Wärmeträgermedium die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 so beheizt, dass diese ihre Aktivierungstemperatur erreicht und in einem für die Konvertierung der in dem Abgas befindlichen Schadstoffe optimalen Temperaturbereich arbeitet.
  • Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung 1 ist es somit auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich, die Aktivierungsenergie der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 beziehungsweise des Katalysators 11 auch bei niedrigen Lastpunkten oder im Leerlauf der Brennkraftmaschine 2 zu erhalten.
  • Bevorzugt ist das Wärmeträgermedium wasserhaltig oder Wasser, sodass es durch den Wärmetauscher 15 beziehungsweise durch die in dem durch die Abgasrückführung 12 strömenden Abgas enthaltene Wärmeenergie überhitzt und in einen dampfförmigen Zustand überführt wird. Um die Pumpleistung der Pumpe 21 gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn in der Verbindungsleitung 17 zwischen dem Wärmetauscher 18 und der Pumpe 21 ein Kondensator angeordnet ist, der das Wärmeträgermedium wieder in einen zumindest im Wesentlichen vollständig flüssigen Zustand zurückführt.
  • Ein weiterer Vorteil der Wärmetauscheinrichtung 19 und insbesondere des Wärmetauschers 15 liegt darin, dass der dem Wärmetauscher 15 nachgeschaltete Abgasrückführungskühler 14 von bereits vorgekühltem Abgas durchströmt wird, sodass der Abgasrückführungskühler 14 eine vergleichsweise geringe Kühlleistung erbringen muss, um das durch die Abgasrückführung 12 strömende Abgas auf die gewünschte Temperatur herabzukühlen. Dies hat den Vorteil, dass der Abgasrückführungskühler 14, der mit einem Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine 2 wirkverbunden ist, kleiner ausgebildet werden kann, und insbesondere die Kühlkomponenten der Antriebsvorrichtung 1, die zum Kühlendes Hauptkühlkreislaufs dienen, kleiner ausgebildet beziehungsweise für eine geringere Leistung ausgelegt werden können. So kann beispielsweise ein Kühler der Brennkraftmaschine 2 kleiner ausgeführt und dadurch der CW-Wert eines die Antriebsvorrichtung 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs verringert werden.
  • Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Aus der 1 bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel lediglich darin, dass der zweite Wärmetauscher 18 nicht einen Bestandteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 bildet, sondern an dem Abgasrohr 9 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 vorgeschaltet ist. Hierdurch wird das der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 zugeführte Abgas vor Durchströmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 erhitzt und auf die entsprechende Aktivierungstemperatur gebracht.
  • Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung, wobei auch hier bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, sodass insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Das Ausführungsbeispiel der 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass in der Leitung 16 ein Bypassventil 22 angeordnet ist, über das der Wärmetauscher 15 wahlweise mit dem Wärmetauscher 18 oder mit einer Wärmekraftmaschine 23 verbindbar ist. Wird das Bypassventil 22 derart geschaltet, dass das Wärmeträgermedium zumindest im Wesentlichen die Wärmekraftmaschine 23 durchströmt, wird ein Kreisprozess gebildet, der es erlaubt, in denjenigen Lastpunkten, in welchen eine zusätzliche Beheizung des durch das Abgasrohr 9 beziehungsweise die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 strömenden Abgases nicht notwendig ist, die durch das Wärmeträgermedium übertragene Wärme in nutzbare Arbeit zu wandeln. Vorteilhafterweise ist dem Förderaggregat 20 ein Kondensator 24 derart vorgeschaltet, dass von dem Wärmetauscher 18 oder von der Wärmekraftmaschine 23 kommendes Wärmeträgermedium durch den Kondensator 24 strömt, bevor es das Förderaggregat 20 erreicht. Hierdurch wird gewährleistet, dass das gegebenenfalls zuvor dampfförmig vorliegende Wärmeträgermedium in seinen flüssigen Zustand zurückgeführt wird und durch das Förderaggregat 20 effizient gefördert werden kann. Bei der Wärmekraftmaschine 23 handelt es sich vorteilhafterweise um einen Turbolader, dessen Turbine von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird, und dadurch einen im Ansaugtrakt angeordneten – hier nicht dargestellten – Verdichter antreibt, oder beispielsweise um eine entsprechend angeordnete Turbine, die einen Generator zur Gewinnung elektrischer Energie antreibt. Auch wenn die beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils das Vorsehen zweier Abgasturbolader 6, 8 beschreiben, lässt sich die vorteilhafte Antriebsvorrichtung auch mit nur einem oder auch keinem der Abgasturbolader 6, 7 mit den oben genannten Vorteilen realisieren.

Claims (10)

  1. Antriebsvorrichtung (1) mit wenigstens einer Brennkraftmaschine (2), der mindestens ein Abgastrakt (3) mit einer mindestens einen ersten Wärmetauscher (15) aufweisenden Abgasrückführung (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (3) stromabwärts der Abgasrückführung (12) mindestens einen mit dem ersten Wärmetauscher (15) wirkverbindbaren oder wirkverbundenen zweiten Wärmetauscher (18) aufweist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher zum Bilden einer Wärmetauscheinrichtung (19) ein Wärmeträgermedium zirkuliert.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Wärmetauscher (15) ein Förderaggregat (20) für das Wärmetauschmedium vorgeschaltet ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Wärmetauscher (18) und dem Förderaggregat (20) ein Kondensator angeordnet ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Wärmetauscher (15) an der Abgasrückführung (12) ein Abgasrückführungskühler (14) nachgeschaltet ist, der mit einem Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine (2) wirkverbunden ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (3) stromabwärts der Abgasrückführung (12) mindestens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) aufweist, welcher der zweite Wärmetauscher (18) zugeordnet ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (18) der Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) vorgeschaltet ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abgastrakt stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers (18) mindestens eine Turbine (5, 7) eines Abgasturboladers (6,8) angeordnet ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (15) bedarfsweise mit einer Wärmekraftmaschine (23) wirkverbindbar ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium wasserhaltig oder Wasser ist.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014014570A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-23 General Electric Company Engine with improved egr system
DE102012221045A1 (de) 2012-11-19 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102012221569A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US11536213B2 (en) 2021-05-19 2022-12-27 Deere & Company Engine system with electrified air system components for managing emissions of nitrogen oxides in a work vehicle
US11572824B2 (en) 2021-05-13 2023-02-07 Deere & Company Electrified engine boost components for mitigating engine stalling in a work vehicle
US11572673B2 (en) 2021-06-25 2023-02-07 Deere & Company Work vehicle power system with decoupled engine air system components
US11591992B2 (en) 2021-05-05 2023-02-28 Deere & Company Engine system with air pump for enhanced turbocharger air exchange
US11846257B2 (en) 2021-05-03 2023-12-19 Deere & Company Engine system with reversible exhaust gas recirculation pump for controlling bypass flow
US11939929B2 (en) 2021-08-19 2024-03-26 Deere &Company Engine electrified air system including electric turbocharger and exhaust gas recirculation pump

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014014570A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-23 General Electric Company Engine with improved egr system
US8925317B2 (en) 2012-07-16 2015-01-06 General Electric Company Engine with improved EGR system
DE102012221045A1 (de) 2012-11-19 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102012221569A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US11846257B2 (en) 2021-05-03 2023-12-19 Deere & Company Engine system with reversible exhaust gas recirculation pump for controlling bypass flow
US11591992B2 (en) 2021-05-05 2023-02-28 Deere & Company Engine system with air pump for enhanced turbocharger air exchange
US11572824B2 (en) 2021-05-13 2023-02-07 Deere & Company Electrified engine boost components for mitigating engine stalling in a work vehicle
US11536213B2 (en) 2021-05-19 2022-12-27 Deere & Company Engine system with electrified air system components for managing emissions of nitrogen oxides in a work vehicle
US11572673B2 (en) 2021-06-25 2023-02-07 Deere & Company Work vehicle power system with decoupled engine air system components
US11939929B2 (en) 2021-08-19 2024-03-26 Deere &Company Engine electrified air system including electric turbocharger and exhaust gas recirculation pump

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