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Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat mit einer Dieselbrennkraftmaschine, einem Abgasturbolader, einem einem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten Ladeluftkühler und eine Abgasrückführung, wobei der Verdichter und der Ladeluftkühler einem Ansaugtrakt der Dieselbrennkraftmaschine angehören. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats.
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Antriebsaggregate der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug wird die Dieselbrennkraftmaschine mit dem Abgasturbolader aufgeladen, um ihren Wirkungsgrad und ihre Leistung zu erhöhen. Der Abgasturbolader besteht aus einer Turbine und einem Verdichter. Die Turbine ist einem Abgastrakt der Dieselbrennkraftmaschine zugeordnet und entnimmt dem in diesem geführten Abgas Energie, um den Verdichter anzutreiben. Mit dem Verdichter wird der Dieselbrennkraftmaschine zugeführtes Fluid, insbesondere Frischluft, komprimiert, sodass während einer in der Dieselbrennkraftmaschine ablaufenden Verbrennung mehr Sauerstoff zur Verfügung steht. Bei dem Verdichten der Luft mittels des Verdichters erhöht sich jedoch deren Temperatur. Daher wird der Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters des Abgasturboladers vorgesehen, um die durch das Verdichten erwärmte Luft wieder abzukühlen. Auf diese Weise kann die Leistung der Dieselbrennkraftmaschine weiter erhöht werden.
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Die Abgasrückführung ist vorgesehen, um die Abgasemissionen der Dieselbrennkraftmaschine zu verringern. Die Abgasrückführung ist als sogenannte äußere Abgasrückführung ausgeführt, bei welcher aus der Dieselbrennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas wieder in den Ansaugtrakt zurückgeführt wird. Es soll also Abgas aus dem Abgastrakt der Dieselbrennkraftmaschine in deren Ansaugtrakt zurückgeführt werden. Dadurch erhöht sich der Abgasanteil in der angesaugten Luft. Somit verlangsamt sich die Geschwindigkeit der Verbrennung in der Dieselbrennkraftmaschine, wobei zugleich die bei der Verbrennung erreichten Maximaltemperaturen sinken. Weil die Bildung von Stickoxiden (NOx) bei der Verbrennung stark temperaturabhängig ist, kann auf diese Weise die Stickoxidemission der Dieselbrennkraftmaschine verringert werden. Das Potenzial der Verringerung der Stickoxidemission steigt mit der Rückführrate, also der Menge des in den Ansaugtrakt zurückgeführten Abgases.
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Zur Reduzierung der in eine Umgebung des Antriebsaggregats abgegebenen Schadstoffmenge, insbesondere NOx-Menge, kann für Antriebsaggregate mit Ottobrennkraftmaschinen ein sogenannter Drei-Wege-Abgaskatalysator eingesetzt werden. Derartige Drei-Wege-Abgaskatalysatoren sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Voraussetzung dafür ist ein im Wesentlichen konstantes Kraftstoff-Luft-Gemisch im stöchiometrischen Verhältnis λ = 1. Die Drei-Wege-Abgaskatalysatoren können üblicherweise nicht für Dieselbrennkraftmaschinen eingesetzt werden, da bei diesen ein Sauerstoffüberschuss im Abgas vorhanden ist, welches die Reduktion des Stickoxids in dem Drei-Wege-Abgaskatalysator verhindert beziehungsweise dessen Effizienz herabsetzt. Bei Dieselbrennkraftmaschinen kommt zur (weiteren) Reduzierung der Stickoxidemission häufig ein SCR-Katalysator zum Einsatz. In diesem läuft eine selektive katalytische Reduktion (SCR) ab. Dabei wird üblicherweise Ammoniak, beispielsweise in Form einer wässrigen Harnstofflösung, vor dem SCR-Katalysator in den Abgastrakt eingebracht. Eine solche Vorgehensweise ist im Vergleich mit dem Einsatz eines Drei-Wege-Abgaskatalysators aufwendig.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Antriebsaggregat vorzustellen, bei welchem eine einfache und effiziente Schadstoffreduzierung, insbesondere NOx Reduzierung, bei Dieselbrennkraftmaschinen möglich ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass mittels der Abgasrückführung Abgas aus einem Abgastrakt der Dieselbrennkraftmaschine entnehmbar und mittels einer ersten Abgasrückführleitung vor dem Ladeluftkühler und mittels einer zweiten Abgasrückführleitung nach dem Ladeluftkühler in einen Ansaugtrakt einbringbar ist und dass die erste und/oder die zweite Abgasrückführleitung eine zumindest einen Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator umfassende Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist. Die Abgasrückführung weist sowohl die erste als auch die zweite Abgasrückführleitung auf. Mittels der Abgasrückführung kann, wie vorstehend ausgeführt, Abgas aus dem Abgastrakt entnommen werden. Über die erste Abgasrückführleitung kann das entnommene Abgas vor dem Ladeluftkühler und mittels der zweiten Abgasrückführleitung nach dem Ladeluftkühler in den Ansaugtrakt eingebracht werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das Abgas mit der ersten und/oder der zweiten Abgasrückführleitung entnommen wird. Es ist also nicht zwingend vorgesehen, zunächst das Abgas zu entnehmen und anschließend der ersten und/oder der zweiten Abgasrückführleitung zuzuführen. Vielmehr kann sowohl die erste als auch die zweite Abgasrückführleitung unmittelbar an den Abgastrakt und/oder den Ansaugtrakt angeschlossen sein. Die beschriebene Abgasrückführung ermöglicht es, die Dieselbrennkraftmaschine mit vergleichsweise niedrigen Lambdawerten (λ ≈ 1, stöchiometrischer Bereich) zu fahren, ohne eine Erhöhung der ausgestoßenen Rußmenge zu bewirken. Auch die bei einer solchen Vorgehensweise normalerweise ansteigenden Kohlenmonoxid (CO)- und Kohlenwasserstoff (HC)-Menge können auf einem gleichbleibenden oder lediglich geringfügig erhöhten Niveau gehalten werden. Auch sinkt die Leistung der Dieselbrennkraftmaschine trotz des Betriebs im stöchiometrischen Bereich nicht ab. Die Dieselbrennkraftmaschine wird folglich im Wesentlichen im stöchiometrischen Bereich, also mit λ ≈ 1 beziehungsweise im Bereich von 0,90 ≤ λ ≤ 1,10, insbesondere 0,97 ≤ λ ≤ 1,03, betrieben. Dies erlaubt es, das in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurückgeführte Abgas mittels eines Drei-Wege-Abgasrückführkatalysators effizient nachzubehandeln beziehungsweise zu reinigen. Der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator ist dabei Bestandteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche der ersten und/oder der zweiten Abgasrückführleitung zugeordnet ist. So kann bereits der Stickoxidanteil des zurückgeführten Abgases reduziert werden, was eine Verringerung der aus dem Antriebsaggregat in dessen Umgebung entlassenen Schadstoffe bedeutet.
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Die erste Abgasrückführleitung mündet vor dem Ladeluftkühler in den Ansaugtrakt ein, der vor Verschmutzung durch das zurückgeführte Abgas bewahrt werden soll. Die insbesondere dazu vorgesehene Abgasnachbehandlungseinrichtung weist beispielsweise einen Katalysator und/oder einen Filter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter, auf. Zusätzlich oder alternativ ist in der zweiten Abgasrückführleitung die Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgesehen. Mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann also das durch die erste und/oder die zweite Abgasrückführleitung zurückgeführte Abgas gereinigt werden, bevor es in den Ansaugtrakt der Dieselbrennkraftmaschine gelangt. Die Nachbehandlung des zurückgeführten Abgases umfasst bevorzugt eine Filterung zur Abscheidung von Rußpartikeln aus dem zurückgeführten Abgas mit Hilfe eines offenen oder geschlossenen Partikelfilters, insbesondere Dieselpartikelfilters. Darüber hinaus kann vorteilhafterweise auch noch eine Oxidation von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen durchgeführt werden, zweckmäßigerweise entweder mit Hilfe eines Oxidationskatalysators oder mithilfe einer geeigneten katalytischen Beschichtung des Partikelfilters. Ist ein Partikelfilter vorgesehen, so ist dieser vorzugsweise mit einer Regenerationseinrichtung versehen, mit welcher die Rußpartikel in dem Partikelfilter bei Bedarf verbrannt werden können. Die Regenerationseinrichtung umfasst vorteilhaft mindestens einen Druck- und/oder Temperatursensor, mit dessen Hilfe die Beladung des Partikelfilters mit Partikeln beziehungsweise die Regeneration überwacht werden kann. Vorzugsweise ist vor und hinter dem Partikelfilter jeweils ein Drucksensor und ein Temperatursensor vorgesehen. Die beiden Drucksensoren dienen zur Ermittlung des Abgasgegendrucks beziehungsweise der Differenz zwischen den Drücken vor und hinter dem Partikelfilter. Der so ermittelte Wert wird von einem Steuergerät, insbesondere einem Motorsteuergerät der Dieselbrennkraftmaschine, ausgewertet, um bei Überschreitung eines vorbestimmten Abgasgegendrucks die Regeneration des Partikelfilters einzuleiten. Die Temperatursensoren dienen insbesondere zur Überwachung der Regeneration.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysaor in einen Abgasrückführpartikelfilter integriert ist. In der ersten und/oder der zweiten Abgasrückführleitung kann also neben dem Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator auch der Abgasrückführpartikelfilter vorgesehen sein. Dabei können der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator und der Abgasrückführpartikelfilter miteinander integriert, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator mittels einer Beschichtung des Abgasrückführpartikelfilters erzeugt ist. In dem Abgasrückführpartikelfilter wird die Beschichtung aufgebracht, mittels welcher die Wirkung des Drei-Wege-Abgasrückführkatalysators erreicht wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Abgastrakt ein Drei-Wege-Abgaskatalysator angeordnet ist. Um die Konzentration der Schadstoffe, insbesondere Stickoxide, welche von der Dieselbrennkraftmaschine ausgestoßen werden, weiter zu senken, bevor das Abgas in die Umgebung des Antriebsaggregats entlassen wird, ist in dem Abgastrakt der Drei-Wege-Abgaskatalysator vorgesehen. Die effiziente Reinigung des Abgases der Dieselbrennkraftmaschine mit einem solchen Abgaskatalysator wird durch den im Wesentlichen stöchiometrischen Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine möglich.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Drei-Wege-Abgaskatalysator stromabwärts oder stromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers vorgesehen. In ersterem Fall liegt im Wesentlichen eine Niederdruck-Abgasrückführung, in letzterem Fall eine Hochdruck-Abgasrückführung vor. Ist der Drei-Wege-Abgaskatalysator stromabwärts der Turbine angeordnet, so wurde das Abgas in dieser bereits entspannt und liegt somit auf einem niedrigen Druckniveau vor. Aus diesem Grund muss für eine derartige Abgasrückführung ein Abgasverdichter vorgesehen sein, um das Abgas wieder auf ein höheres Druckniveau zu bringen. Dieser Verdichter kann im Wesentlichen auf beliebige Weise betrieben werden. Ist der Drei-Wege-Katalysator stromaufwärts der Turbine angeordnet, so befindet sich das Abgas noch auf einem hohen Druckniveau und kann problemlos in den Ansaugtrakt der Dieselbrennkraftmaschine eingebracht werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drei-Wege-Abgaskatalysator und/oder ein Abgaspartikelfilter mit einer weiteren Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere einem Abgasoxidationskatalysator, in einem gemeinsamen Gehäuse integriert ist. Folglich ist mindestens eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgastrakt vorgesehen. Diese kann stromauf- oder stromabwärts (bezogen auf das Abgas in dem Abgastrakt) des Drei-Wege-Katalysators und/oder des Abgaspartikelfilters angeordnet sein. Dabei ist das gemeinsame Gehäuse vorgesehen, in welchem die weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung zusammen mit dem Drei-Wege-Abgaskatalysator und/oder dem Abgaspartikelfilter vorgesehen ist – sie sind also in einem Caning untergebracht.
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Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass dem Drei-Wege-Abgaskatalysator und/oder dem Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator eine Lambdasonde zugeordnet ist. Mittels der Lambdasonde kann die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs, welches der Dieselbrennkraftmaschine zugeführt wird, steuernd und/oder regelnd eingestellt werden. Es kann entweder eine Sprungsonde eingesetzt werden, welche lediglich bei einem bestimmten Lambdawert, beispielsweise von λ = 1, reagiert und so lediglich eine Regelung auf einen einzigen Lambdawert ermöglicht. Alternativ kann jedoch auch eine Breitbandsonde vorgesehen werden, mittels welcher festgestellt werden kann, welcher Lambdawert in dem Abgas der Dieselbrennkraftmaschine tatsächlich vorliegt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dieselbrennkraftmaschine mittels der Lambdasonde mit einem Lambdawert in einem Bereich von 0,9 bis 1,1, insbesondere 0,97 bis 1,03, betreibbar ist. Speziell im letzteren Bereich kann von einer ordnungsgemäßen Funktion des Drei-Wege-Abgaskatalysators ausgegangen werden. Aus diesem Grund wird die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs derart eingestellt, dass der Lambdawert in dem genannten Bereich liegt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Abgasrückführleitung, insbesondere vor der Abgasnachbehandlungseinrichtung, aus der ersten Abgasrückführleitung abzweigt. Es kann also vorgesehen sein, dass das Abgas aus dem Abgastrakt der Dieselbrennkraftmaschine über die erste Abgasrückführleitung entnommen wird. Entscheidend ist jedoch lediglich, dass von dieser die zweite Abgasrückführleitung abzweigt, womit die Einbringung des Abgases vor und nach dem Ladeluftkühler über die beiden Abgasrückführleitungen ermöglicht ist. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass die zweite Abgasrückführleitung vor der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus der ersten Abgasrückführleitung abzweigt. Somit wird vor dem Ladeluftkühler gereinigtes Abgas und nach dem Ladeluftkühler ungereinigtes Abgas dem Ansaugtrakt der Dieselbrennkraftmaschine zugeführt. Zumindest wird auf diese Weise verhindert, dass der Ladeluftkühler durch das Zuführen von ungereinigtem Abgas verschmutzt wird, was seinen Wirkungsgrad beeinträchtigen würde.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der ersten Abgasrückführleitung und/oder der zweiten Abgasrückführleitung ein Abgasstellventil vorgesehen ist. Das Abgasstellventil ist beispielsweise eine Querschnittsverstelleinrichtung. Mit dem Abgasstellventil kann die Menge des Abgases steuernd und/oder regelnd eingestellt werden, welche in die erste Abgasrückführleitung und/oder die zweite Abgasrückführleitung gelangt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der ersten Abgasrückführleitung ein erstes Abgasstellventil vorgesehen ist, mit welchem die gemeinsame Abgasmenge von erster und zweiter Abgasrückführleitung eingestellt werden kann. Anschließend kann ein zweites Abgasstellventil vorgesehen sein, welches insbesondere als Drei-Wege-Ventil ausgestaltet sein kann. Dieses erlaubt eine Aufteilung des Abgases zwischen der ersten und der zweiten Abgasrückführleitung. Ein solches Abgasstellventil ist vorzugsweise stromaufwärts beziehungsweise vor der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgesehen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in dem Ansaugtrakt mindestens ein Zuluftdrosselventil, insbesondere ein Drei-Wege-Ventil, vorgesehen. Das Zuluftdrosselventil ist beispielsweise als Querschnittsverstelleinrichtung ausgebildet und erlaubt es, die der Dieselbrennkraftmaschine zugeführte Zuluftmenge einzustellen. Die Zuluft kann an dieser Stelle auch bereits ein Abgas-Luft-Gemisch sein. Das Zuluftdrosselventil kann beispielsweise als Drei-Wege-Ventil ausgeführt sein, womit es möglich ist, beispielsweise das Verhältnis von dem Abgas der zweiten Abgasrückführleitung zu dem Abgas-Luft-Gemisch aus dem Ansaugtrakt einzustellen, welches der Dieselbrennkraftmaschine zugeführt wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Abgasrückführleitung vor dem Zuluftstellventil und/oder die zweite Abgasrückführleitung nach dem Zuluftstellventil in den Ansaugtrakt einmündet. Ist die erste Abgasrückführleitung vor dem Zuluftstellventil an den Ansaugtrakt angeschlossen, so wird mittels diesem sowohl die Frischluftmenge als auch die durch die erste Abgasrückführleitung zugeführte Abgasmenge eingestellt. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die zweite Abgasrückführleitung nach dem Zuluftstellventil in den Ansaugtrakt einmündet. In diesem Fall ist es mittels des Zuluftstellventils nicht möglich, die über die zweite Abgasrückführleitung in den Ansaugtrakt eingebrachte Abgasmenge einzustellen.
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Zusätzlich oder alternativ ist in der ersten und/oder der zweiten Abgasrückführleitung ein Wärmetauscher vorgesehen. Mittels des Wärmetauschers kann die Temperatur des zurückgeführten Abgases gesenkt werden. Dies führt dazu, dass das zurückgeführte Abgas eine niedrigere Temperatur aufweist und bei der Verbrennung innerhalb der Dieselbrennkraftmaschine erwärmt werden muss. Somit sinkt die bei der Verbrennung erreichte Temperatur, womit die von der Dieselbrennkraftmaschine ausgestoßene Stickoxidmenge reduziert wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Antriebsaggregat eine Dieselbrennkraftmaschine, einen Abgasturbolader, einen einem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten Ladeluftkühler und eine Abgasrückführung aufweist, wobei der Verdichter und der Ladeluftkühler einem Ansaugtrakt der Dieselbrennkraftmaschine angehören. Dabei ist vorgesehen, dass mittels der Abgasrückführung Abgas aus einem Abgastrakt der Dieselbrennkraftmaschine entnommen und mittels einer ersten Abgasrückführleitung vor dem Ladeluftkühler und mittels einer zweiten Abgasrückführleitung nach dem Ladeluftkühler in den Ansaugtrakt eingebracht werden kann und dass in der ersten und/oder zweiten Abgasrückführleitung eine zumindest einen Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator umfassende Abgasnachbehandlungseinrichtung verwendet wird.
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Ebenso kann es vorgesehen sein, dass der Drei-Wege-Abgaskatalysator in einem Abgaspartikelfilter integriert ist. In dem Abgastrakt ist also neben dem Drei-Wege-Abgaskatalysator auch der Abgaspartikelfilter vorgesehen. Dabei können der Drei-Wege-Abgaskatalysator und der Abgaspartikelfilter miteinander integriert, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
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Schließlich kann der Drei-Wege-Abgaskatalysator mittels einer Beschichtung des Abgaspartikelfilters erzeugt sein. In dem Abgaspartikelfilter wird die Beschichtung aufgebracht, mittels welcher die Wirkung des Drei-Wege-Abgaskatalysators erreicht wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigt die einzige
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Figur eine schematische Darstellung eines Antriebsaggregats.
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Die Figur zeigt ein Antriebsaggregat 1 mit einer Dieselbrennkraftmaschine 2, welche (rein beispielhaft) über zwei Zylinderbänke 3 und 4 mit jeweils drei Zylindern 5 verfügt. Die Dieselbrennkraftmaschine 2 weist einen Ansaugtrakt 6 und einen Abgastrakt 7 auf. Dabei sind im Ansaugtrakt 6 diejenigen Bereiche des Antriebsaggregats 1 zugeordnet, welche zum Zuführen von Fluid, insbesondere Frischluft, in die Dieselbrennkraftmaschine 2 dienen. Dem Abgastrakt 7 sind dagegen abgasführende Bereiche des Antriebsaggregats 1 zugeordnet, also insbesondere Abgaskrümmer 8 und 9 der Zylinderbänke 3 und 4. Durch die Abgaskrümmer 8 und 9 strömt Abgas aus den Zylindern 5 nachfolgend der in diesen durchgeführten Verbrennung aus. Stromabwärts der Abgaskrümmer 8 und 9 ist eine Abgassammelleitung 10 vorgesehen, welche das Abgas der Abgaskrümmer 8 und 9 zusammenführt und gemeinsam einer Turbine 11 eines Abgasturboladers 12 zuführt. In der Turbine 11 wird das Abgas entspannt und somit auf einen niedrigeren Druck gebracht. Stromabwärts der Turbine 11 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 13 in Form eines Abgasoxidationskatalysators 14 vorgesehen, an den sich ein Drei-Wege-Abgaskatalysator 15 und ein Abgaspartikelfilter 16 anschließen, die in einem Gehäuse 17 angeordnet sind. Dabei ist der Drei-Wege-Abgaskatalysator 15 mittels einer Beschichtung des Abgaspartikelfilters 16 erzeugt. Stromabwärts des Drei-Wege-Abgaskatalysators 15 sowie des Abgaspartikelfilters 16 wird das Abgas der Dieselbrennkraftmaschine 2 in eine Umgebung 18 des Antriebsaggregats 1 entlassen.
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Die Turbine 11 des Abgasturboladers 12 dient dazu, über eine Welle 19 einen Verdichter 20 des Ansaugtrakts 6 anzutreiben. Der Verdichter 20 bringt über einen Luftfilter 21 angesaugte Luft auf ein höheres Druckniveau. Die so verdichtete Luft wird anschließend der Dieselbrennkraftmaschine 2 zugeführt. Die durch den Luftfilter 21 angesaugte Luftmenge kann mittels einer Luftmassenmesseinrichtung 22, beispielsweise einer Heißfilm-Luftmassenmesseinrichtung, bestimmt werden. Die mittels des Verdichters 20 verdichtete Luft gelangt über einen Ladeluftkühler 23 und ein Zuluftdrosselventil 24 zu Luftverteilern 25 und 26 der Zylinderbänke 3 und 4, über welche Zuluft in die Zylinder 5 zum Durchführen der Verbrennung gelangen kann.
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Das Antriebsaggregat 1 verfügt weiter über eine Abgasrückführung 27. Mittels dieser kann Abgas aus dem Abgastrakt 7, insbesondere der Abgassammelleitung 10, entnommen und dem Ansaugtrakt 6 zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist sowohl eine erste Abgasrückführleitung 28 als auch eine zweite Abgasrückführleitung 29 vorgesehen. Die erste Abgasrückführleitung 28 ist an die Abgaskrümmer 8 und 9 beziehungsweise an die Abgassammelleitung 10 angeschlossen (Abgasentnahmestelle 30). An der Abgasentnahmestelle 30 gelangt Abgas in die erste Abgasrückführleitung 28. Stromabwärts der Abgasentnahmestelle 30 weist die erste Abgasrückführleitung 28 ein erstes Abgasstellventil 31 auf. Mit diesem kann die Abgasmenge eingestellt werden, welche dem Abgastrakt 7 entnommen und dem Ansaugtrakt 6 der Dieselbrennkraftmaschine 2 zugeführt wird. Stromabwärts des ersten Abgasstellventils 31 zweigt die zweite Abgasrückführleitung 29 von der ersten Abgasrückführleitung 28 ab. An dieser Stelle ist ein zweites Abgasstellventil 32, welches als Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist, vorgesehen, über welches die zweite Abgasrückführleitung 29 an die erste Abgasrückführleitung 28 angeschlossen ist. Mithilfe des zweiten Abgasstellventils 32 kann steuernd und/oder regelnd eingestellt werden, welche Abgasmenge durch die erste Abgasrückführleitung 28 beziehungsweise die zweite Abgasrückführleitung 29 dem Ansaugtrakt 6 zugeführt wird. Stromabwärts des zweiten Abgasstellventils 32 ist in der ersten Abgasrückführleitung 28 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 33 vorgesehen. Diese besteht aus einem Abgasrückführpartikelfilter 34 und einem Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator 35. Der Abgasrückführpartikelfilter 34 sowie der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator 35 sind in einem Gehäuse 36 vorgesehen. Dabei ist der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator 35 mittels einer Beschichtung des Abgasrückführpartikelfilters 34 erzeugt. Der Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator 35 ist also in den Abgasrückführpartikelfilter 34 integriert. Weiter stromabwärts ist ein Wärmetauscher 37 vorgesehen, welcher zur Kühlung des durch die erste Abgasrückführleitung 28 zurückgeführten Abgases dient.
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Es ist vorgesehen, dass die erste Abgasrückführleitung 28 an einer Mündungsstelle 38 vor dem Ladeluftkühler 23 und die zweite Abgasrückführleitung 29 an einer Mündungsstelle 39 nach dem Ladeluftkühler 23 in den Ansaugtrakt 6 einmünden. Dabei ist die Mündungsstelle 38 der ersten Abgasrückführleitung 28 jedoch stromabwärts (bezogen auf die Luft) des Verdichters 20 des Abgasturboladers 12 angeordnet. Beide Abgasrückführleitungen 28 und 29 münden also an Mündungsstellen 38 und 39 in den Ansaugtrakt 6 ein, an welchem verdichtete Luft, also auf einem hohen Druckniveau befindliche Luft, vorliegt. Dabei kann dem Ansaugtrakt 6 über die erste Abgasrückführleitung 28 gereinigtes Abgas und über die zweite Abgasrückführleitung 29 ungereinigtes Abgas zugeführt werden. Weiterhin weist das Antriebsaggregat 1 eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 auf. Mittels dieser wird sowohl die Funktion der Dieselbrennkraftmaschine 2 als auch die Stellung des Zuluftdrosselventils 24, der Abgasstellventile 31 und 32 sowie der Betrieb des Wärmetauschers 37 und des Ladeluftkühlers 23 gesteuert und/oder geregelt.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Antriebsaggregat 1 beziehungsweise dessen Abgasrückführung 27 ist es auf äußerst effiziente Weise möglich, die Dieselbrennkraftmaschine 2 zu betreiben. Dies kann insbesondere derart geschehen, dass ein Gemisch mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Verhältnis von Brennstoff und Luft zur Verbrennung verwendet wird. Das bedeutet, dass in dem Abgas der Dieselbrennkraftmaschine 2 kein oder lediglich wenig unverbrannter Sauerstoff enthalten ist. Somit kann zur Abgasnachbehandlung, insbesondere zur Reduzierung des in die Umgebung 18 ausgestoßenen Stickoxidanteils, der Drei-Wege-Abgaskatalysator 15 verwendet werden. Auch das durch die erste Abgasrückführleitung 28 zurückgeführte Abgas kann mittels eines entsprechenden Drei-Wege-Abgasrückführungskatalysators 35 behandelt werden. Insbesondere durch eine gute Homogenisierung der Abgasrückführung 27, der hohen Kühlleistung – insbesondere mittels des Ladeluftkühlers 23 und des Wärmetauschers 37 – sowie einem guten Brennverhalten innerhalb der Dieselbrennkraftmaschine 2 kann ein Lambdawert von etwa 1 eingestellt werden, ohne dass sich der Kohlenmonoxid-, Ruß- und/oder Kohlenwasserstoff-Ausstoß des Antriebsaggregats 1 deutlich verschlechtert und ohne dass sich Einbußen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des Antriebsaggregats 1 bemerkbar machen. Insbesondere beim Beschleunigen der Dieselbrennkraftmaschine 2 kann durch eine geeignete Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 in Analogie zu einer Ottobrennkraftmaschine ein Lambdawert von etwa 1 eingestellt und somit die Menge der ausgestoßenen Stickoxide reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Dieselbrennkraftmaschine
- 3
- Zylinderbank
- 4
- Zylinderbank
- 5
- Zylinder
- 6
- Ansaugtrakt
- 7
- Abgastrakt
- 8
- Abgaskrümmer
- 9
- Abgaskrümmer
- 10
- Abgassammelleitung
- 11
- Turbine
- 12
- Abgasturbolader
- 13
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 14
- Abgasoxidationskatalysators
- 15
- Drei-Wege-Abgaskatalysator
- 16
- Abgaspartikelfilter
- 17
- Gehäuse
- 18
- Umgebung
- 19
- Welle
- 20
- Verdichter
- 21
- Luftfilter
- 22
- Luftmassenmesseinrichtung
- 23
- Ladeluftkühler
- 24
- Zuluftdrosselventil
- 25
- Luftverteiler
- 26
- Luftverteiler
- 27
- Abgasrückführung
- 28
- erste Abgasrückführleitung
- 29
- zweite Abgasrückführleitung
- 30
- Abgasentnahmestelle
- 31
- erstes Abgasstellventil
- 32
- zweites Abgasstellventil
- 33
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 34
- Abgasrückführpartikelfilter
- 35
- Drei-Wege-Abgasrückführkatalysator
- 36
- Gehäuse
- 37
- Wärmetauscher
- 38
- Mündungsstellen
- 39
- Mündungsstelle
- 40
- Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung