DE102009058131A1

DE102009058131A1 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE102009058131A1
Application number: DE102009058131A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Gaiser
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-12
Filing date: 2009-12-12
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-13
Also published as: DE102009058131B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1), insbesondere mobile oder stationäre Arbeitsmaschine, Nutzfahrzeug, Kraftfahrzeug, Land-, Wasser-, Schienen- oder Straßenfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (2), eine Abgasanlage (3), einen Brenner (4) zum Einleiten von Wärme in die Abgasanlage (3) und eine Fördereinrichtung (5) zum Versorgen des Brenners (4) mit Luft.
Ein verbesserter Antrieb der Fördereinrichtung (5) ergibt sich mit einem Hydraulikmotor (6) zum Antreiben der Fördereinrichtung (5) und einer Hydraulikpumpe (7) zum Antreiben des Hydraulikmotors (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorisierte Vorrichtung, wie z. B. mobile oder stationäre Arbeitsmaschinen, Nutzfahrzeuge, Kraftfahrzeuge, Land-, Wasser-, Schienen- und Straßenfahrzeuge.
Üblicherweise umfasst eine solche Vorrichtung zumindest eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Kolbenmotor, sowie eine Abgasanlage zum Abführen von Verbrennungsabgasen der Brennkraftmaschine.
Moderne Abgasanlagen sind mit unterschiedlichen Abgasbehandlungseinrichtungen ausgestattet, wie z. Bsp. Katalysatoren und Partikelfilter. Bestimmte Einrichtungen dieser Art, wie z. Bsp. Oxydationskatalysatoren, NO_x-Speicherkatalysatoren und SCR-Katalysatoren, benötigen für einen ordnungsgemäßen Betrieb eine bestimmte Betriebstemperatur. Andere Abgasbehandlungseinrichtungen, wie z. Bsp. ein Partikelfilter, benötigen eine bestimmte Regenerationstemperatur, um eine Regeneration der jeweiligen Einrichtung durchführen zu können. Abhängig von der Anordnung der jeweiligen Einrichtung entlang der Abgasanlage kann es vergleichsweise lange dauern, bis die jeweilige Einrichtung die gewünschte Temperatur erreicht. Ferner können, insbesondere bei Dieselmotoren, Betriebszustände auftreten, während denen relativ lange nur vergleichsweise wenig Wärme anfällt, so dass es auch möglich ist, dass einzelne Abgasbehandlungseinrichtungen die erforderliche Betriebstemperatur bzw. Regenerationstemperatur nicht oder erst sehr spät erreichen. Zur Behebung dieser Problematik ist es grundsätzlich möglich, die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Brenner auszustatten, mit dessen Hilfe Wärme in die Abgasanlage eingeleitet werden kann. Der Brenner setzt bspw. Kraftstoff mit Luft um, wodurch heiße Abgase entstehen, die dann in die Abgasanlage eingeleitet werden können. Hierdurch kann die Temperatur im Abgas der Abgasanlage signifikant gesteigert werden, was letztlich zur gewünschten Temperaturerhöhung in den jeweiligen Einrichtungen der Abgasanlage führt.
Die Verwendung derartiger Brenner zum Einleiten von Wärme in die Abgasanlage ist jedoch problematisch, da in der Abgasanlage je nach Position der Einleitstelle des Brennerabgases ein gegenüber der Umgebung erhöhter Druck herrscht, der bspw. abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine bis 1 bar betragen kann. Gegen diese Druckdifferenz muss eine Fördereinrichtung zur Versorgung des Brenners mit Luft fördern. Je nach Anwendung und je nach Betriebszustand benötigt der Brenner vergleichsweise viel Luft, bspw. ist ein Brennluftbedarf von 60 kg/h denkbar. Hieraus resultiert für die Fördereinrichtung eine Förderleistung von mindestens 1 kW. Grundsätzlich ist eine solche Fördereinrichtung mit Hilfe eines Elektromotors antreibbar. Allerdings kann es bei den üblichen Bordnetzen der Vorrichtung zu Überlastungen kommen, wenn über längere Zeit derart hohe Leistungen erbracht werden müssen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Antrieb der Fördereinrichtung auszeichnet, der insbesondere zu einer reduzierten Belastung des Bordnetzes der Vorrichtung führt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Antreiben der Fördereinrichtung einen Hydraulikmotor zu verwenden, der hierzu an ein eine Hydraulikpumpe aufweisendes Hydrauliksystem der Vorrichtung angeschlossen ist, das zweckmäßig bei der Vorrichtung ohnehin vorhanden ist. Ein derartiger Hydraulikmotor kann sehr hohe Leistungen realisieren, ohne dass dabei die Gefahr einer Überhitzung oder dergleichen entsteht. Die Hydraulikpumpe, die letztlich den Hydraulikmotor antreibt, ist zweckmäßig mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelt, also von dieser mechanisch angetrieben, so dass auch an dieser Stelle keine Belastung des elektrischen Bordnetzes erfolgt. Sofern die Vorrichtung ohnehin mit einem Hydrauliksystem ausgestattet ist, was regelmäßig der Fall sein dürfte, ist auch eine entsprechend leistungsstarke Hydraulikpumpe vorhanden, die insbesondere von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben ist und dementsprechend das elektrische Bordnetz nicht belastet.
Beispielsweise kann eine hier interessierende motorisierte Vorrichtung ein hydraulisches Werkzeug, einen hydraulischen Antrieb, eine hydraulische Bremsanlage, eine hydraulische Niveauregulierung oder sonstige hydraulische Einrichtungen aufweisen. Dabei kommen grundsätzlich bevorzugt solche Hydrauliksysteme zum Einsatz, die mit Öl als Hydraulikmittel arbeiten. Theoretisch ist jedoch auch eine Verwendung eines Hydrauliksystems denkbar, das mit Wasser oder Kühlmittel als Hydraulikmedium arbeitet. Denn grundsätzlich kann der Hydraulikmotor z. B. auch an den Kühlkreis der Brennkraftmaschine angeschlossen sein, der ebenfalls grundsätzlich ein Hydrauliksystem mit mechanisch angetriebener Hydraulikpumpe repräsentiert. Innerhalb des Hydrauliksystems sind die Hydraulikpumpe und der Hydraulikmotor zweckmäßig über einen Hydraulikkreis miteinander gekoppelt, so dass die Hydraulikpumpe den Hydraulikmotor hydraulisch antreiben kann. Der Hydraulikmotor selbst treibt die Fördereinrichtung bevorzugt mechanisch an. Eine entsprechende mechanische Antriebsverbindung kann bspw. über einen Riemen, eine Kette oder eine Verzahnung oder dergleichen erfolgen.
Die Fördereinrichtung kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform als Verdichter ausgestaltet sein. Dabei kann eine Ausgestaltung als so genannter „harter” Verdichter bevorzugt sein. Ein derartiger harter Verdichter unterscheidet sich von einem so genannten „weichen” Verdichter durch unterschiedliche Abhängigkeiten der Förderleistung vom Gegendruck, gegen den der Verdichter fördert. Ein harter Verdichter besitzt eine harte Kennlinie, gemäß der die Fördermenge nur geringfügig vom anliegenden Gegendruck abhängt, während bei einem weichen Verdichter die entsprechende weiche Kennlinie eine vergleichsweise starke Abnahme der Fördermenge bei zunehmenden Gegendruck zeigt. Durch die Verwendung eines harten Verdichters als Fördereinrichtung führt eine Änderung der Drehzahl des Hydraulikmotors vergleichsweise direkt zu einer Änderung der Fördermenge. Zusätzlich winken sich auch Druckschwankungen in der Abgasanlage weniger auf die Fördermenge der Fördereinrichtung aus.
Sofern das bei der Vorrichtung ohnehin vorhandene Hydrauliksystem eine Hydraulikpumpe mit vergleichsweise geringer Förderleistung aufweist, kann im Hydrauliksystem zusätzlich am ein Druckspeicher vorgesehen werden, der ebenfalls an den Hydraulikkreis angeschlossen ist, um bei geringer Leistungsanforderung des Hydraulikmotors den Speicher aufladen zu können und bei erhöhter Motorleistung Lastspitzen ausgleichen zu können.
Zum Betreiben des Brenners kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Förderleistung der Fördereinrichtung eingestellt werden kann. Hierzu kann die Steuereinrichtung z. B. zumindest ein Steuerventil ansteuern, das in einem Rücklauf des Hydraulikmotors oder in einem Vorlauf des Hydraulikmotors angeordnet ist und das den Durchfluss des Hydraulikmediums durch den Rücklauf bzw. durch den Vorlauf steuert. Die Drehzahl des Hydraulikmotors kann durch Betätigen des jeweiligen Steuerventils quasi unabhängig von der aktuellen Drehzahl oder Förderleistung der Hydraulikpumpe eingestellt werden. Somit kommt es zu keiner signifikanten Rückwirkung auf das Hydrauliksystem durch das Betreiben des Hydraulikmotors. Insoweit kann das Hydrauliksystem seine bisherige Funktion nach wie vor erfüllen.
Alternativ ist es grundsätzlich möglich, dass die Steuereinrichtung zum Einstellen der Förderleistung direkt mit dem Hydraulikmotor zusammenwirkt, sofern dieser als sogenannter Verstellmotor ausgestaltet ist, bei dem durch Verstellen eines entsprechenden Stellgliedes die Drehzahl bei konstanter Fördermenge variiert werden kann.
Die Steuereinrichtung kommuniziert zweckmäßig mit einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine, die üblicherweise als Steuergerät bezeichnet wird. Grundsätzlich kann die Steuereinrichtung des Brenners softwaremäßig in das Steuergerät der Brennkraftmaschine implementiert und/oder hardwaremäßig integriert werden. Hierdurch kann die Steuereinrichtung besonders einfach abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und entsprechend dem aktuellen Bedarf an Frischluft die Drehzahl der Hydraulikpumpe und dadurch die Förderleistung der Fördereinrichtung anpassen.
Sofern nur ein Steuerventil verwendet werden soll, ist dieses bevorzugt im Rücklauf angeordnet; es kann grundsätzlich jedoch auch im Vorlauf angeordnet sein. Sofern jedoch zwei Steuerventile verwendet werden sollen, ist das eine im Rücklauf und das andere im Vorlauf angeordnet. Ebenso kann ein doppeltwirkendes Steuerventil verwendet werden, das sowohl mit dem Rücklauf als auch mit dem Vorlauf zusammen wirkt. Bei wie Steuerventilen bzw. bei einem doppeltwirkenden Steuerventil ist es insbesondere möglich, den Hydraulikmotor kurzzeitig abzubremsen. Auf diese Weise kann der Betrieb des Brenners, insbesondere hinsichtlich seines Frischluftbedarfs, mit relativ hoher Dynamik an sich ändernde Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepasst werden.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Vorrichtung ein elektrisches Bordnetz aufweist, das auf 12 V-Basis arbeitet. Hier wirkt sich die Erfindung besonders vorteilhaft aus, da bei diesem vergleichsweise niedrigen Spannungsniveau die Ströme entsprechend groß werden, wenn hohe Leistungen zum Betreiben eines konventionellen elektrischen Motors erforderlich sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Vorrichtung.
Entsprechend 1 umfasst eine durch einen mit unterbrochener Linie gezeichneten Rahmen symbolisierte Vorrichtung 1, bei der es sich bevorzugt um eine stationäre oder mobile Arbeitsmaschine, wie z. B. ein Bagger, ein Kran oder eine Hebeeinrichtung, oder um ein Nutzfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen oder ein Traktor, oder um ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Land-, ein Wasser-, ein Schienen- oder ein Straßenfahrzeug, handelt, zumindest eine Brennkraftmaschine 2, eine Abgasanlage 3, einen Brenner 4, eine Fördereinrichtung 5, einen Hydraulikmotor 6 und eine Hydraulikpumpe 7. Die Brennkraftmaschine 2 ist bspw. als Kolbenmotor ausgestaltet. Im Beispiel ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein 4-Zylinder-Reihenmotor dargestellt. Es ist klar, dass auch andere Zylinderzahlen und andere Zylinderanordnungen möglich sind. Der Brennkraftmaschine 2 wird über eine Frischluftanlage 8 Frischluft zugeführt. Diese Frischluftanlage 8 weist zumindest einen Luftfilter 9 auf, in dem ein Filterelement 10 eine Rohseite 11 von einer Reinseite 12 trennt. Im Betrieb treibt die Brennkraftmaschine 2 eine Kurbelwelle 13 an, die über eine Antriebsverbindung 14 eine Antriebswelle 15 der Hydraulikpumpe 7 antreibt. Die Antriebsverbindung 14 arbeitet mechanisch und kann bspw. über eine Kette, einen Riemen oder eine Verzahnung oder durch eine direkte Kopplung der Kurbelwelle 13 mit der Antriebswelle 15 realisiert sein.
Die Abgasanlage 3 fördert das im Betrieb von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Abgas weg von der Brennkraftmaschine 2. Die Abgasanlage 3 kann zumindest eine Abgasbehandlungseinrichtung 16 aufweisen. Im Beispiel sind rein exemplarisch vier Abgasbehandlungseinrichtungen 16 dargestellt. Dabei kann es sich um einen Oxydationskatalysator 17, um einen Partikelfilter 18, um einen SCR-Katalysator 19 sowie um einen NO_x-Speicherkatalysator 20 handeln. Die genannten Abgasbehandlungen 16 können gemeinsam in dieser Reihenfolge oder in einer anderen Reihenfolge oder auch einzeln sowie in beliebiger Kombination realisiert sein.
Der Brenner 4 dient zum Einleiten von Wärme in die Abgasanlage 3. Hierzu ist der Brenner 4 auf geeignete Weise an die Abgasanlage 3 angeschlossen. Dabei muss der Brenner 4 selbst nicht vom Abgas der Brennkraftmaschine 2 durchströmt sein. Vielmehr kann der Brenner 4 so an die Abgasanlage 3 angeschlossen sein, dass vom Brenner 4 erzeugtes Abgas in die Abgasanlage 3 eintritt. Stromab des Brenners 4 vermischt sich somit das Abgas des Brenners 4 mit dem Abgas der Brennkraftmaschine 2. Das vom Brenner 4 erzeugte Abgas ist vergleichsweise heißt, wodurch der in der in der Abgasanlage 3 stromab des Brenners 4 transportierte Abgasstrom vergleichsweise viel Wärme enthält und somit die stromab des Brenners 4 angeordneten Abgasbehandlungseinrichtungen 16 aufwärmen kann.
Die Fördereinrichtung 5 dient zur Versorgung des Brenners 4 mit Luft. Hierzu ist die Fördereinrichtung 5 druckseitig an den Brenner 4 angeschlossen. Im gezeigten Beispiel ist die Fördereinrichtung 5 saugseitig an die Reinseite 12 des Luftfilters 9 der Frischluftanlage 8 angeschlossen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Grundsätzlich kann die Fördereinrichtung 5 die Luft auch direkt aus der Umgebung ansaugen oder durch ein eigenes Luftfilter aus der Umgebung ansaugen.
Der Hydraulikmotor 6 dient zum Antreiben der Fördereinrichtung 5. Hierzu ist eine Antriebswelle 21 des Hydraulikmotors 6 mit einer Antriebswelle 22 der Fördereinrichtung 5 antriebsverbunden. Eine entsprechende Antriebsverbindung ist hierbei mit 23 bezeichnet. Diese Antriebsverbindung 23 kann wieder durch eine geeignete mechanische Kopplung realisiert werden, wie z. Bsp. einen Riemen, eine Kette oder eine Verzahnung oder durch eine direkte Antriebskopplung der beiden Antriebswellen 21, 22.
Die Hydraulikpumpe 7 dient zum Antreiben des Hydraulikmotors 6. Hierzu sind Hydraulikpumpe 7 und Hydraulikmotor 6 über einen Hydraulikkreis 24 miteinander hydraulisch gekoppelt. Somit treibt letztlich die Brennkraftmaschine 2 die Hydraulikpumpe 7 mechanisch an, die Hydraulikpumpe 7 treibt den Hydraulikmotor 6 hydraulisch an und der Hydraulikmotor 6 treibt die Fördereinrichtung 5 mechanisch an. Dementsprechend kommt der Antrieb der Fördereinrichtung 5 letztlich ohne elektrische Energie aus, so dass ein hier nur rudimentär dargestelltes elektrisches Bordnetz 37 der Vorrichtung 1 durch den Antrieb der Fördereinrichtung 5 nicht belastet ist.
Die Brennkraftmaschine 2 wird über eine Kraftstoffpumpe 25 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 26 versorgt. Zweckmäßig handelt es sich dabei um einen flüssigen Kraftstoff, wie z. Bsp. Diesel, Benzin oder ein Biokraftstoff. Der Brenner 4 dient zum Umsetzen eines Kraftstoffs mit der Luft der Fördereinrichtung 5. Zweckmäßig ist zur Versorgung des Brenners 4 mit Kraftstoff ebenfalls eine Kraftstoffpumpe 27 vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist die hier gezeigte Ausführungsform, bei welcher der Brenner 4 mit dem gleichen Kraftstoff betrieben werden kann, den auch die Brennkraftmaschine 2 erhält. Dementsprechend ist auch die Kraftstoffpumpe 27 des Brenners 4 an den Tank 26 angeschlossen. Grundsätzlich kann zum Fördern des Kraftstoffs zum Brenner 4 auch die ohnehin vorhandene Kraftstoffpumpe 25 verwendet werden, indem z. B. ein Teilstrom des Kraftstoffs zur Versorgung des Brenners 4 von einem Hauptstrom des Kraftstoffs zur Versorgung der Brennkraftmaschine 2 abgezweigt wird.
Die Fördereinrichtung 5 ist zweckmäßig als Verdichter ausgestaltet. Theoretisch kann sie auch als Gebläse oder Pumpe realisiert sein. Bevorzugt wird jedoch aufgrund der hier erforderlichen Förderleistung die Ausgestaltung als Verdichter. Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Fördereinrichtung 5 als harter Verdichter ausgestaltet ist, der sich durch eine harte Kennlinie auszeichnet. Eine derartige harte Kennlinie liegt dann vor, wenn sich die Förderleistung der Fördereinrichtung 5 bzw. des jeweiligen Verdichters bei sich änderndem Gegendruck nur wenig ändert. Im Unterschied dazu fällt bei einem weichen Verdichter, der eine weiche Kennlinie besitzt, die Förderleistung mit zunehmendem Gegendruck deutlich ab.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Fördereinrichtung 5 in Form eines Verdichters zu realisieren, der als ein Rootsverdichter oder als ein Klauenverdichter oder als ein Drehschieberverdichter oder als ein Flügelzellenverdichter oder als ein Kolbenverdichter ausgestaltet ist.
Der Hydraulikmotor 6 kann bspw. als konventioneller Ölmotor ausgestaltet sein. Vorzugsweise handelt es sich beim Hydraulikmotor 6 um einen Flügelzellenmotor oder um einen Zahnradmotor oder um einen Drehschiebermotor oder um einen Axialkolbenmotor oder um einen Radialkolbenmotor oder um einen Flügelradströmungsmotor oder um einen Orbitalmotor.
Der Hydraulikkreis 24, der die Hydraulikpumpe 7 mit dem Hydraulikmotor 6 koppelt, kann als offener Hydraulikkreis 24 oder aber als geschlossener Hydraulikkreis 24 ausgestaltet sein. Bei einem offenen Hydraulikkreis 24 vereinfacht sich die Drehzahlregelung für den Hydraulikmotor 6.
Im Hydraulikkreis 24 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Druckspeicher 28 angeordnet sein. Mit Hilfe eines derartigen Druckspeichers 28 ist es möglich, Hydraulikmittel unter einem vergleichsweise hohem Druck während Betriebsphasen, in denen der Hydraulikmotor 6 wenig Leistung benötigt, zu speichern und zur Abdeckung von Spitzenlasten an den Hydraulikmotor 6 abzugeben. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leistungsanforderung des Hydraulikmotors 6 nicht mit der Leistungsabgabe der Hydraulikpumpe 7 korreliert. Der Druckspeicher 28 ist dabei zwischen der Hydraulikpumpe 7 und dem Hydraulikmotor 6 an den Hydraulikkreis 24 angeschlossen.
Die Hydraulikpumpe 7 ist mit dem Hydraulikkreis 24 zweckmäßig ein Bestandteil eines Hydrauliksystems 29, das in 1 durch einen mit unterbrochener Linie gezeichneten Rahmen symbolisiert ist. Dieses Hydrauliksystem 29 ist im Vorrichtung 1 ohnehin vorhanden. Es handelt sich dabei um ein vorrichtungsseitiges Hydrauliksystem 29 bzw. um ein Hydrauliksystem 29 der Vorrichtung 1. Dementsprechend ist auch die Hydraulikpumpe 7 in der Vorrichtung 1 ohnehin vorhanden und dient zur Versorgung hydraulischer Komponenten des Hydrauliksystems 29 mit Hydraulikmedium bzw. Hydraulikdruck. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Hydrauliksystem 29, das mit Öl als Hydraulikmedium arbeitet. Der Hydraulikkreis 24 ist hier stark vereinfacht dargestellt. Insbesondere ist der Hydraulikmotor 6 nur an einen Nebenzweig des Hydraulikkreises 24 angeschlossen.
Zum Betreiben des Brenners 4 ist zweckmäßig eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen. Mit Hilfe der Steuereinrichtung 30 kann eine Förderleistung der Fördereinrichtung 5 eingestellt werden. Die Steuereinrichtung 30 kann an das Bordnetz 37 angeschlossen sein. Zum Einstellen der Förderleistung der Fördereinrichtung 5 kann die Steuereinrichtung 30 z. B. zumindest ein Steuerventil 31 bzw. 32 ansteuern. Im gezeigten Beispiel sind zwei Steuerventile 31, 32 vorgesehen. Das eine Steuerventil 31 ist in einem Vorlauf 33 des Hydraulikmotors 6 angeordnet, während das andere Steuerventil 33 in einem Rücklauf 34 des Hydraulikmotors 6 angeordnet ist. Sofern nur ein einziges Steuerventil 31, 32 vorhanden sein soll, wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher das eine Steuerventil 32 dann im Rücklauf 34 angeordnet ist. Grundsätzlich kann es aber auch im Vorlauf 33 angeordnet sein. Das jeweilige Steuerventil 31, 32 ist bevorzugt als Proportionalventil ausgestaltet, so dass grundsätzlich beliebige Zwischenstellungen zwischen einer vollständig gesperrten Schließstellung und einer vollständig geöffneten Offenstellung einstellbar sind.
Alternativ kann auch ein doppeltwirkendes Steuerventil verwendet werden, das dann sowohl mit dem Vorlauf 33 als auch mit dem Rücklauf 34 zusammenwirkt.
Mit Hilfe des wenigstens einen Steuerventils 31, 32 ist der Volumenstrom des Hydraulikmediums im Hydraulikkreis 24 steuerbar, nämlich im Vorlauf 33 bzw. im Rücklauf 34, also der Hydraulikmitteldurchfluss durch den Hydraulikmotor 6 steuerbar. Durch Steuern des Durchflusses von Hydraulikmedium durch den Hydraulikmotor 6 kann die Drehzahl des Hydraulikmotors 6 eingestellt werden. Die Drehzahl des Hydraulikmotors 6 korreliert jedoch direkt mit der Drehzahl der Fördereinrichtung 5. Die Förderleistung der Fördereinrichtung 5 hängt von deren Drehzahl ab. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 3 durch Ansteuern der Steuerventile 31, 32 letztlich die Förderleistung der Fördereinrichtung 5 einstellen.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Hydraulikmotor 6 als Verstellmotor ausgestaltet sein, bei dem es bei konstantem Hydraulikmitteldurchfluss durch den Hydraulikmotor 6 möglich ist, die Drehzahl an der entsprechenden Antriebswelle 21 zu variieren. Beispielsweise enthält der Hydraulikmotor 6 hierzu ein Stellglied das bei seiner Verstellung die Drehzahl verändert. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 30 direkt mit dem Hydraulikmotor 6 verbunden sein, um die gewünschte Einstellung der Drehzahl vorzunehmen.
Die Steuereinrichtung 30 kann bspw. mit einer Temperatur-Sonde 35 verbunden sein, welche die Temperatur im Abgas der Brennkraftmaschine 2 ermittelt. Die Steuereinrichtung 30 kann mit Hilfe der jeweiligen Temperatur-Sonde 35 eine Regelung des Brenners 4 durchführen. Hierzu verwendet die Steuereinrichtung 30 die gemessene Abgastemperatur sowie den aktuellen Abgasvolumenstrom. Letzteren erhält die Steuereinrichtung 30 z. B. über einen entsprechenden, hier nicht gezeigten Volumenstromsensor oder vom Motorsteuergerät. Ausgehend von diesen Werten kann die Steuereinrichtung 30 abhängig von der einzustellenden Zieltemperatur eine Brennerleistung ermitteln. Abhängig von der erforderlichen Brennerleistung, also abhängig von der benötigten Wärmemenge, lässt sich die dazu erforderliche Kraftstoffmenge bestimmen, die über die Kraftstofffördereinrichtung 27 des Brenners 4 dem Brenner 4 zugeführt werden muss. Abhängig von der ermittelten Kraftstoffmenge kann dann die benötigte Luftmenge ermittelt werden, die über die Fördereinrichtung 5 zugeführt werden muss. Mittels einer hier nicht dargestellten Lambda-Sonde kann dabei der im Abgas enthaltene Restsauerstoff berücksichtigt werden, derart, dass abhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas entsprechend weniger Sekundärluft gefördert werden muss. Anschließend werden abhängig von der einzustellenden Luftmenge die erforderliche Drehzahl der Fördereinrichtung 5 sowie die dazu benötigte Drehzahl des Hydraulikmotors 6 ermittelt. Schließlich führt die erforderliche Drehzahl des Hydraulikmotors 6 dann zu entsprechenden Stellsignalen für das jeweilige Steuerventil 31, 32 bzw. bei einem als Verstellmotor ausgestalteten Hydraulikmotor 6 zu entsprechenden Stellsignalen für den Hydraulikmotor 6 bzw. für dessen Stellglied.
Um nachteilige Rückwirkungen auf den übrigen Hydraulikkreis 24 durch die Zuschaltung des Hydraulikmotors 6 zu reduzieren bzw. zu vermeiden, kann die mit Hilfe der Fördereinrichtung 5 tatsächlich geförderte Ist-Luftmenge mittels eines Luftmengensensors 36 ermittelt und mit der zuvor ermittelten Soll-Luftmenge verglichen werden, um dann die Drehzahl entsprechend nachregeln zu können. Hierdurch wird sichergestellt, dass die geförderte Luftmenge auch mit der erforderlichen übereinstimmt. Ferner wird erreicht, dass dem Hydrauliksystem 29 durch die Sekundärlufteinblasung gerade nur soviel Öl entnommen wird, wie erforderlich ist, so dass die Auswirkungen auf die übrigen Komponenten des Hydrauliksystems 29 möglichst gering sind.
Der Luftmengensensor 36 ist im Beispiel der 1 zwischen der Fördereinrichtung und dem Brenner 4 angeordnet. Er kann jedoch auch stromauf der Fördereinrichtung 5 angeordnet sein, z. B. zwischen dem Luftfilter 9 und der Fördereinrichtung 5.
Um diese nachteiligen Wechselwirkungen ferner zu reduzieren, kann bei einem Hydrauliksystem 29, das mehrere Hydraulikkreise 24 aufweist, der Hydraulikmotor 6 gezielt in einen solchen Hydraulikkreis 24 eingebunden werden, der besonders robust gegenüber Schwankungen im Ölstrom ist und der insbesondere nicht sicherheitsrelevant ist. Entsprechendes gilt für die Einbindung in den Hydraulikkreis 24, wenn dieser mehrere Hydraulikpumpen 7 bzw. eine Tandempumpe oder dergleichen besitzt.
Der Brenner 4 ist zweckmäßig als Kraftstoffumsetzer („Fuel Processor”) ausgestaltet. Dieser Kraftstoffumsetzer oder Brenner 4 setzt den Kraftstoff mit der zugeführten Luft um und erzeugt dabei die heißen Abgase. Diese heißen Abgase treten dann in die Abgasanlage 3 ein und vermischen sich mit den Abgasen der Brennkraftmaschine 2 und führen dadurch zur erwünschten Erwärmung in der Abgasanlage 3 bzw. in den darin eingebundenen Komponenten, hier die Abgasbehandlungseinrichtungen 16, stromab des Brenners 4. Der Brenner 4 kann bspw. dazu verwendet werden, den SCR-Katalysator 19 und/oder den Oxydationskatalysator 17 und/oder den NO_x-Speicherkatalysator 20 auf die jeweilige Betriebstemperatur zu bringen, was insbesondere bei einem Kaltstart der Bennkraftmaschine 2 von Vorteil sein kann. Desweiteren kann der Brenner 4 dazu verwendet werden, den Dieselpartikelfilter 18 auf eine Regenerationstemperatur zu bringen.
Desweiteren kann der Brenner 4 durch eine entsprechende Temperatur-Einstellung auch dazu verwendet werden, den Kraftstoff nur partiell zu oxydieren, wodurch ein wasserstoffhaltiges und/oder kohlenwasserstoffhaltiges Abgas entsteht, was insbesondere in der jeweiligen nachgeschalteten katalytischen Einrichtung umgesetzt und z. B. zum raschen Aufheizen auf die jeweilige Betriebstemperatur genutzt werden kann.

Claims

Vorrichtung, insbesondere mobile oder stationäre Arbeitsmaschine, Nutzfahrzeug, Kraftfahrzeug, Land-, Wasser-, Schienen- oder Straßenfahrzeug, – mit zumindest einer Brennkraftmaschine (2), – mit einer Abgasanlage (3), – mit einem Brenner (4) zum Einleiten von Wärme in die Abgasanlage (3), – mit einer Fördereinrichtung (5) zum Versorgen des Brenners (4) mit Luft, – mit einem Hydraulikmotor (6) zum Antreiben der Fördereinrichtung (5), – mit einer Hydraulikpumpe (7) zum Antreiben des Hydraulikmotors (6).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hydraulikpumpe (7) den Hydraulikmotor (6) hydraulisch antreibt, und/oder – dass die Brennkraftmaschine (2) die Hydraulikpumpe (7), insbesondere mechanisch, antreibt, und/oder – dass der Hydraulikmotor (6) die Fördereinrichtung (5) mechanisch antreibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Fördereinrichtung (5) als Verdichter ausgestaltet ist, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Fördereinrichtung (5) als harter Verdichter ausgestaltet ist, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Verdichter ein Rootsverdichter oder ein Klauenverdichter oder ein Drehschieberverdichter oder ein Flügelzellenverdichter oder ein Kolbenverdichter ist.
Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (6) als Flügelzellenmotor oder als Zahnradmotor oder als Drehschiebermotor oder als Axialkolbenmotor oder als Radialkolbenmotor oder als Flügelradströmungsmotor oder als Orbitalmotor ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hydraulikpumpe (7) über einen Hydraulikkreis (24) mit dem Hydraulikmotor (6) gekoppelt ist, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Hydraulikkreis (24) als offener oder als geschlossener Hydraulikkreis (24) ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Hydraulikkreis (24) ein Druckspeicher (28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (7) ein Bestandteil eines Hydrauliksystems (29) der Vorrichtung (1) ist, an das der Hydraulikmotor (6) zusätzlich angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (30) zum Einstellen einer Förderleistung der Fördereinrichtung (5) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuereinrichtung (30) zum Einstellen der Förderleistung der Fördereinrichtung (5) zumindest ein Steuerventil (31, 32) ansteuert, das in einem Rücklauf (34) des Hydraulikmotors (6) oder in einem Vorlauf (33) des Hydraulikmotors (6) angeordnet ist und mit dem der Durchfluss des Hydraulikmediums durch den Hydraulikmotor (6) steuerbar ist, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass nur ein Steuerventil (32) vorgesehen ist, das im Rücklauf (34) oder im Vorlauf (33) angeordnet ist, oder dass sowohl im Rücklauf (34) als auch im Vorlauf (33) je ein Steuerventil (31, 32) angeordnet ist oder dass ein doppeltwirkendes Steuerventil vorgesehen ist, das sowohl mit dem Vorlauf (33) als auch mit dem Rücklauf (34) zusammenwirkt, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass zumindest ein solches Steuerventil (31, 32) als Proportionalventil ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass der Hydraulikmotor (E) als Verstellmotor ausgestaltet ist, bei dem bei konstantem Hydraulikmittelstrom die Drehzahl veränderbar ist, – dass die Steuereinrichtung (30) zum Einstellen der Förderleistung der Fördereinrichtung (5) den Hydraulikmotor (6) zum Einstellen einer dazu passenden Drehzahl ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass der Brenner (4) als Kraftstoffumsetzer ausgestaltet ist, der einen Kraftstoff mit der zugeführten Luft umsetzt und dabei heißes Abgas erzeugt, – dass der Brenner (4) abgasseitig an die Abgasanlage (3) angeschlossen ist, so dass das Abgas des Brenners (4) in die Abgasanlage (3) eintritt, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Abgasanlage (3) stromab des Brenners (4) zumindest eine der folgenden Komponenten enthält: SCR-Katalysator (19), Partikelfilter (18), Oxydationskatalysator (17), NO_x-Speicherkatalysator (20).