DE102010015907A1 - Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102010015907A1
DE102010015907A1 DE102010015907A DE102010015907A DE102010015907A1 DE 102010015907 A1 DE102010015907 A1 DE 102010015907A1 DE 102010015907 A DE102010015907 A DE 102010015907A DE 102010015907 A DE102010015907 A DE 102010015907A DE 102010015907 A1 DE102010015907 A1 DE 102010015907A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outlet channel
gas
enriched gas
contraption
providing nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010015907A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Kariya-city Nakayama
Hitoshi Kariya-city Tanaka
Katsuhiko Kariya-city Nakabayashi
Yusaku Kariya-city Suzuki
Osamu Kariya-city Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE102010015907A1 publication Critical patent/DE102010015907A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas, mit einer Umleitung (22) und einer Gastrennmembran (23), um einer Brennkraftmaschine (3) mit Stickstoff angereichtes Gas zuzuführen. Die Umleitung (22) leitet einen Teil des Abgases aus einem Auslasskanal (10) der Brennkraftmaschine (3) in einen Einlasskanal (9) der Brennkraftmaschine (3). Die Gastrennmembran (23) ist in der Umleitung (22) angeordnet und dafür ausgelegt, von dem in die Umleitung (22) geleiteten Abgas Kohlenstoffdioxid abzutrennen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas, um einem Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit Stickstoff angereichertes Gas zuzuführen.
  • Die JP 2004-190570 A offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von mit Stickstoff angereicherter Luft zu einer Brennkraftmaschine, um im Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) zu vermindern und den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen. Die Vorrichtung stellt mit Hilfe einer Gastrennmembran, die einen Teil des Sauerstoffs aus der Luft abtrennt, mit Stickstoff angereicherte Luft bereit.
  • Der Trennwirkungsgrad der Vorrichtung ist jedoch gering, da das Sauerstoff-Stickstoff-Trennverhältnis gering ist. Um den Trennwirkungsgrad zu erhöhen, kann daher zusätzlich eine komplizierte Vorrichtung erforderlich sein, die Druckluft bereitstellt, oder die Gastrennmembran vergrößert werden.
  • Angesichts der vorgenannten Probleme, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
  • Gemäß einem Beispiel der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas, die dafür ausgelegt ist, einem Brennkraftmaschine mit Stickstoff angereichertes Gas zuzuführen, eine Umleitung und eine Gastrennmembran auf. Die Umleitung leitet einen Teil des Abgases aus einem Auslasskanal der Brennkraftmaschine in einen Einlasskanal der Brennkraftmaschine. Die Gastrenn membran ist in der Umleitung angeordnet. Die Gastrennmembran ist dafür ausgelegt, von dem in die Umleitung eingeleiteten Abgas Kohlenstoffdioxid abzutrennen.
  • Demgemäß kann dem Brennraum einer Brennkraftmaschine in effizienter Weise mit Stickstoff angereichertes Gas zugeführt werden.
  • Die oben genannte Aufgabe, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 2 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 3 eine vergrößerte Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 4A eine vergrößerte Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht, und 4B eine Darstellung, die einen Querschnitt der Vorrichtung aus 4A zeigt;
  • 5 eine vergrößerte Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht;
  • 6 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht; und
  • 7 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist eine Brennkraftmaschinenanlage 2 eine Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas auf. Bei der Brennkraftmaschine 3 in 1 handelt es sich um einen direkteinspritzenden Ottomotor. Alternativ dazu kann die Brennkraftmaschine 3 aber auch ein Dieselmotor sein.
  • Die Brennkraftmaschine 3 weist einen Zylinder 5 und einen im Zylinder 5 auf und ab beweglichen Kolben 6 auf. Ein oberer Teil des Zylinders 5 definiert einen Brennraum 7. Die Brennkraftmaschine 3 weist mehrere Zylinder 5 auf.
  • Ein Einlasskanal 9 und ein Auslasskanal 10 sind mit dem Brennraum 7 verbunden. Der Einlasskanal 9 leitet Luft in den Brennraum 7 ein, während der Auslasskanal 10 Abgas aus dem Brennraum 7 nach außen leitet. Zwischen dem Brennraum 7 und dem Einlasskanal 9 ist ein Einlassventil 11 angeordnet, um den Einlasskanal 9 zu öffnen oder zu schließen. Zwischen dem Brennraum 7 und dem Auslasskanal 10 ist ein Auslassventil 12 angeordnet, um den Auslasskanal 10 zu öffnen oder zu schließen.
  • Die Bennkraftmaschine 3 weist ein Einspritzventil 13 auf, um Kraftstoff in den Brennraum 7 einzuspritzen, sowie eine (nicht gezeigte) Zündung, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 7 zu zünden.
  • Der Einlasskanal 9 bildet einen Teil der Lufteinlassseite der Brennkraftmaschine 3. Die am weitesten stromaufwärts gelegene Seite des Einlasskanals 9 entspricht einem Lufteinlass 15, während die am weitesten stromabwärts gelegene Seite des Einlasskanals 9 dem Brennraum 7 entspricht. Im Einlasskanal 9 sind von der Stromaufwärtsseite ausgehend ein Luftfilter 16, eine Drosselklappe 17 und ein Saugrohr 18 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die in den Einlasskanal 9 strömende Luft wird vom Luft filter 16 gefiltert. Die Drosselklappe 17 öffnet oder schließt den Einlasskanal 9. Das Saugrohr 18 verteilt die Ansaugluft auf die Zylinder 5.
  • Der Auslasskanal 10 ist Teil der Luftauslassseite der Brennkraftmaschine 3. Die am weitesten stromaufwärts gelegene Seite des Auslasskanals 10 entspricht dem Brennraum 7, während die am weitesten stromabwärts gelegene Seite des Auslasskanals 10 einem zur Außenumgebung hin offenen Abgasrohr 20 entspricht. Im Auslasskanal 10 ist ein Katalysator 21 zur Abgasreinigung angeordnet. Eine Umleitung 22 ist mit der Stromabwärtsseite des Katalysators 21 verbunden.
  • Die Brennkraftmaschinenanlage 2 weist die Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas auf, die die Umleitung 22 und eine Trennvorrichtung 23 umfasst. Die Umleitung 22 leitet einen Teil des Abgases aus dem Auslasskanal 10 in den Einlasskanal 9 ein. Die Trennvorrichtung 23 angeordnet, die Kohlenstoffdioxid (CO2) von dem in die Umleitung 22 strömenden Abgas abtrennt, ist in der Umleitung 22 angeordnet.
  • Die Stromaufwärtsseite der Umleitung 22 ist mit der Stromabwärtsseite des Katalysators 21 im Auslasskanal 10 verbunden. Die Stromabwärtsseite der Umleitung 22 ist mit einem Ausgleichsbehälter 25 des Saugrohrs 18 verbunden, der dem Einlasskanal 9 entspricht.
  • Die Trennvorrichtung 23 hat eine aus Hohlfasern gebildete Gastrennmembran. Abgas wird, nachdem es den Katalysator 21 durchströmt hat, aus dem Auslasskanal 10 in die Trennvorrichtung 23 geleitet. Die Durchlässigkeit der Trennvorrichtung 23 für Kohlenstoffdioxid ist höher als für Stickstoff oder Sauerstoff.
  • Die Trennvorrichtung 23 ist in der Lage, das Abgas in CO2-angereichertes Gas, das reich an Kohlenstoffdioxid ist, und N2-angereichertes Gas, das reich an Stickstoff ist, zu trennen. Das CO2-angereicherte Gas wandert demnach durch die Trennvorrichtung 23, während das N2-angereicherte Gas nicht durch die Trennvorrichtung 23 wandert. Das N2-angereicherte Gas strömt aus der Trennvorrichtung 23 aus und wird über den Ausgleichsbehälter 25 in den Brennraum 7 eingeleitet.
  • Stromaufwärts des Ausgleichsbehälters 25 ist in der Umleitung 22 ein Ventil 26 angeordnet. Über das Ventil 26 wird die Menge des in den Einlasskanal 9 zurück strömenden N2-angereicherten Gases eingestellt (gesteuert oder geregelt).
  • Die Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas weist des Weiteren eine in einem Rohr 27 angeordnete Saugpumpe 28 auf. Das Rohr 27 ist mit der Permeatseite der Trennvorrichtung 23 verbunden. Die Saugpumpe 28 entspricht einem Unterdruckgenerator.
  • Die Saugpumpe 28 erzeugt eine Druckdifferenz, die einer Triebkraft entspricht, um das in die Trennvorrichtung 23 geleitete Gas zu trennen. Wenn der Druck auf der Permeatseite der Trennvorrichtung 23 durch die Saugpumpe 28 vermindert wird, durchwandert Kohlenstoffdioxid die Membran, so dass Kohlenstoffdioxid aus dem Abgas abgetrennt werden kann. Das durchgewanderte CO2-angereicherte Gas wird beispielsweise an die Außenumgebung abgegeben.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas die Umleitung 22 und die Gastrennmembran. Die Umleitung 22 leitet einen Teil des Abgases aus dem Auslasskanal 10 in den Einlasskanal 9 ein. Die Gastrennmembran sitzt in der Umleitung 22 und trennt Kohlenstoffdioxid von dem in die Umleitung 22 strömenden Abgas ab. Die Vorrichtung 1 umfasst des Weiteren die Saugpumpe 28, um eine Druckdifferenz zwischen der Anströmseite und der Permeatseite der Gastrennmembran zu erzeugen. Die Saugpumpe 28 ist auf der Permeatseite der Gastrennmembran angeordnet.
  • Die Gastrennmembran ermöglicht daher eine Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus dem Abgas. Des Weiteren kann dem Brennraum 7 über den Einlasskanal 9 mit Stickstoff angereicherte Luft zugeführt werden. Die mit Stickstoff angereicherte Luft entspricht dem mit Stickstoff angereichten Gas.
  • Das Trennverhältnis von Kohlenstoffdioxid zu Stickstoff ist größer als das Trennverhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff. Daher kann unter Verwendung eines Abgases, das mehr Kohlenstoffdioxid und weniger Sauerstoff enthält, Kohlenstoffdioxid selbst bei einer kleinen Größe der Gastrennmembran wirksam abgetrennt werden.
  • Somit kann dem Brennraum 7 in der Brennkraftmaschinenanlage 2, die eine kleine Größe hat, mit Stickstoff angereichtes Gas wirksam zugeführt werden.
  • Weiter kann ein Pumpverlust reduziert und der Wirkungsgrad der Verbrennung erhöht werden, da ein Teil des Abgases aus dem Auslasskanal 10 in den Brennraum 7 zurück geführt wird. Des Weiteren kann die Laufleistung bzw. Laufstrecke erhöht werden, da die Wärmekapazität des mit Stickstoff angereichten Gases höher ist als diejenige des Abgases, das Kohlenstoffdioxid enthält.
  • Die Saugpumpe 28 erzeugt eine Druckdifferenz, um eine Triebkraft für die Gastrennung zu erhalten. Der Druck der Permeatseite der Gastrennmembran wird durch die Saugpumpe 28 vermindert, wodurch Kohlenstoffdioxid abgetrennt werden kann.
  • Im Vergleich zu dem Fall, in dem durch einen Kompressor eine Druckdifferenz Kompressor erzeugt wird, kann die Brennkraftmaschinenanlage 2 somit kleiner sein, da ein Pufferbehälter nicht notwendig ist, wenn die Druckdifferenz durch die Saugpumpe 28 erzeugt wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Wie es in 2 gezeigt ist, steht in der zweiten Ausführungsform die Umleitung 22 über ein L-förmiges Verbindungsrohr 30 mit dem Auslasskanal 10 in Verbindung. Das Verbindungsrohr 30 ist im Auslasskanal 10 eingesetzt und hat einen zur Stromabwärtsseite des Auslasskanals 10 hin offenen Einlass 31.
  • Das Verbindungsrohr 30 definiert das stromaufwärtsseitige Ende der Umleitung 22. Das Verbindungsrohr 30 hat einen senkrechten Teil 32 und einen parallelen Teil 33. Der senkrechte Teil 32 erstreckt sich in eine zur Erstreckungsrichtung des Auslasskanals 10 in etwa senkrechte Richtung. Der parallele Teil 33 wird durch Biegen des senk rechten Teils 32 in eine zur Erstreckungsrichtung des Auslasskanals 10 in etwa parallele Richtung ausgebildet. Der Einlass 31 ist an einem Ende des parallelen Teils 33 definiert.
  • Das durch den Auslasskanal 10 strömende Abgas enthält Staub bzw. Partikel, z. B. Kohlenstoff. Die Abgasströmung im Auslasskanal 10 bewirkt aufgrund der Trägheitskraft eine Bewegung der Partikel.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform wird über das L-förmige Verbindungsrohr 30 Abgas angesaugt, dessen Einlass 31 zur Stromabwärtsseite des Auslasskanals 10 hin offen ist. Da die Partikel schwerer sind als das Abgas, kann verhindert werden, dass die Partikel in das Verbindungsrohr 30 gesaugt werden.
  • Somit kann verhindert werden, dass sich die Partikel auf der Gastrennmembran der Trennvorrichtung 23 niederschlagen, wodurch eine Beeinträchtigung der Gastrennmembran verhindert werden kann.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist in der dritten Ausführungsform der Einlass 31 des Verbindungsrohrs 30 in radialer Richtung etwa in der Mitte des Auslasskanal 10 angeordnet. Die Mitte entspricht der Mittelachse des Auslasskanals 10.
  • Des Weiteren ist stromaufwärts des Verbindungsrohrs 30 im Auslasskanal 10 ein Zyklonblatt 35 angeordnet, das eine Wirbelströmung mit einer Wirbelströmungsachse entsprechend der Mittelachse des Auslasskanals 10 erzeugt. Das Zyklonblatt 35 entspricht einem Wirbelströmungsgenerator.
  • Wenn das Zyklonblatt 35 eine Wirbelströmung erzeugt, werden die im Auslasskanal 10 strömenden Partikel D aufgrund der Zentrifugalkraft radial in Richtung des Umfangs des Auslasskanals 10 geschleudert.
  • Daher können die Partikel D von dem in radialer Richtung etwa in der Mitte des Auslasskanals 10 angeordneten Einlass 31 des Verbindungsrohrs 30 weg geführt werden. Somit kann wirksam verhindert werden, dass die Partikel D in den Einlass 31 gesaugt werden.
  • Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich die Partikel D auf der Gastrennmembran der Trennvorrichtung 23 niederschlagen, wodurch eine Beeinträchtigung der Gastrennmembran verhindert werden kann.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Wie es in 4A and 4B gezeigt ist, ist in der vierten Ausführungsform der Auslasskanal 10 in eine Vielzahl kleiner Kanäle 36 unterteilt, die sich parallel zum Auslasskanal 10 erstrecken. Das durch den Auslasskanal 10 strömende Abgas wird auf die kleinen Kanäle 36 verteilt. Das Verbindungsrohr 30 hat eine Vielzahl von Einlässen 31, die jeweils in radialer Richtung etwa in der Mitte eines kleinen Kanals 36 angeordnet sind. Der Einlass 31 ist in Richtung der Seite stromabwärts des kleinen Kanals 36 offen.
  • Des Weiteren ist stromaufwärts des Verbindungsrohrs 30 in jedem der kleinen Kanäle 36 ein Zyklonblatt 35 angeordnet, um in jedem der kleinen Kanäle 36 eine Wirbelströmung zu erzeugen.
  • Die vielen kleinen Kanäle 36 sind nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel zur Abgasströmungsrichtung. Somit ist ein Teil des Auslasskanals 10 durch beispielsweise sieben kleine Kanäle 36 definiert. Wie es in 4B gezeigt ist, sind beispielsweise sechs der kleinen Kanäle 36 um einen der kleinen Kanäle 36 herum angeordnet. Das im Auslasskanal 10 strömende Abgas wird auf die kleinen Kanäle 36 verteilt. Die Abgasteilströme vereinigen sich wieder, nachdem sie durch die kleinen Kanäle 36 geströmt sind.
  • Das Verbindungsrohr 30 hat parallele Teile 33 und Einlässe 31. Der parallele Teil 33 verläuft in etwa parallel zur Erstreckungsrichtung der kleinen Kanäle 36. Der Einlass 31 ist in radialer Richtung etwa in der Mitte des kleinen Kanals 36 angeordnet und zur Stromabwärtsseite des kleinen Kanals 36 hin offen. Das durch die Einlässe 31 gesaugte Abgas wird über das Verbindungsrohr 30 gesammelt und in die Umleitung 22 geleitet.
  • In jedem der kleinen Kanäle 36 ist des Weiteren stromaufwärts des Verbindungsrohrs 30 ein Zyklonblatt 35 angeordnet, das eine Wirbelströmung mit einer Wirbelströmungsachse entsprechend der Mittelachse des kleinen Kanals 36 erzeugt.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Auslasskanal 10 in eine Vielzahl kleiner Kanälen 36 unterteilt. Die Zyklonblätter 35 sind jeweils in einem der kleinen Kanäle 36 angeordnet. Daher wird in dem kleinen Kanal 36 eine hohe Abgasströmungsgeschwindigkeit erhalten, wodurch kleine Partikel durch die Zentrifugalkraft radial in Richtung des Umfangs des kleinen Kanals 36 geschleudert werden können. Demgemäß kann verhindert werden, dass die kleineren Partikel in das Verbindungsrohr 30 gesaugt werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Wie es in 5 gezeigt ist, steht in der fünften Ausführungsform das Verbindungsrohr 30 stromabwärts einer Biegung 37 mit dem Auslasskanal 10 in Verbindung, wenn der Auslasskanal 10 die Biegung 37 aufweist. Der Einlass 31 des Verbindungsrohrs 30 ist zur Stromabwärtsseite der Biegung 37 hin offen.
  • Partikel bewegen sich aufgrund der Trägheitskraft geradlinig fort. Wie es in 5 gezeigt ist, kollidieren die Partikel mit der Außenwandung 38 der Biegung 37, wenn der Auslasskanal 10 die Biegung 37 aufweist.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform ist das Verbindungsrohr 30 stromabwärts der Biegung 37 im Auslasskanal 10 angeordnet. Da die Partikel wegen der stromaufwärts des Verbindungsrohrs 30 im Auslasskanal 10 angeordneten Außenwandung 38 der Biegung 37 nicht in den Auslasskanal 10 strömen können, kann daher verhindert werden, dass die Partikel in den Einlass 31 gesaugt werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Wie es in 6 gezeigt ist, weist in der sechsten Ausführungsform die Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas anstelle der Saugpumpe 28 einen Lader 40 auf, der einem Unterdruckgenerator entspricht. Der Lader 40 hat eine Turbine 41 und einen Kompressor 42. Die Turbine 41 wird durch die Energie des in den Auslasskanal 10 strömenden Abgases angetrieben. Der Kompressor 42 wird von der Turbine angetrieben.
  • Die Turbine 41 des Laders 40 ist im Auslasskanal 10 angeordnet. Der Kompressor 42 des Laders 40 ist in einem Rohr 27 angeordnet, das auf der Permeatseite der Trennvorrichtung 23 angeordnet ist und durch welches das von der Trennvorrichtung 23 abgetrennte Kohlenstoffdioxid strömt.
  • Wenn die Turbine 41 durch die Abgasenergie angetrieben wird, wird der Kompressor 42 von der Turbine 41 angetrieben. Dabei wird der Druck der Permeatseite der Trennvorrichtung 23 durch den Kompressor 42 vermindert. Somit kann unter Verwendung der Abgasenergie ein Unterdruck erzeugt werden, wodurch der Wirkungsgrad erhöht werden kann.
  • Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren ein Ventil 43 zum Öffnen oder Schließen des Auslasskanals 10 stromabwärts einer Abzweigung auf, an der die Umleitung 22 vom Auslasskanal 10 abzweigt. Wenn das Ventil 43 den Auslasskanal 10 schließt, kann der Druck auf der Anströmseite der Gastrennmembran erhöht werden.
  • Gemäß der sechsten Ausführungsform werden sowohl das Ventil 43 wie auch der Lader 40 als ein Druckdifferenzgenerator eingesetzt, um eine Druckdifferenz an der Gastrennmembran zu erzeugen. Die Druckdifferenz entspricht einer Triebkraft für die Gastrennung. Daher kann die Druckdifferenz zwischen der Anströmseite und der Permeatseite der Gastrennmembran erhöht werden.
  • Die Vorrichtung 1 kann ferner das Verbindungsrohr 30 und/oder das Zyklonblatt 35 aufweisen.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Wie es in 7 gezeigt ist, werden in der siebten Ausführungsform die Saugpumpe 28 und das Ventil 43 als ein Unterdruckgenerator eingesetzt, um eine Druckdifferenz an der Gastrennmembran als eine Triebkraft für die Gastrennung zu erzeugen. Das Ventil 43 ist stromabwärts einer Abzweigung, an der die Umleitung 22 vom Auslasskanal 10 abzweigt, angeordnet und öffnet oder schließt den Auslasskanal 10.
  • Durch die Saugpumpe 28 kann der Druck der Permeatseite der Gastrennmembran vermindert werden. Der Druck der Anströmseite der Gastrennmembran kann durch das Ventil 43, das den Auslasskanal 10 schließt, erhöht werden. Wenn sowohl die Saugpumpe 28 wie auch das Ventil 43 im Einsatz sind, kann daher eine höhere Druckdifferenz zwischen der Anströmseite und der Permeatseite der Gastrennmembran erhalten werden.
  • Alternativ dazu kann die Druckdifferenz unter Verwendung nur des Ventils 43 erzeugt werden. In diesem Fall ist ein Pufferbehälter notwendig. Die Vorrichtung 1 kann des Weiteren das Verbindungsrohr 30 und/oder das Zyklonblatt 35 aufweisen.
  • (Weitere Ausführungsform)
  • Die Gastrennmembran ist aus Hohlfasern gebildet, wodurch die Größe der Gastrennmembran klein gehalten werden kann. Alternativ dazu kann die Gastrennmembran eine Spiralform, Rohrform oder die Form einer flachen Folie haben.
  • Es wird davon ausgegangen, dass derartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs der Erfindung liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-190570 A [0002]

Claims (8)

  1. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine (3), mit: einer Umleitung (22) zum Einleiten eines Teils des Abgases aus einem Auslasskanal (10) der Brennkraftmaschine (3) in einen Einlasskanal (9) der Brennkraftmaschine (3); und einer in der Umleitung (22) angeordneten Gastrennmembran (23), wobei die Gastrennmembran (23) dafür ausgelegt ist, von dem in die Umleitung (22) geleiteten Abgas Kohlenstoffdioxid abzutrennen.
  2. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach Anspruch 1, mit: einem Unterdruckgenerator (28, 40) zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen der Anströmseite und der Permeatseite der Gastrennmembran (23), wobei der Unterdruckgenerator (28, 40) auf der Permeatseite der Gastrennmembran (23) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umleitung (22) ein L-förmiges Verbindungsrohr (30) mit einem zur Stromabwärtsseite des Auslasskanals (10) hin offenen Einlass (31) aufweist, und die Umleitung (22) über das Verbindungsrohr (30) mit dem Auslasskanal (10) verbunden ist.
  4. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach Anspruch 3, mit: einem Wirbelströmungsgenerator (35) zum Erzeugen einer Wirbelströmung im Auslasskanal (10), wobei der Wirbelströmungsgenerator (35) stromaufwärts des Verbindungsrohrs (30) im Auslasskanal (10) angeordnet ist, und der Einlass (31) des Verbindungsrohrs (30) in radialer Richtung etwa in der Mitte des Auslasskanals (10) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach Anspruch 3, mit: einer Vielzahl von Wirbelströmungsgeneratoren (35) zum Erzeugen einer Wirbelströmung, wobei der Auslasskanal (10) eine Vielzahl voneinander getrennter, kleiner Kanäle (36) aufweist, die sich in etwa parallel zur Abgasströmungsrichtung erstrecken, wodurch das Abgas auf die Vielzahl kleiner Kanäle (36) verteilt wird, der Einlass (31) des Verbindungsrohrs (30) zur Stromabwärtsseite jedes der kleinen Kanäle (36) hin offen ist, der Einlass (31) des Verbindungsrohrs (30) in radialer Richtung etwa in der Mitte jedes der kleinen Kanäle (36) angeordnet ist, und in jedem der kleinen Kanäle (36) stromaufwärts des Verbindungsrohrs (30) ein Wirbelströmungsgenerator (35) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei: der Auslasskanal (10) eine Biegung (37) aufweist, und das Verbindungsrohr (30) mit der Stromabwärtsseite der Biegung (37) im Auslasskanal (10) verbunden ist.
  7. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: der Unterdruckgenerator ein Lader (40) ist, und der Lader (40) aufweist: eine Turbine (41), die durch die Energie des durch den Auslasskanal (10 strömenden Abgases anzutreiben ist, und einem von der Turbine (41) anzutreibenden Kompressor (42).
  8. Vorrichtung (1) zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: einem Ventil (43) zum Öffnen oder Schließen des Auslasskanals (10), wobei die Umleitung (22) an einer Abzweigung vom Auslasskanal (10) abzweigt, und das Ventil (43) stromabwärts der Abzweigung im Auslasskanal (10) angeordnet ist.
DE102010015907A 2009-03-13 2010-03-10 Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine Withdrawn DE102010015907A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-61814 2009-03-13
JP2009061814A JP2010216303A (ja) 2009-03-13 2009-03-13 内燃機関の窒素富化ガス供給装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010015907A1 true DE102010015907A1 (de) 2010-09-16

Family

ID=42558169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010015907A Withdrawn DE102010015907A1 (de) 2009-03-13 2010-03-10 Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20100229841A1 (de)
JP (1) JP2010216303A (de)
CN (1) CN101839193A (de)
DE (1) DE102010015907A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103648618B (zh) * 2011-01-20 2017-09-05 沙特阿拉伯石油公司 利用废热来车载回收和存储来自机动车内燃机废气的co2的膜分离方法和系统
JP6006324B2 (ja) 2011-10-24 2016-10-12 サウジ アラビアン オイル カンパニー 燃料への搭載型二酸化炭素変換による移動汚染源からの排出低減
US9488100B2 (en) * 2012-03-22 2016-11-08 Saudi Arabian Oil Company Apparatus and method for oxy-combustion of fuels in internal combustion engines
US9366203B2 (en) * 2013-09-24 2016-06-14 Fca Us Llc Conformable high pressure gaseous fuel storage system having a gas storage vessel with fractal geometry
JP2016118102A (ja) * 2014-12-18 2016-06-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のegr装置
WO2017017754A1 (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 株式会社日立製作所 パワートレインシステム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190570A (ja) 2002-12-11 2004-07-08 Honda Motor Co Ltd 窒素富化燃焼機能付き車載用内燃機関

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979062A (ja) * 1982-10-28 1984-05-08 Hino Motors Ltd 内燃機関の排気還流装置
JPH0283011A (ja) * 1988-09-19 1990-03-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd クローズドサーキット式ディーゼル機関の気液分離装置
JPH09126063A (ja) * 1995-10-27 1997-05-13 Nippon Soken Inc 排気ガス再循環装置
US6523529B1 (en) * 2001-12-21 2003-02-25 Caterpillar Inc. Integration of air separation membrane and coalescing filter for use on an inlet air system of an engine
JP2007218247A (ja) * 2006-01-17 2007-08-30 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
SE532073C2 (sv) * 2007-02-22 2009-10-13 Peter Soederstroem Dambyxa med ventilerat grenparti
JP4320684B2 (ja) * 2007-06-08 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004190570A (ja) 2002-12-11 2004-07-08 Honda Motor Co Ltd 窒素富化燃焼機能付き車載用内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
US20100229841A1 (en) 2010-09-16
CN101839193A (zh) 2010-09-22
JP2010216303A (ja) 2010-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010015907A1 (de) Vorrichtung zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichertem Gas für eine Brennkraftmaschine
EP1867848B1 (de) Brennkraftmaschine mit Sekundärlufteinblassystem
EP1008735B1 (de) Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors
DE102012213490A1 (de) Gasliefervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE10233182A1 (de) Integration einer Lufttrennmembran und eines Sammelfilter zur Anwendung bei einem Lufteinlasssystem eines Motors
DE102006060313A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
WO2009018887A1 (de) Abgasturbolader für eine hubkolben-brennkraftmaschine
DE10325413B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahtzeuges sowie Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
DE102007049725A1 (de) Ölabscheidevorrichtung, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung in einer Brennkraftmaschine
DE102010036799A1 (de) Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE202017105126U1 (de) Abgasleitsystem
WO2004059146A1 (de) Abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
EP1639245A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem verdichter im ansaugtrakt und verfahren hierzu
AT500458A2 (de) Brennkraftmaschine, insbesondere otto-brennkraftmaschine
EP1881173B1 (de) Multidiffusor für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE102014019147A1 (de) Luftleitung für einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
DE102007046667A1 (de) Mehrstufige Aufladegruppe, Mehrstufige Aufladevorrichtung und Aufladesystem
DE102009043085A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einem Abgasrückführsystem
DE102017111454A1 (de) Ottomotor mit Partikelfilter und Verfahren zum Betreiben eines Ottomotors
DE102015219203A1 (de) Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors
DE112013006435T5 (de) Verbrennungskraftmaschine mit Auflader
EP1666704A2 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasaufladung
DE102015208906A1 (de) Saugstrahlpumpe mit variabler Düsengeometrie und Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
DE102010019931A1 (de) Verbrennungsluft führender Fluidleitungsabschnitt einer Verbrennungsluftanlage
DE19756060C1 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgas-Rückführungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121002