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Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Fluid, der zur Integration in ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, mit einem Verdampfergehäuse, das einen Verdampferraum begrenzt und das eine erste Anschlusseinrichtung für die Zufuhr von Fluid in den Verdampferraum, eine zweite Anschlusseinrichtung für die Zufuhr elektrischer Energie an eine im Verdampferraum angeordnete, elektrisch betreibbare Heizeinrichtung zur Erhitzung des in den Verdampferraum einbringbaren Fluids sowie eine Auslasseinrichtung für einen Austritt des verdampften Fluids aus dem Verdampferraum aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung.
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Aus der
DE 10 2009 013 664 A1 ist ein System zum Einleiten von Kraftstoff in den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das System umfasst einen Kraftstoffverdampfer, der ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass sowie einen in dem Gehäuse angeordneten Heizkörper aufweist, sowie eine Pumpe, um Kraftstoff über den Einlass in den Kraftstoffverdampfer zu pumpen. Dabei ist vorgesehen, dass ein Einlass der Pumpe an eine Verzweigung angeschlossen ist, die einen ersten Zweig zum Zuführen von Kraftstoff und einen zweiten Zweig zum Zuführen von Luft aufweist.
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Derartige Systeme werden insbesondere für eine zyklische Regeneration von Abgasnachbehandlungseinrichtungen, insbesondere von NOx-Speicherkatalysatoren und/oder Partikelfiltern, vorzugsweise Dieselpartikelfiltern, eingesetzt. Die Wirkungsweise solcher Systeme beruht gemäß einem ersten Aspekt im Wesentlichen darauf, dass durch die Verdampfung eines, insbesondere brennbaren, Fluids, insbesondere von Benzin oder Dieselkraftstoff, und eine Zufuhr des verdampften Fluids in den Abgasstrom der Brennkraftmaschine stromauf einer entsprechenden Abgasnachbehandlungseinrichtung eine zeitweilige Temperaturerhöhung in der Abgasnachbehandlungseinrichtung hervorgerufen werden kann. Durch diese Temperaturerhöhung wird eine Oxidation oder Reduktion von abgelagerten Abgasbestandteilen in der Abgasnachbehandlungseinrichtung herbeigeführt, so dass die aktiven Oberflächenbereiche der Abgasnachbehandlungseinrichtung wieder freigelegt werden können und damit nach Beendigung des Regenerationsvorgangs ein verbesserter Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht wird. Gemäß einem zweiten Aspekt kann auch eine Reinigungsflüssigkeit verdampft und in den Abgasstrom eingebracht werden, die einen Selbstreinigungsvorgang im Abgassystem unterstützt.
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Aus dem Dokument
DE 103 46 315 A1 ist ein Dieselabgasnachbehandlungssystem bekannt, das eine beheizte Verdampfereinheit aufweist, bei dem das Reduktant geregelt über mehrere Anschlüsse zugeführt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verdampfer, eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung bereitzustellen, die bei einfacher Aufbau- bzw. Ablaufweise eine effiziente Regeneration des Abgassystems ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekt für einen Verdampfer der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung einen ersten und wenigstens einen zweiten Anschluss umfasst, die für eine Bereitstellung eines flüssigen Fluids in den Verdampferraum ausgebildet sind.
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Durch die wenigstens zwei Anschlüsse erfolgt eine verteilte Zufuhr des zu verdampfenden, insbesondere brennbaren, Fluids in den Verdampferraum. Je nach Ausrichtung der Anschlüsse trifft das zu verdampfende Fluid, das insbesondere als fluidischer Freistrahl in den Verdampferraum eingespritzt wird, auf die Heizeinrichtung und/oder auf einen Wandbereich des Verdampferraums auf und führt dort jeweils aufgrund des Verdampfungsvorgangs zu einer lokalen Abkühlung. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Fluidzufuhr über die wenigstens zwei Anschlüsse an unterschiedlichen Orten im Verdampferraum erfolgen kann, da hierdurch ein gleichmäßigeres Temperaturprofil für die Heizeinrichtung und/oder die jeweiligen Wandbereiche des Verdampferraums erzielt werden kann. Hierdurch ist verglichen mit einer Zufuhr des Fluids über genau einen Anschluss eine effizientere Verdampfung des, vorzugweise kohlenwasserstoffhaltigen, Fluids gewährleistet. Aufgrund des gleichmäßigeren Temperaturprofils für die Heizeinrichtung und/oder den Wandbereich des Verdampferraums kann die gewünschte Verdampfungsleistung, also die verdampfte Fluidmenge pro Zeiteinheit, gegebenenfalls mit einer geringeren Absoluttemperatur für die Heizeinrichtung erreicht werden, so dass auch ein unerwünschtes Verkoken des zu verdampfenden Fluids, das insbesondere bei einem Verdampfungsvorgang bei sehr hohen Temperaturen auftreten kann, vermieden oder zumindest deutlich reduziert wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Heizeinrichtung eine im Wesentlichen zylindrische Hüllgeometrie aufweist und der erste und der zweite Anschluss längs einer Mittelachse der Hüllgeometrie beabstandet am Verdampfergehäuse, insbesondere in einer gemeinsamen Ebene, angeordnet sind. Bei der Heizeinrichtung kann es sich vorzugsweise um eine elektrisch betreibbare Heizwendel handeln, die eine langgestreckte Gestalt mit einer im Wesentlichen zylindrischen Hüllkurve aufweist. Die Hüllkurve, die für diesen Fall auch als Zylindermantel angesehen werden kann, weist eine Mittelachse auf, die eine Rotationssymmetrieachse für die Hüllkurve bildet. Die ersten und zweiten Anschlüsse der ersten Anschlusseinrichtung sind beabstandet voneinander längs der Mittelachse angeordnet und stellen somit eine vorteilhafte Verteilung des zu verdampfenden Fluid auf die Heizeinrichtung und/oder den die Heizeinrichtung umgebenden Wandbereich des Verdampferraums sicher. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Anschlüsse für die Zufuhr des zu verdampfenden Fluids in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, so dass die beiden Fluidstrahlen des zu verdampfenden Fluids, die von den Anschlüssen in den Verdampferraum eintreten, vorzugsweise parallel ausgerichtet sind.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung einen dritten Anschluss umfasst, der für eine Zufuhr eines gasförmigen Fluids in den Verdampferraum ausgebildet ist. Der dritte Anschluss kann mit einer Fluidquelle für ein gasförmiges Fluid, insbesondere für Umgebungsluft, verbunden sein. Dabei kann zwischen Fluidquelle und Anschluss eine Ventileinrichtung eingeschleift sein, um eine gezielte Zufuhr des gasförmigen Fluids in den Verdampferraum zu ermöglichen. Bei der Fluidquelle kann es sich insbesondere um einen Frischluftanschluss eines Abgasturboladers oder eines zur Aufladung der Brennkraftmaschine vorgesehen Kompressors oder um eine eigenständige, insbesondere elektrisch angetriebene, Pumpeinrichtung handeln. Vorzugsweise wird eine Zufuhr von gasförmigem Fluid in den Verdampferraum zu Regenerationszwecken für den Verdampfer durchgeführt. Besonders bevorzugt kommt es durch die Zufuhr von gasförmigem Fluid zu einer Sauerstoffzufuhr in den ansonsten während des Verdampfungsvorgangs unter Luftabschluss arbeitenden Verdampfer, so dass eine Oxidation von Verkokungen auf der Heizeinrichtung und/oder dem Wandbereich des Verdampferraums erreicht wird.
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Bevorzugt ist der dritte Anschluss quer zum ersten oder zweiten Anschluss ausgerichtet und/oder in einer den ersten oder zweiten Anschluss beinhaltenden, normal zur Mittelachse der Hüllgeometrie ausgerichteten Querschnittsebene angeordnet. Hierdurch kann eine vorteilhafte Zufuhr des gasförmigen Fluids in den Verdampferraum erreicht werden. Bei einer Anordnung des dritten Anschlusses quer zu wenigstens einem der beiden für die Zufuhr des flüssigen Fluids vorgesehenen Anschlüsse kann eine vorteilhafte Drallströmung für das zuzuführende gasförmige Fluid im Verdampferraum erreicht werden, womit eine intensive Wechselwirkung des im gasförmigen Fluid enthaltenen Sauerstoffs mit dem Wandbereich des Verdampferraums und/oder der Heizeinrichtung gewährleistet ist. Durch Anordnung des dritten Anschlusses in der den ersten oder zweiten Anschluss beinhaltenden Querschnittsebene kann eine gezielte Zufuhr des gasförmigen Fluids in denjenigen Bereich erfolgen, in dem das durch den jeweiligen Anschluss zugeführte flüssige Fluid auf den Wandbereich des Verdampferraums und/oder der Heizeinrichtung auftritt, um dort eine besonders vorteilhafte Regenerationswirkung zu erreichen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung im Betriebszustand einen ersten und einen davon beabstandeten zweiten Bereich maximaler Temperatur aufweist und dass die ersten und zweiten Anschlüsse gegenüberliegend zu den ersten und zweiten Bereichen maximaler Temperatur angeordnet sind. Hierdurch wird eine effiziente Nutzung der bereitgestellten elektrischen Energie gepaart mit einer wirkungsvollen Verdampfung des flüssigen Fluids erreicht. Eine effiziente Nutzung der elektrischen Energie bedeutet auch, dass die Ansteuerung und Verkabelung der Heizeinrichtung einfach gehalten werden kann. Zudem kann damit eine Überlastung des elektrischen Netzes, das zur Bereitstellung der elektrischen Energie vorgesehen ist und bei dem es sich um ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs handeln kann, vermieden werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Auslasseinrichtung einen Rohrabschnitt umfasst, der für eine Einspeisung des verdampften Fluids in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Einspeisung des verdampften Fluids in den Abgasstrom erreicht werden, so dass beispielsweise ein unerwünschtes Niederschlagen des verdampften Fluids an einer Innenwand des Abgasrohrs, in dem der Abgasstrom geführt wird, zumindest weitgehend vermieden werden kann. Vielmehr kann mit Hilfe des Rohrabschnitts eine verwirbelungsarme Zufuhr des verdampften Fluids in den Abgasstrom erreicht werden, um einen möglichst großen Anteil des verdampften Fluids unmittelbar der zu regenerierenden Abgasnachbehandlungseinrichtung zuzuführen.
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Vorzugsweise ist der Rohrabschnitt derart ausgebildet, dass eine Öffnungsebene einer Mündungsöffnung, die für den Austritt des verdampften Fluids in den Abgasstrom vorgesehen ist, zumindest im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Abgasstroms ausgerichtet ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass das verdampfte Fluid, das durch die Auslassöffnung und den Rohrabschnitt in den Abgasstrom eingespeist wird, zumindest im Wesentlichen die gleiche Strömungsrichtung wie der Abgasstrom aufweist und damit vom Abgasstrom in effizienter Weise bis zur Abgasnachbehandlungseinrichtung transportiert wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung von einer Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine ein Abgassystem aufweist, das eine als Abgaskatalysator und/oder als Partikelfilter ausgebildete Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie einen stromauf der Abgasnachbehandlungsanlage angeordneten, erfindungsgemäßen Verdampfer umfasst. Damit kann eine zyklische oder bedarfsabhängige Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgenommen werden. Bei einer zyklischen Regeneration wird die Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Ablauf einer vorgebbaren Nutzungsdauer regeneriert. Bei einer bedarfsabhängigen Regeneration erfolgt eine Erfassung von Messwerten, beispielsweise einer Druckdifferenz über der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder einer Effizienz der Abgasnachbehandlungseinrichtung und bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellwerts für den oder die ermittelten Messwerte findet die Regeneration statt.
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Zweckmäßig ist es, wenn die erste Anschlusseinrichtung des Verdampfers einen dritten Anschluss umfasst, der für eine Zufuhr eines gasförmigen Fluids in den Verdampferraum ausgebildet ist und der mit einem Ausgangsanschluss einer fluidischen Fördereinrichtung, insbesondere mit einem Abgasturbolader, fluidisch verbunden ist. Über den separat ausgebildeten dritten Anschluss kann zu einem beliebigen Zeitpunkt, gegebenenfalls auch während der Zufuhr von flüssigem Fluid über den ersten und zweiten Anschluss, eine Zufuhr von gasförmigem Fluid in den Verdampferraum erfolgen, um die gewünschte Regeneration des Verdampfers zu erreichen. Zudem ist hierdurch eine vorteilhafte Ausrichtung der Strömung des gasförmigen Fluids in den Verdampferraum gewährleistet.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass wahlweise ein Regenerationsvorgang für die Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Schritten: Bereitstellen eines flüssigen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen, Fluids an den ersten und zweiten Anschluss der ersten Anschlusseinrichtung sowie Bereitstellen elektrischer Energie an die zweite Anschlusseinrichtung und Verdampfen des flüssigen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen, Fluids unter Luftabschluss im Verdampferraum sowie Zuführen des verdampften, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen, Fluids in den Abgasstrom der Brennkraftmaschine mittels Auslasseinrichtung oder ein Regenerationsvorgang, insbesondere eine Entkokung, für den Verdampfer mit den Schritten: Abschaltung der Bereitstellung des flüssigen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Fluids an den ersten und zweiten Anschluss der ersten Anschlusseinrichtung sowie Bereitstellen eines druckbeaufschlagten gasförmigen Fluids an einem dritten Anschluss der ersten Anschlusseinrichtung über einen vorgebbaren Zeitraum vorgenommen wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlungssystem und angeflanschtem Verdampfer und
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2 eine schematische Darstellung des Verdampfers gemäß 1.
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Eine in der 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 umfasst exemplarisch einen Kolbenmotor 2, an dem ein Ansaugsystem 3 sowie ein Abgassystem 4 angeordnet sind. Der Kolbenmotor 2 dient zur Verbrennung eines Kraftstoff-Luftgemischs, das in bekannter Weise mittels des Ansaugsystems 3 erzeugt wird und setzt die hierbei freigesetzte Energie anteilig in Bewegungsenergie um. Die bei dem Verbrennungsvorgang im Kolbenmotor 2 anfallenden Abgase werden mittels des Abgassystems 4 vom Kolbenmotor 4 abgeleitet und dabei einer Nachbehandlung zugeführt, um insbesondere einen Schadstoffgehalt des Abgasstroms zu verringern. Hierzu umfasst das Abgassystem 4 eine exemplarisch als Kombination eines Dieseloxidationskatalysators 5 und eines Dieselpartikelfilters 6 ausgebildete Abgasnachbehandlungseinrichtung. Exemplarisch sind sowohl stromauf als auch stromab des Dieseloxidationskatalysators 5 jeweils ein Temperatursensor 7, 8 angeordnet, mit deren Hilfe eine Abgastemperatur vor und nach dem Dieseloxidationskatalysator 5 ermittelt werden kann. Um eine effiziente Filterwirkung des Dieselpartikelfilters 6 über einen längeren Betriebszeitraum sicherstellen zu können, ist eine zyklisch wiederkehrende oder bedarfsabhängige Regeneration des Dieselpartikelfilters 6 notwendig, um die darin aufgenommenen Rußpartikel durch Verbrennung zu beseitigen. Hierzu dient ein Verdampfer 9, der an einem zwischen Kolbenmotor 2 und Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgesehenen Abgasrohr 10 angeordnet ist.
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Mit Hilfe des Verdampfers 9 kann ein, insbesondere brennbares, Fluid, im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere Dieselkraftstoff, verdampft und in den Abgasstrom eingespeist werden. Der verdampfte Dieselkraftstoff führt im Dieseloxidationskatalysator 5 aufgrund einer exothermen katalytischen Reaktion zu einer Erhöhung der Abgastemperatur stromauf des Dieselpartikelfilters 6. Aufgrund des dem Dieselpartikelfilter 6 mit erhöhter Temperatur zugeführten Abgasstroms findet dort die gewünschte Verbrennung der Rußpartikel statt und die Regeneration des Dieselpartikelfilters 6 wird erzielt.
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Während dieses Regenerationsvorgangs für den Dieselpartikelfilter 6 kann anhand des Temperatursignals des Temperatursensors 8 und/oder aus der Differenz der beiden von den Temperatursensoren 7, 8 ermittelten Temperatursignale auf eine Temperaturerhöhung im Abgasstrom durch die Zufuhr des, insbesondere brennbaren, gasförmigen Fluids geschlossen werden und gegebenenfalls eine Änderung der Dosierung des, insbesondere brennbaren, Fluids herbeigeführt werden, um den Regenerationsvorgang zu beeinflussen oder zu beenden. Zusätzlich können am Abgassystem 4, insbesondere stromauf und stromab des Dieselpartikelfilters 6, zwei Drucksensoren 45, 46 angeordnet sein, die über Sensorleitungen 47, 48 mit einem nachstehend näher beschriebenen Steuergerät 22 gekoppelt sind. Anhand der von den Drucksensoren 45, 46 bereitgestellten Drucksignale kann das Steuergerät 22 einen Differenzdruck über dem Dieselpartikelfilter 6 ermitteln und damit Rückschlüsse auf den Beladungszustand des Dieselpartikelfilters 6 mit Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, sowie auf einen Regenerationsbedarf des Dieselpartikelfilters 6 ermöglichen sowie gegebenenfalls den Regernationsvorgang beeinflussen. Ergänzend oder alternativ kann durch die Überwachung der Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 auf den Beladungszustand des Dieselpartikelfilters 6 rückgeschlossen werden, ohne dass hierzu eine Druckmessung oder Druckdifferenzmessung erforderlich wäre.
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Exemplarisch ist in das Abgasrohr 10 stromauf des Verdampfers 9 ein Abgasturbolader 11 fluidisch eingeschleift, der einen Teil der kinetischen Energie des Abgasstroms zum Antrieb einer nicht näher dargestellten Frischluftturbine nutzt. Die Frischluftturbine stellt druckbeaufschlagte Frischluft an einem Ausgangsanschluss 12 zur Verfügung. Der überwiegende Anteil der vorn Abgasturbolader 11 bereitgestellten Frischluft wird dem Ansaugsystem 3 zugeführt und dient der Leistungssteigerung des Kolbenmotors 2. Ein deutlich kleinerer Anteil der Frischluft kann über eine Verbindungsleitung 15, in die ein exemplarisch elektrisch ansteuerbares Schaltventil 16 eingeschleift ist, an den Verdampfer 9 bereitgestellt werden, sofern das Schaltventil 16 eine Öffnungsstellung einnimmt.
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Dem Verdampfer 9 ist ferner eine Fördereinrichtung 17 zur Förderung von flüssigem Fluid, insbesondere Dieselkraftstoff, aus einem Vorratstank 24 zugeordnet. Bei der Fördereinrichtung 17 kann es sich um eine ohnehin für die Kraftstoffversorgung des Kolbenmotors 2 dienende Kraftstoffpumpe oder um eine zumindest vorwiegend oder ausschließlich der Fluidförderung zum Verdampfer 9 dienende Pumpe handeln. Beim Vorratstank 24 handelt es sich exemplarisch um einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs oder um einen separaten Tank.
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Mit der Fördereinrichtung 17 sowie mit dem Schaltventil 16 verbundene Steuerleitungen 18, 19 und mit den Temperatursensoren 7 und 8 verbundene Sensorleitungen 20, 21 sind mit einem Steuergerät 22 elektrisch verbunden. Über die Steuerleitungen 18 und 19 kann das Steuergerät 22 Einfluss auf die Fördereinrichtung 17 und das Schaltventil 16 nehmen und damit eine Zufuhr von flüssigem bzw. gasförmigem Fluid in den Verdampfer 9 beeinflussen. Mit Hilfe der Sensorleitungen 20, 21 können die Messwerte der beiden Temperatursensoren 7, 8 abgefragt werden. Das Steuergerät 22 ist über eine weitere Steuerleitung 23 mit einer im Verdampfer 9 angeordneten und in der 2 näher dargestellten Heizeinrichtung verbunden. Für einen Verdampfungsvorgang kann vom Steuergerät 22 elektrische Energie an die Heizeinrichtung 32 zur Verfügung gestellt werden, wodurch es zu einer Erwärmung des Verdampferraums im Verdampfer 9 kommt. Das Steuergerät 22 kann für eine Kommunikation mit einer übergeordneten Steuereinrichtung 25 vorgesehen sein, die beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge für den Kolbenmotor 2 bestimmt. Durch diese Kommunikation kann eine vorteilhafte Anpassung der Regenerationszyklen für die Abgasanlage 4 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 erfolgen.
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Aus der Darstellung der 2 sind die wesentlichen Komponenten des Verdampfers 9 erkennbar. Der Verdampfer 9 umfasst ein Verdampfergehäuse 30, das einen exemplarisch im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Verdampferraum 31 begrenzt. In den Verdampferraum 31 ragt eine exemplarisch zylindrisch ausgebildete Heizeinrichtung 32, die über die Steuerleitung 23 mit dem in 1 dargestellten Steuergerät 22 verbunden ist. Bei der Heizeinrichtung 32 kann es sich beispielsweise um eine Glühwendel handeln, die bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung aufgrund des Stromflusses erwärmt wird. Am Verdampfergehäuse 30 sind zwei Anschlüsse 33, 34 für die Zufuhr von flüssigem Fluid, insbesondere einem flüssigen Kohlenwasserstoffgemisch wie Benzin oder Dieselkraftstoff, sowie ein dritter Anschluss 35 für die Zufuhr von Umgebungsluft in den Verdampferraum 31 vorgesehen. Dabei sind exemplarisch alle Anschlüsse 33, 34, 35 quer zu einer Mittelachse 36 der Heizeinrichtung 32 ausgerichtet, so dass die durch die Anschlüsse 33, 34, 35 in den Verdampferraum 31 einströmenden Fluidströme zumindest im Wesentlichen quer zur Mittelachse 36 ausgerichtet sind. Dabei sind die beiden ersten Anschlüsse 33 und 34 längs der Mittelachse 36 vorzugsweise derart zueinander beabstandet angeordnet, dass sie zum Einen in einer gemeinsamen Ebene liegen, die in der 2 durch die Zeichenebene repräsentiert wird, und zum Anderen die aus den Anschlüssen 33, 34 austretenden Fluid-Freistrahlen jeweils auf den Anschlüssen 33, 34 gegenüberliegende, an der Heizeinrichtung 32 ausgebildete Bereiche maximaler Temperatur 37, 40 auftreffen. Erfindungsgemäß ist der dritte Anschluss 35 normal zur Zeichnungsebene der 2 ausgerichtet, so dass der durch diesen Anschluss 35 bereitstellbare gasförmige Fluidstrom sowohl quer zur Mittelachse 36 als auch quer zu den Fluidströmen durch die beiden Anschlüsse 33, 34 ausgerichtet ist.
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An einem der Heizeinrichtung 32 abgewandten Endbereich des Verdampfergehäuses 30 ist ein exemplarisch L-förmig abgewinkelter, als Austrittsdüse 41 dienender Rohrabschnitt angeordnet, der als Auslassöffnung für das im Verdampferraum 31 erzeugte gasförmige, insbesondere brennbare, Fluid dient und der für eine Einspeisung des verdampften Fluids in den Abgasstrom im Abgasrohr 10 vorgesehen ist, das in der 2 gestrichelt dargestellt ist.
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Für eine Regeneration des in der 1 dargestellten Abgassystems, insbesondere des Dieselpartikelfilters 6 kann die folgende Vorgehensweise vorgesehen werden. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird von dem Steuergerät 22 über die Sensorleitungen 20, 21 eine Abtastung der beiden Temperatursensoren 7, 8 vorgenommen. Sobald das Steuergerät 22 feststellt, dass eine Temperaturdifferenz zwischen den Messwerten der beiden Temperatursensoren 7, 8 einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt, wird davon ausgegangen, dass das Abgassystem 4 regeneriert werden muss.
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Die für einen exemplarischen Regenerationsvorgang für das Abgassystem 4, insbesondere für den Dieselpartikelfilter 6, erforderliche Erhöhung der Abgastemperatur kann durch Einbringen eines, insbesondere brennbaren, gasförmigen Fluids in den Abgasstrom hervorgerufen werden. Um dieses gasförmige Fluid bereitstellen zu können, wird vom Steuergerät 22 zunächst eine Aufheizung der Heizeinrichtung 32 durch Bereitstellung elektrischer Energie über die Steuerleitung 23 bewirkt. Anschließend wird vom Steuergerät 22 eine Zufuhr von flüssigem, insbesondere brennbarem, Fluid in den Verdampferraum 31 ausgelöst. Hierzu steuert das Steuergerät 22 über die Steuerleitung 18 die Fördereinrichtung 17 an, die das, insbesondere brennbare, flüssige Fluid, insbesondere Benzin oder Dieselkraftstoff, aus dem Vorratstank 24, bei dem es sich insbesondere um den Kraftstofftank eines nicht näher dargestellten, mit der Brennkraftmaschine 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeugs handeln kann, zu den ersten und zweiten Anschlüssen 33, 34 fördert. Das flüssige Fluid tritt durch die Anschlüsse 33, 34 in Form von Fluid-Freistrahlen in den Verdampferraum 31 ein.
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Beim Auftreffen des flüssigen Fluids auf die Heizeinrichtung 32 und/oder den innenliegenden, den Verdampferraum 31 begrenzenden Wandbereich des Verdampfergehäuses 30, der von der Heizeinrichtung 32 erwärmt wird, erfolgt eine Verdampfung des flüssigen Fluids. Durch den Verdampfungsvorgang, der für das vormals flüssige Fluid einen Übertritt in die Gasphase darstellt, findet eine Volumenexpansion statt, so dass sich im Verdampferraum 31 ein Druck aufbaut. Sobald dieser Druck größer ist als ein Gasdruck an einer Mündungsöffnung 42 der Austrittsdüse 41, der im Wesentlichen durch den Druck im Abgasrohr 10 bestimmt wird, wird des verdampfte, insbesondere brennbare, Fluid in den Abgasstrom eingespeist.
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Vorzugsweise ist die Geometrie der Austrittsdüse 41 und die Anordnung der Mündungsöffnung 42 derart an den Abgasstrom im Abgasrohr 10 angepasst, dass das verdampfte Fluid zumindest nahezu vollständig im Abgasstrom aufgenommen wird und sich nur geringfügig an der Wandung des Abgasrohrs 10 ablagert. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das Fluid im Bereich der Kernströmung des Abgasstroms eingespeist wird, wo die Abgasgeschwindigkeit am höchsten ist.
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Während des Verdampfungsvorgangs wird das Schaltventil 16 vom Steuergerät 22 geschlossen gehalten, so dass kein Zustrom von gasförmigem Fluid in den Verdampferraum 31 erfolgt und somit aufgrund Sauerstoffmangels kein zündfähiges Fluid/Sauerstoffgemisch erzeugt wird.
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Da es während des Verdampfungsvorgangs für des flüssige Fluid zu einer Verkokung an der Heizeinrichtung 32 und/oder an der Wandung des Verdampferraums 31 kommen kann, ist eine weitere Betriebsart für den Verdampfer 9 vorgesehen. Bei dieser Betriebsart wird das Schaltventil 16 von dem Steuergerät 22 geöffnet, so dass vom Abgasturbolader 11 bereitgestellte druckbeaufschlagte Umgebungsluft in den Verdampferraum 31 einströmen kann und der darin enthaltene Sauerstoff zu einer Oxidation der anhaftenden Rückstände führt. Eine derartige Regeneration, insbesondere Entkokung, des Verdampfers 9 kann in zyklischen Abständen zwischen der Nutzung des Verdampfers 9 für die Regeneration des Abgassystems 4 vorgenommen werden.
