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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein Abgasmodul für einen von Abgas durchströmbaren Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4 und ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
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Eine solche Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein solches Abgasmodul und ein solches Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sind beispielsweise bereits der
DE 10 2014 223 530 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Antriebseinrichtung umfasst dabei eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs und einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt, mittels welchem beispielsweise das Abgas geführt wird. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung eine mit Kohlendioxid (CO
2) aus dem Abgas versorgbare Umwandlungseinrichtung, mittels welcher das der Umwandlungseinrichtung zugeführte Kohlendioxid umwandelbar ist. Im Rahmen des Verfahrens ist es somit vorgesehen, mittels der Umwandlungseinrichtung das dieser zugeführte Kohlendioxid aus dem Abgas umzuwandeln.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung, ein Abgasmodul und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Antriebseinrichtung realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Abgasmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Antriebseinrichtung realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Umwandlungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das der Umwandlungseinrichtung zugeführte Kohlendioxid aus dem Abgas in Kohlenstoff-Nanofasern umzuwandeln. Die Umwandlung von Kohlendioxid (CO
2) ist ein Prozess, welcher unter Laborbedingungen ablaufen kann und nun erfindungsgemäß in der Antriebseinrichtung und somit in dem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt. Der bereits
am 27.09.2016 unter dem Internet-Link https://www.heise.de/tr/artikel/Aus-CO2-mach-Nanofasern-2789699.html abrufbare Artikel „Aus CO2 mach Nanofasern" des Magazins „Technology Review – Das Magazin für Innovation" beschreibt den zuvor genannten Prozess, in dessen Rahmen Kohlendioxid (CO
2) in Kohlenstoff-Nanofasern umgewandelt werden kann. Zur Umwandlung wird elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom benötigt, die beziehungsweise der beispielsweise von einer zum Bereitstellen von elektrischer Energie ausgebildeten Energiequelle der Antriebseinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, bereitgestellt wird. Bei dieser Energiequelle handelt es sich beispielsweise um einen Energiespeicher, mittels beziehungsweise in welchem elektrische Energie gespeichert werden kann. Dieser Energiespeicher ist insbesondere als Batterie und vorzugsweise als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet. Dabei ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybridfahrzeug ausgebildet, welches die Verbrennungskraftmaschine sowie den Energiespeicher umfasst. Kommt die Antriebseinrichtung beispielsweise in einem konventionellen Antriebsstrang zum Einsatz, so ist beispielsweise ein Energiespeicher mit einer besonders hohen Speicherkapazität vorgesehen, wobei dieser Energiespeicher beispielsweise ein Gesamtenergiespeicher beziehungsweise eine Gesamtbatterie des Kraftfahrzeugs ist. Ferner ist es denkbar, einen separaten Energiespeicher, insbesondere eine separate Batterie, zu verwenden, welcher beziehungsweise welche insbesondere einzig und allein dazu verwendet wird, um elektrische Energie zur Realisierung der Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenstoff-Nanofasern bereitzustellen.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass es sich bei Kohlendioxid, das von Verbrennungskraftmaschinen ausgestoßen wird, um üblicherweise unerwünschte Emissionen handelt. Das von einer Verbrennungskraftmaschine ausgestoßene Kohlendioxid wird beispielsweise von der Erde und/oder von Ozeanen aufgenommen und kann beispielsweise in Kohlenstoff umgewandelt werden. Von der Erde wird beispielsweise Kohlendioxid genutzt, um Pflanzen wie beispielsweise Bäume wachsen zu lassen.
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Um nun die Kohlendioxid-Emissionen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung besonders gering halten oder vermeiden zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Kohlendioxid, welches von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, aufzufangen, bevor das Kohlendioxid an die Umgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs gelangt. Mittels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung, insbesondere mittels der Umwandlungseinrichtung, wird das aufgefangene Kohlendioxid verarbeitet und/oder gelagert. Die Lagerung des aufgefangenen Kohlendioxids könnte ähnlich wie die Lagerung von Brennstoffen in Bergwerken etc. durchgeführt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das Kohlendioxid in die Kohlenstoff-Nanofasern umgewandelt wird, wobei diese Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenstoff-Nanofasern auf andere Fahrzeuge wie beispielsweise Flugzeuge, Schiffe etc. ohne weiteres übertragen werden kann. In der Folge ist es beispielsweise möglich, die Kohlenstoff-Nanofasern für andere Vorgänge und/oder Bauelemente, gegebenenfalls mit oder ohne Zusätze, zu verwenden, sodass aus dem eigentlich unerwünschten Kohlendioxid vorteilhaft nutzbare Kohlenstoff-Fasern erzeugt werden können.
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Um ein Abgasmodul der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Umwandlungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das der Umwandlungseinrichtung zugeführte Kohlendioxid aus dem Abgas in Kohlenstoff-Nanofasern umzuwandeln. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Abgasmoduls anzusehen und umgekehrt.
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Das Abgasmodul ist beispielsweise eine für sich betrachtet eigenständige und zusammenhängende Baueinheit, welche auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise gehandhabt und beispielsweise in einem Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine verbaut werden kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, Kraftfahrzeuge auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit dem erfindungsgemäßen Abgasmodul auszustatten.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels der Umwandlungseinrichtung das dieser zugeführte Kohlendioxid aus dem Abgas in Kohlenstoff-Nanofasern umgewandelt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung und des erfindungsgemäßen Abgasmoduls sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den der einzigen Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Umwandlungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, der Umwandlungseinrichtung zugeführtes Kohlendioxid aus Abgas einer Verbrennungskraftmaschine der Antriebseinrichtung in Kohlenstoff-Nanofasern umzuwandeln.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die vorigen und folgenden Ausführungen sind jedoch ohne weiteres auf andere Fahrzeuge wie beispielsweise Flugzeuge und Schiffe übertragbar. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst eine vorliegend als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 12, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 umfasst dabei ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Zylindergehäuse 14, durch welches mehrere Brennräume in Form von Zylindern 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 gebildet sind. Während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 laufen in den Zylindern 16 Verbrennungsvorgänge ab, in deren Rahmen ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird.
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Das Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst Luft, welche einen Ansaugtrakt 18 der Verbrennungskraftmaschine 12 durchströmt und mittels des Ansaugtrakts 18 zu den und insbesondere in die Zylinder 16 geführt wird. In dem Ansaugtrakt 18 ist ein Luftfilter 20 angeordnet, mittels welchem die den Ansaugtrakt 18 durchströmende Luft gefiltert wird. Ferner werden die Zylinder 16 mit Kraftstoff, insbesondere mit flüssigem Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 12 versorgt. Hierzu wird beispielsweise der Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder 16 eingespritzt. Aus dem Verbrennen des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine 12 einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 22, mittels welchem das den Abgastrakt 22 durchströmende Abgas von den Zylindern 16 abgeführt wird. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst eine in dem Abgastrakt 22 angeordnete Umwandlungseinrichtung 24, welche beispielsweise mit Kohlendioxid (CO2) aus dem Abgas versorgbar ist. Das Kohlendioxid wird auch als Kohlenstoffdioxid bezeichnet.
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Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Umwandlungseinrichtung 24 in einer von dem Abgas durchströmbaren Hauptleitung des Abgastrakts 22 angeordnet ist. Alternativ dazu ist es denkbar, dass wenigstens eine Abzweigleitung vorgesehen ist, welche beispielsweise an wenigstens zwei Stellen fluidisch mit der Hauptleitung verbunden ist. An einer ersten der Stellen ist beispielsweise zumindest ein Teil des die Hauptleitung durchströmenden Abgases mittels der Abzweigleitung aus der Hauptleitung abzweigbar, sodass das abgezweigte Abgas aus der Hauptleitung aus- und in die Abzweigleitung einströmt. Das abgezweigte Abgas kann die Abzweigleitung durchströmen und wird mittels der Abzweigleitung beispielsweise zu der zweiten Stelle geführt, welche beispielsweise in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgases stromab der ersten Stelle angeordnet ist. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Umwandlungseinrichtung 24 in der Abzweigleitung angeordnet und somit mit zumindest einem Teil des den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgases versorgbar ist. Insbesondere wird die Umwandlungseinrichtung 24 mit dem Kohlendioxid aus dem Abgas versorgt.
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Ferner ist es denkbar, dass in dem Abgastrakt 22 beispielsweise stromab und/oder stromauf der Umwandlungseinrichtung 24 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 vorgesehen ist, mittels welcher – insbesondere zusätzlich zur Umwandlungseinrichtung 24 – das Abgas nachbehandelt wird, bevor es beispielsweise an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgelassen wird.
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Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb der Antriebseinrichtung 10 realisieren zu können, ist die Umwandlungseinrichtung 24 dazu ausgebildet, das der Umwandlungseinrichtung 24 zugeführt Kohlendioxid aus dem Abgas in Kohlenstoff-Nanofasern 28 umzuwandeln. Die Umwandlungseinrichtung 24 umfasst dabei einen Prozessbehälter 30, in welchem die Kohlenstoff-Nanofasern 28 herstellbar sind beziehungsweise hergestellt werden.
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Des Weiteren umfasst die Umwandlungseinrichtung 24 wenigstens einen von dem Prozessbehälter 30 unterschiedlichen, zusätzlich zum Prozessbehälter 30 vorgesehenen Aufnahmebehälter 32. Außerdem umfasst die Umwandlungseinrichtung 24 eine Entnahmeeinrichtung 34, mittels welcher die in dem Prozessbehälter 30 hergestellten Kohlenstoff-Nanofasern 28 aus dem Prozessbehälter 30 entnommen und in dem Aufnahmebehälter 32 angeordnet werden. Dadurch werden die Kohlenstoff-Nanofasern 28 zumindest vorübergehend in dem Aufnahmebehälter 32 aufgenommen beziehungsweise gespeichert. In der Folge ist es beispielsweise möglich, die Kohlenstoff-Nanofasern 28 aus dem Aufnahmebehälter 32 zu entnehmen und für andere Zwecke zu nutzen. Insbesondere können die Kohlenstoff-Nanofasern 28 aus dem Aufnahmebehälter 32 und dabei aus der Antriebseinrichtung 10 insgesamt entnommen werden. Alternativ ist es denkbar, dass die Antriebseinrichtung 10 wenigstens eine in der Fig. nicht näher dargestellte Weiterverarbeitungsanlage aufweist, der die Kohlenstoff-Nanofasern 28, insbesondere aus dem Aufnahmebehälter 32, zugeführt werden. Mittels der Weiterverarbeitungsanlage werden die der Weiterverarbeitungsanlage zugeführten Kohlenstoff-Nanofasern 28 beispielsweise mit oder ohne Zusätze weiterverarbeitet und für andere Zwecke genutzt.
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Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 10 beispielsweise einen in der Fig. besonders schematisch dargestellten und beispielsweise als Hochvolt-Batterie ausgebildeten Energiespeicher 36, mittels welchem in dem Energiespeicher 36 gespeicherte elektrische Energie bereitgestellt und beispielsweise der Umwandlungseinrichtung 24 zugeführt und von der Umwandlungseinrichtung 24 empfangen wird. Die Umwandlungseinrichtung 24 nutzt die von dem Energiespeicher 36 bereitgestellte elektrische Energie, um mittels der von dem Energiespeicher 36 bereitgestellten elektrischen Energie das der Umwandlungseinrichtung 24 zugeführte Kohlendioxid in die Kohlenstoff-Nanofasern 28 umzuwandeln.
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Insgesamt ist erkennbar, dass bei der Antriebseinrichtung 10 die von der Verbrennungskraftmaschine 12 bereitgestellten beziehungsweise ausgestoßenen CO2-Emissionen aufgefangen werden, bevor sie an die Umgebung der Antriebseinrichtung 10, insbesondere des Kraftfahrzeugs, gelangen. Das aufgefangene Kohlendioxid wird gelagert und/oder weiterverarbeitet, sodass die CO2-Emissionen der Antriebseinrichtung 10 vermieden oder besonders gering gehalten werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebseinrichtung
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Zylindergehäuse
- 16
- Zylinder
- 18
- Ansaugtrakt
- 20
- Luftfilter
- 22
- Abgastrakt
- 24
- Umwandlungseinrichtung
- 26
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 28
- Kohlenstoff-Nanofasern
- 30
- Prozessbehälter
- 32
- Aufnahmebehälter
- 34
- Entnahmeeinrichtung
- 36
- Energiespeicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014223530 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- am 27.09.2016 unter dem Internet-Link https://www.heise.de/tr/artikel/Aus-CO2-mach-Nanofasern-2789699.html abrufbare Artikel „Aus CO2 mach Nanofasern” des Magazins „Technology Review – Das Magazin für Innovation” [0005]
