DE102017120402A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem durchströmbaren Ansaugtrakt (1) und einem durchströmbaren Abgastrakt, wobei der Abgastrakt (1) in Form von durchströmbaren Rohrleitungen (5, 6) ausgebildet ist, und wobei dem Abgastrakt (1) ein Abgaskrümmer zugeordnet ist, welcher einer fluidischen Verbindung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) mit dem Abgastrakt (1) dient, und wobei stromab des Abgaskrümmers ein durchströmbares Reinigungssystem (3) im Abgastrakt (1) angeordnet ist, das stromab mit einer ersten Rohrleitung (5) des Abgastraktes (1) und stromauf mit einer zweiten Rohrleitung (6) des Abgastraktes (1) durchströmbar verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist in der ersten Rohrleitung (5) und/oder in der zweiten Rohrleitung (6) in einem freien Querschnitt (9) der ersten Rohrleitung (5) und/oder der zweiten Rohrleitung (6) ein Heizelement (8) ausgebildet.

Figure DE102017120402A1_0000
The invention relates to an internal combustion engine, with a throughflowable intake tract (1) and a flowable exhaust tract, wherein the exhaust tract (1) in the form of flow through pipes (5, 6) is formed, and wherein the exhaust tract (1) is associated with an exhaust manifold, which a fluidic connection of a cylinder of the internal combustion engine (2) with the exhaust tract (1) is used, and wherein downstream of the exhaust manifold a flow-through cleaning system (3) in the exhaust system (1) is arranged downstream with a first pipe (5) of the exhaust gas tract (1 ) and upstream with a second pipe (6) of the exhaust tract (1) is connected through-flow.
According to the invention, a heating element (8) is formed in the first pipeline (5) and / or in the second pipeline (6) in a free cross-section (9) of the first pipeline (5) and / or the second pipeline (6).
Figure DE102017120402A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Verbrennungskraftmaschinen mit und ohne Abgasturbolader sind bekannt. Zur Reduzierung von Emissionen der Verbrennungskraftmaschine sind in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine unterschiedliche Abgasreinigungssysteme stromab eines Auslassventils der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, insbesondere ein Katalysator und ein Partikelfilter.Internal combustion engines with and without turbocharger are known. In order to reduce emissions of the internal combustion engine, different exhaust gas purification systems are arranged downstream of an exhaust valve of the internal combustion engine in an exhaust tract of the internal combustion engine, in particular a catalyst and a particle filter.

Ein effizienter Betrieb der Abgasreinigungssysteme ist abhängig von einer bestimmten Betriebstemperatur derselben, welche wiederum abhängig von einer Temperatur des sie durchströmenden Abgasmassenstromes der Verbrennungskraftmaschine ist. Im Allgemeinen gilt, dass je höher die Abgastemperatur ist, desto effizienter der Betrieb der Abgasreinigungssysteme ist. Bei niedrigen Abgastemperaturen werden mitunter bestimmte, für den Betrieb des Abgasreinigungssystems erforderliche, Temperaturen nicht erreicht. Dies gilt insbesondere für einen so genannten Kaltstartbetrieb der Verbrennungskraftmaschine.An efficient operation of the exhaust gas purification systems is dependent on a specific operating temperature thereof, which in turn is dependent on a temperature of the exhaust gas mass flow of the internal combustion engine flowing through it. In general, the higher the exhaust gas temperature is, the more efficient the operation of the exhaust gas purification systems is. At low exhaust gas temperatures, certain temperatures required for the operation of the exhaust gas purification system may not be reached. This is especially true for a so-called cold start operation of the internal combustion engine.

Zur Herbeiführung einer entsprechend hohen Abgastemperatur werden bspw. innermotorischen Maßnahmen vorgenommen, derart, dass bspw. ein Öffnungszeitpunkt eines Auslassventils relativ früh gelegt ist oder eine sauerstoffreiche Gemischverbrennung vorgesehen ist. Das Einblasen von Sekundärluft in den Abgasmassenstrom ist ebenfalls bekannt.In order to bring about a correspondingly high exhaust gas temperature, for example, internal engine measures are taken, such that, for example, an opening time of an exhaust valve is set relatively early or an oxygen-rich mixture combustion is provided. The injection of secondary air into the exhaust gas mass flow is also known.

Eine weitere Möglichkeit den Abgasmassenstrom zu erhitzen ist ein Einsatz sogenannter thermischer Brenner, die in Form eines Zusatzsystems im Abgastrakt eingespritzten Kraftstoff mit dem sie durchströmenden Abgasmassenstrom verbrennen.Another way to heat the exhaust gas mass flow is a use of so-called thermal burners, which burn in the form of an additional system in the exhaust gas injected fuel with the exhaust gas mass flow flowing through it.

Auch bekannt sind so genannte Heizkatalysatoren, die ein sich in den Abgasmassenstrom erstreckend ausgebildetes Heizelement aufweisen, welches elektrisch beheizt wird und sich und den an ihm vorbeiströmenden Abgasmassenstrom erwärmt.Also known are so-called heating catalysts, which have a trained in the exhaust gas mass flow trained heating element, which is electrically heated and heated and the flowing past him exhaust gas mass flow.

Der europäischen Patentschrift EP 1 580 410 B4 ist eine Verbrennungskraftmaschine entnehmbar, die in ihrem Abgasstrang einen Partikelfilter aufweist, welcher mit Hilfe von Induktionsspulen beheizbar ist.The European patent specification EP 1 580 410 B4 is an internal combustion engine removed, which has in its exhaust line a particulate filter which is heated by means of induction coils.

Die europäische Patentschrift EP 0 574 012 B1 und die amerikanischen Patentschrift US 3,581,489 A offenbaren jeweils einen Katalysator, welcher mit Hilfe von Induktionsspulen beheizbar ist. Der Katalysator ist in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine platziert.The European patent EP 0 574 012 B1 and the American patent US 3,581,489 A each reveal a catalyst which can be heated by means of induction coils. The catalyst is placed in an exhaust line of an internal combustion engine.

Die japanische Offenlegungsschrift JP H06-154 623 A schlägt eine Verbrennungskraftmaschine vor, in deren Abgasstrang ein spiralförmig ausgebildeter katalytischer Konverter an einem Ende eine Heiz-Induktionsspule aufweist. Die Induktionsspule ist abschnittsweise unterschiedlich ausgeführt, wobei sie sich abschnittsweise in Längsrichtung und abschnittsweise in radialer Richtung erstreckt. Die Erstreckung in radialer Richtung, d.h. mit anderen Worten, dass Spulenwindungen der Spule in radialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, dient der Herbeiführung eines vertikalen Magnetflusses.The Japanese patent application JP H06-154 623 A proposes an internal combustion engine in whose exhaust gas a helically formed catalytic converter at one end has a heating induction coil. The induction coil is designed differently in sections, wherein it extends in sections in the longitudinal direction and sections in the radial direction. The extension in the radial direction, ie in other words that coil turns of the coil are arranged next to one another in the radial direction, serves to bring about a vertical magnetic flux.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an alternative internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with an internal combustion engine with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine weist einen durchströmbaren Ansaugtrakt und einen durchströmbaren Abgastrakt auf, wobei der Abgastrakt in Form von durchströmbaren Rohrleitungen ausgebildet ist. Dem Abgastrakt ist ein Abgaskrümmer zugeordnet, welcher einer fluidischen Verbindung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine mit dem Abgastrakt dient. Stromab des Abgaskrümmers ist ein durchströmbares Abgasreinigungssystem, im Weiteren als Reinigungssystem bezeichnet, im Abgastrakt angeordnet, das stromab mit einer ersten Rohrleitung des Abgastraktes und stromauf mit einer zweiten Rohrleitung des Abgastraktes durchströmbar verbunden ist. Erfindungsgemäß ist in der ersten Rohrleitung und/oder in der zweiten Rohrleitung in einem freien Querschnitt der ersten Rohrleitung und/oder der zweiten Rohrleitung ein Heizelement ausgebildet.An internal combustion engine according to the invention has a flow-through intake tract and a flow-through exhaust tract, wherein the exhaust gas tract is designed in the form of flow-through pipes. The exhaust tract is associated with an exhaust manifold, which serves a fluidic connection of a cylinder of the internal combustion engine with the exhaust gas tract. Downstream of the exhaust manifold, a flow-through exhaust gas purification system, hereinafter referred to as cleaning system, arranged in the exhaust system, which is connected downstream with a first pipe of the exhaust tract and upstream with a second pipe of the exhaust tract through-flow. According to the invention, a heating element is formed in the first pipe and / or in the second pipe in a free cross section of the first pipe and / or the second pipe.

Das Heizelement ist zur Erwärmung des im Abgastrakt strömenden Abgases vorgesehen und dient der Verkürzung der Zeit zwischen einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und einem Beginn einer effektiven Abgasnachbehandlung. Das heißt, es wird in einem kürzeren Zeitraum eine so genannte Light-Off-Temperatur erreicht. Auch dient das Heizelement, insbesondere sofern es in seiner Heizleistung variierbar ist, einer Steigerung der Abgastemperatur bspw. in einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, zur Erzielung einer schnelleren und verbesserten Reduzierung der Schadstoffe im Abgas.The heating element is provided for heating the exhaust gas flowing in the exhaust tract and serves to shorten the time between a cold start of the internal combustion engine and a start of an effective exhaust gas aftertreatment. This means that a so-called light-off temperature will be reached within a shorter period of time. Also, the heating element, in particular if it is variable in its heating power, an increase in the exhaust gas temperature, for example. In a full load operation of the internal combustion engine, to achieve a faster and improved reduction of pollutants in the exhaust gas.

Ebenso kann bei Hybridfahrzeugen in deren elektromotorischem Betrieb der Abgastrakt weiter erwärmt werden, derart, dass im verbrennungsmotorischen Betrieb das den Abgastrakt durchströmende Abgas ohne wesentlichen Zeitverlust eine zur Schadstoffreduzierung vorgesehene Temperatur aufweist. Ebenso wird in einem so genannten Start-Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors eine Verringerung der Abgastemperatur während der stehenden Verbrennungskraftmaschine vermieden. Des Weiteren begünstigt es die Verdunstung von im Abgasstrom vorliegenden Fluiden, wie bspw. unverbrannter Kraftstoff oder die insbesondere bei einem Dieselmotor zur Stickoxidreduzierung des Abgases zugeführte Harnstofflösung. Similarly, in hybrid electric vehicles in their electromotive operation of the exhaust system can be further heated, such that in the internal combustion engine operation, the exhaust gas flowing through the exhaust gas without substantial loss of time has provided for pollutant reduction temperature. Likewise, in a so-called start-stop operation of the internal combustion engine, a reduction of the exhaust gas temperature during the stationary internal combustion engine is avoided. Furthermore, it favors the evaporation of fluids present in the exhaust gas stream, such as, for example, unburned fuel or the urea solution supplied in particular in a diesel engine for reducing the nitrogen oxide of the exhaust gas.

In einer Ausgestaltung weist das Heizelement eine metallische Materialkomponente auf, welche unter verschiedenen Maßnahmen erwärmbar ist. Vorteilhaft ist die metallische Materialkomponente, da sie eine bevorzugte Wärmeleitfähigkeit besitzt.In one embodiment, the heating element has a metallic material component which can be heated under various measures. The metallic material component is advantageous because it has a preferred thermal conductivity.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist das Heizelement eine keramische Materialkomponente auf, wodurch im Vergleich zu einem vollständig aus Metall hergestelltem Heizelement eine Gewichtsreduzierung erreichbar ist.In a further advantageous embodiment, the heating element to a ceramic material component, whereby in comparison to a completely made of metal heating element, a weight reduction can be achieved.

Sofern das Heizelement induktiv erwärmbar ist, besteht der Vorteil darin, dass die Wärme unmittelbar im Heizelement selbst entsteht, und somit nicht durch Wärmeleitung übertragen werden muss, wobei wieder Wärmeverluste entstehen. Die Erwärmung des Heizelementes erfolgt durch ein angelegtes magnetisches Wechselfeld, welches im Heizelement selbst Wirbelströme induziert. Ein weiterer Vorteil der induktiven Erwärmbarkeit ist die Steuerbarkeit der Wärmeleistung des Heizelementes.If the heating element is inductively heated, the advantage is that the heat is generated directly in the heating element itself, and thus does not have to be transmitted by heat conduction, with heat losses again. The heating of the heating element is effected by an applied alternating magnetic field, which itself induces eddy currents in the heating element. Another advantage of inductive heatability is the controllability of the heat output of the heating element.

Induktive Erwärmung kann durch nichtleitende Materialien, wie bspw. Keramik hindurch erfolgen, wobei die Umgebung nur indirekt erwärmt wird. Die Erwärmung des durch das Heizelement und/oder am Heizelement vorbeiströmenden Abgases erfolgt mit Hilfe des erwärmten Heizelementes.Inductive heating can be carried out by non-conductive materials, such as ceramic, whereby the environment is heated only indirectly. The heating of the passing through the heating element and / or the heating element exhaust gas takes place by means of the heated heating element.

Sofern das Heizelement durchströmbar ausgeführt ist, besteht die Möglichkeit einer gesteigerten Erwärmung des durch das Heizelement strömenden Abgases.If the heating element is embodied as permeable, there is the possibility of increased heating of the exhaust gas flowing through the heating element.

Eine weitere Verbesserung der Reduktion von Schadstoffen im Abgas kann mit Hilfe einer katalytisch aktiven Beschichtung des Heizelementes herbeigeführt werden.A further improvement of the reduction of pollutants in the exhaust gas can be brought about with the aid of a catalytically active coating of the heating element.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur 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. Es zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt eines Abgastraktes der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. The single FIGURE shows a section of an exhaust tract of the internal combustion engine according to the invention.

Ein Abgastrakt 1 einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine 2 ist beispielhaft, wie in der Figur in einem Ausschnitt des Abgastraktes 1 zu sehen ist, ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist in Form eines Ottomotors ausgestaltet, sie könnte aber auch in Form eines Dieselmotors ausgeführt sein.An exhaust tract 1 an internal combustion engine according to the invention 2 is exemplary, as in the figure in a section of the exhaust tract 1 can be seen, trained. The internal combustion engine 2 is designed in the form of a gasoline engine, but it could also be designed in the form of a diesel engine.

Der Abgastrakt 1 ist durchströmbar mit einem nicht näher dargestellten Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, welcher einer fluidischen Verbindung eines nicht näher dargestellten Zylinders der Verbrennungskraftmaschine 2 mit dem Abgastrakt 1 dient. Über den Abgastrakt 1 wird Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 geführt und an die Umgebung weitergeleitet.The exhaust tract 1 is durchströmbar with a not shown exhaust manifold of the internal combustion engine 2 connected, which a fluidic connection of a cylinder, not shown, of the internal combustion engine 2 with the exhaust tract 1 serves. About the exhaust tract 1 becomes exhaust gas of the internal combustion engine 2 guided and forwarded to the environment.

Oftmals ist im Abgastrakt eine nicht näher dargestellte Turbine eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers vorgesehen, welche mit einem in einem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 2 angeordneten nicht näher dargestellten Verdichter verbunden ist. In der Turbine wird Abgasenthalpie zum Antreiben des Verdichters genutzt, damit dieser Verbrennungsluft ansaugen und verdichten kann. Diese angesaugte und verdichtete Verbrennungsluft wird dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in seinem Ansaughub zugeführt und in diesem unter Zufuhr von Kraftstoff verbrannt. Sofern eine Aufladung der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, die nicht zwingend in Form eines Abgasturboladers vorliegen muss, sondern bspw. auch in Form eines mechanischen Verdichters ausgebildet sein kann, besteht die Möglichkeit die Leistung der Verbrennungskraftmaschine im Vergleich ohne Aufladung zu steigern. Ist keine Aufladung ausgebildet, wird unverdichtete Verbrennungsluft über den Ansaughub dem Zylinder zugeführt, wo sie unter Zufuhr von Kraftstoff verbrannt wird.Often, a turbine, not shown, of an exhaust gas turbocharger not shown in detail is provided in the exhaust system, which with a not shown in detail in an intake tract of the internal combustion engine 2 arranged compressor not shown is connected. In the turbine, exhaust enthalpy is used to drive the compressor so that it can suck in and compress combustion air. This sucked and compressed combustion air is supplied to the cylinder of the internal combustion engine in its intake stroke and burned therein with the supply of fuel. If a charge of the internal combustion engine is formed, which need not necessarily be in the form of an exhaust gas turbocharger, but, for example, can also be designed in the form of a mechanical compressor, it is possible to increase the performance of the internal combustion engine without charging. If no charge is formed, uncompressed combustion air is supplied via the intake stroke to the cylinder, where it is burned with the supply of fuel.

Das Endprodukt der Verbrennung ist das Abgas, welches in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschine 2, unabhängig davon ob sie in Form eines Otto- oder eines Dieselmotors ausgeführt ist, eine entsprechende Zusammensetzung von Schadstoffen aufweist.The end product of the combustion is the exhaust gas, which depends on the internal combustion engine 2 regardless of whether it is designed in the form of a gasoline or a diesel engine, has a corresponding composition of pollutants.

Zur Reduzierung der Schadstoffe, die im Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 enthalten sind, ist ein Reinigungssystem 3 im Abgastrakt 1 angeordnet. Dieses Reinigungssystem 3 weist üblicherweise einen Katalysators 4 auf, wie er in der Figur illustriert ist und/oder weist einen nicht näher dargestellten Partikelfilter auf. Ebenso könnte auch ein so genannter DeNox-Katalysator ausgebildet sein, oder das Reinigungssystem 3 könnte noch mit einem Harnstoffbehälter zur Zufuhr von Harnstoff in das Abgas zur Stickoxidemissionsreduzierung ausgeführt sein. Es sind vielzählige Möglichkeiten einer Ausführung des Reinigungssystems 3 denkbar.To reduce pollutants in the exhaust of the internal combustion engine 2 contain are, is a cleaning system 3 in the exhaust tract 1 arranged. This cleaning system 3 usually has a catalyst 4 on, as illustrated in the figure and / or has a particulate filter, not shown. Likewise, a so-called DeNox catalyst could be formed, or the cleaning system 3 could still be designed with a urea container for the supply of urea in the exhaust gas for nitrogen oxide emission reduction. There are numerous possibilities of execution of the cleaning system 3 conceivable.

Der Abgastrakt 1 ist in Form von durchströmbaren Rohrleitungen 5, 6 ausgebildet, wobei jedes Bauteil des Reinigungssystems 3 üblicherweise zwischen einer ersten Rohrleitung 5 und einer zweiten Rohrleitung 6 angeordnet ist. Im vorliegend illustrierten Ausführungsbeispiel ist zwischen der ersten Rohrleitung 5 und der zweiten Rohrleitung 6 der Katalysator 4 angeordnet.The exhaust tract 1 is in the form of flow-through pipes 5 . 6 formed, each component of the cleaning system 3 usually between a first pipeline 5 and a second pipeline 6 is arranged. In the presently illustrated embodiment, between the first pipeline 5 and the second pipeline 6 the catalyst 4 arranged.

Mitunter werden auch die einzelnen Bauteile des Reinigungssystems 3 in einer Baugruppe zusammengefasst. Dann ist diese Baugruppe zwischen der ersten Rohrleitung 5 und der zweiten Rohrleitung 6 ausgebildet.Occasionally, the individual components of the cleaning system 3 summarized in an assembly. Then this assembly is between the first pipeline 5 and the second pipeline 6 educated.

Dem Katalysator 4 wird das Abgas über die mit dem Katalysator 4 verbundene erste Rohrleitung 5 zugeführt, welche mit dem durchströmbaren Katalysator 4 durchströmbar verbunden ist. Das Abgas strömt ausgehend von der ersten Rohrleitung 5 über den Katalysator 4 in die zweite Rohrleitung 6, wie mit Hilfe der Strömungslinien 7 prinzipiell dargestellt ist.The catalyst 4 the exhaust gas is over with the catalyst 4 connected first pipeline 5 fed, which with the flow-through catalyst 4 permeable connected. The exhaust gas flows from the first pipeline 5 over the catalyst 4 in the second pipeline 6 as with the help of streamlines 7 is shown in principle.

Stromab des Katalysators 4 ist in der zweiten Rohrleitung 6 ein Heizelement 8 aufgenommen. Das heißt mit anderen Worten, dass das Heizelement 8 in einem freien Querschnitt 9 der zweiten Rohrleitung 6 platziert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 8 vom Abgas durchströmbar ausgeführt. Es ist in Form eines Ringes ausgestaltet, so dass das Abgas durch den Ring hindurchströmen, seine Innenwand berührend durchströmen kann.Downstream of the catalyst 4 is in the second pipeline 6 a heating element 8th added. In other words, that means the heating element 8th in a free cross section 9 the second pipeline 6 is placed. In the illustrated embodiment, the heating element 8th executed by the exhaust gas. It is designed in the form of a ring, so that the exhaust gas can flow through the ring, its inner wall can flow through touching.

Das Abgas wird mit Hilfe des Heizelementes 8 erwärmt, wobei es stromauf des Heizelementes 8 eine geringere Temperatur aufweist als stromab des Heizelementes 8. Dies ist mit Hilfe der stromauf gestrichelt dargestellten Strömungslinien 7 und der stromab durchgezogen dargestellten Strömungslinien 7 prinzipiell dargestellt.The exhaust gas is using the heating element 8th heated, being upstream of the heating element 8th has a lower temperature than downstream of the heating element 8th , This is with the aid of the dashed lines shown upstream 7 and the streamlined lines shown downstream 7 shown in principle.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 8 in Form eines undurchströmbaren Zylinders ausgeführt, wobei sein Elementquerschnitt 10 kleiner ist als der freie Querschnitt 9 der zweiten Rohrleitung 6. Damit kann das Abgas zwischen dem Heizelement 8 und einer Innenwand 11 der zweiten Rohrleitung 6 am Heizelement 8 vorbei strömen.In a non-illustrated embodiment, the heating element 8th executed in the form of an impenetrable cylinder, wherein its element cross-section 10 smaller than the free cross section 9 the second pipeline 6 , This allows the exhaust gas between the heating element 8th and an inner wall 11 the second pipeline 6 on the heating element 8th flow past.

In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 8 zur Reduzierung von Strömungsverlusten des Abgases tropfenformartig und somit strömungsoptimiert ausgebildet. Auch könnte das Heizelement 8 in Form eines Zylinders und durchströmbar, bspw. perforiert, ausgeführt sein. Auch könnte der Ring selbst durchströmbar sein. Das heißt mit anderen Worten, dass im Material des Ringes durchströmbare Öffnungen ausgebildet sein können.In a further, not shown embodiment, the heating element 8th designed to reduce flow losses of the exhaust dropwise and thus optimized flow. Also, the heating element could 8th in the form of a cylinder and throughflow, for example. Perforated to be executed. Also, the ring itself could be flowed through. In other words, that means that through-flow openings can be formed in the material of the ring.

Zur Erwärmung des Heizelementes 8, welches induktiv erwärmbar ist, ist eine stromführende Spule 12 die zweite Rohrleitung 6 umfassend ausgebildet. Ebenso könnte die Spule 12 auch direkt das Heizelement 8 umfassend ausgeführt sein.For heating the heating element 8th , which is inductively heated, is a current-carrying coil 12 the second pipeline 6 comprehensively trained. Likewise, the coil could 12 also directly the heating element 8th be carried out comprehensively.

Die Spule 12 weist ein erstes Ende 13 und ein zweites Ende 14 auf, die zum Anlegen einer Spannung ausgebildet sind, derart, dass Strom durch die Spule 12 fließen kann. Sobald Strom durch die Spule 12 fließt, wird ein Magnetfeld 15 erzeugt, wodurch das Heizelement 8, welches in diesem Ausführungsbeispiel ferromagnetisch ausgebildet ist, erwärmt wird und den an ihm vorbei und/oder durch ihn hindurchströmenden Abgasmassenstrom ebenfalls erwärmen kann. Das heißt mit anderen Worten, dass die dabei induktiv innerhalb des Heizelementes 8 entstehende Wärmeenergie an den vorbeiströmenden Abgasmassenstrom abgegeben wird.The sink 12 has a first end 13 and a second end 14 on, which are designed to apply a voltage, such that current through the coil 12 can flow. Once electricity through the coil 12 flows, becomes a magnetic field 15 generated, causing the heating element 8th which is ferromagnetic in this embodiment, is heated and can also heat the past him and / or passing through him exhaust gas mass flow. In other words, that means being inductive within the heating element 8th resulting heat energy is delivered to the passing exhaust gas mass flow.

Eine Heizleistung des Heizelementes 8 kann mit Hilfe der Änderung einer Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes 15 verändert werden. Das heißt, dass die Heizleistung einem Bedarf, welcher abhängig ist vom Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 2, angepasst werden kann.A heating power of the heating element 8th can with the help of changing a field strength of the alternating magnetic field 15 to be changed. That is, the heating power meets a demand which depends on the operating point of the internal combustion engine 2 , can be adjusted.

Das Heizelement 8 ist aus Metall ausgebildet und weist somit eine metallische Materialkomponente auf. Vorzugsweise weist es zusätzlich eine katalytisch aktive Beschichtung auf und trägt somit zu einer weiteren Reduktion von Schadstoffen bei.The heating element 8th is formed of metal and thus has a metallic material component. Preferably, it additionally has a catalytically active coating and thus contributes to a further reduction of pollutants.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel besitzt es einen keramischen Kern, welcher metallbeschichtet ist. Das heißt, dass das Heizelement 8 somit eine metallische als auch eine keramische Materialkomponente aufweist.In another embodiment, it has a ceramic core which is metal coated. That is, the heating element 8th thus having a metallic as well as a ceramic material component.

Die Position des Heizelementes 8, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel stromab des Katalysators 4 in der zweiten Rohrleitung 6 angeordnet ist, könnte ebenso stromauf des Katalysators 4 sein. Auch könnten mehrere Heizelemente 8 im Abgastrakt 1 positioniert sein können. Dies ist aufgrund des einfachen Aufbaus und der geringen Größe des Heizelementes 8 gut und kostengünstig realisierbar. Das heißt, dass bspw. das Heizelement 8 stromab des Katalysators 4 und stromauf eines Partikelfilters des Reinigungssystems 3 angeordnet ist.The position of the heating element 8th which in the illustrated embodiment downstream of the catalyst 4 in the second pipeline 6 may also be upstream of the catalyst 4 be. Also could have multiple heating elements 8th in the exhaust tract 1 can be positioned. This is due to the simple construction and the small size of the heating element 8th good and inexpensive feasible. This means that, for example, the heating element 8th downstream of the catalyst 4 and upstream of a particulate filter of the cleaning system 3 is arranged.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 0574012 B1 [0008]EP 0574012 B1 [0008]
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  • JP H06154623 A [0009]JP H06154623A [0009]

Claims (9)

Verbrennungskraftmaschine, mit einem durchströmbaren Ansaugtrakt und einem durchströmbaren Abgastrakt (1), wobei der Abgastrakt (1) in Form von durchströmbaren Rohrleitungen (5, 6) ausgebildet ist, und wobei dem Abgastrakt (1) ein Abgaskrümmer zugeordnet ist, welcher einer fluidischen Verbindung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) mit dem Abgastrakt (1) dient, und wobei stromab des Abgaskrümmers ein durchströmbares Reinigungssystem (3) im Abgastrakt (1) angeordnet ist, das stromab mit einer ersten Rohrleitung (5) des Abgastraktes (1) und stromauf mit einer zweiten Rohrleitung (6) des Abgastraktes (1) durchströmbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Rohrleitung (5) und/oder in der zweiten Rohrleitung (6) in einem freien Querschnitt (9) der ersten Rohrleitung (5) und/oder der zweiten Rohrleitung (6) ein Heizelement (8) ausgebildet ist.Internal combustion engine, with a permeable intake tract and a flowable exhaust tract (1), wherein the exhaust tract (1) in the form of flow-through pipes (5, 6) is formed, and wherein the exhaust tract (1) is associated with an exhaust manifold, which fluidly connects a Cylinder of the internal combustion engine (2) with the exhaust tract (1) is used, and downstream of the exhaust manifold a flow-through cleaning system (3) in the exhaust tract (1) is arranged downstream with a first pipe (5) of the exhaust tract (1) and upstream with a second pipe (6) of the exhaust tract (1) is flowed through, characterized in that in the first pipe (5) and / or in the second pipe (6) in a free cross section (9) of the first pipe (5) and / or the second pipe (6) is a heating element (8) is formed. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) eine metallische Materialkomponente aufweistInternal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the heating element (8) comprises a metallic material component Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) eine keramische Materialkomponente aufweist.Internal combustion engine after Claim 2 , characterized in that the heating element (8) comprises a ceramic material component. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) induktiv erwärmbar ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (8) can be heated inductively. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Heizelementes (8), dieses umfassend, eine stromführbare Spule (12) angeordnet ist.Internal combustion engine after Claim 4 , characterized in that in the region of the heating element (8), this comprising, a current-carrying coil (12) is arranged. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (12) die Rohrleitung (5; 6) umfassend ausgeführt ist.Internal combustion engine after Claim 5 , characterized in that the coil (12), the pipeline (5; 6) is designed to be comprehensive. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) durchströmbar ausgeführt ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (8) is designed to flow through. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) stromab eines Katalysators (4) des Reinigungssystems (3) und stromauf eines Partikelfilters des Reinigungssystems (3) angeordnet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (8) is arranged downstream of a catalytic converter (4) of the cleaning system (3) and upstream of a particle filter of the cleaning system (3). Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (8) eine katalytisch aktive Beschichtung aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (8) has a catalytically active coating.
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