DE102017201605A1 - Internal combustion engine for a motor vehicle - Google Patents

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Sascha Naujoks
Simon Streng
Peter Wieske
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug,- mit zumindest einem eine Brennkammer (3) aufweisenden Zylinder (2) zum Verbrennen eines in die zumindest eine Brennkammer (3) eingebrachten Kraftstoff-Luftgem ischs,- mit einer Frischluftzuführung (4) zum Zuführen von Frischluft (6) in die Brennkammer (2) des zumindest einen Zylinders (2),- mit einer Abgasabführung (5) zum Abführen von in der Brennkammer(2) des zumindest einen Zylinders erzeugtem Abgas (7) aus dem Zylinder (2),- mit einer Abgasrückführung (8), die zum zumindest teilweisen Rückführen des aus dem Zylinder (2) abgeführten Abgases (7) in den Zylinder (2) fluidisch mit der Frischluftzuführung (4) und der Abgasabführung (5) kommuniziert,- mit einer in der Abgasrückführung (5) angeordneten Kraftstoff-Zuführungseinrichtung (13) zum Einbringen von Kraftstoff (15) in das durch die Abgasrückführung (8) geführte Abgas (7),- mit einem in der Abgasrückführung (8) angeordneten Kraftstoffverdampfer (12), der zum chemischen Umwandeln von Kohlenwasserstoffen, die in dem in das Abgas (7) eingebrachten Kraftstoff (15) enthalten sind, ausgebildet ist.- mit einem stromab des Kraftstoffverdampfers (12) angeordneten Abgaskühler (21) zum Kühlen des aus dem Kraftstoffverdampfer (12) ausgetretenen Gemischs aus Abgas (7) und Kraftstoff (15).- mit einem stromab des Abgaskühlers (21) angeordneten Kraftstoffabscheider (27) zum Separieren des Kraftstoffs (15) aus dem Abgas (7).The invention relates to an internal combustion engine (1) for a motor vehicle, - having at least one cylinder (2) having a combustion chamber (3) for burning a fuel / air mixture introduced into the at least one combustion chamber (3), - having a fresh air supply (4) for supplying fresh air (6) into the combustion chamber (2) of the at least one cylinder (2), with an exhaust gas discharge (5) for discharging exhaust gas (7) generated in the combustion chamber (2) of the at least one cylinder ( 2), - with an exhaust gas recirculation (8) for at least partially recycling the exhaust gas (7) discharged from the cylinder (2) into the cylinder (2) in fluid communication with the fresh air supply (4) and the exhaust gas discharge (5), with a fuel supply device (13) arranged in the exhaust gas recirculation (5) for introducing fuel (15) into the exhaust gas (7) guided through the exhaust gas recirculation (8), with a fuel distributor arranged in the exhaust gas recirculation (8) steamer (12) adapted to chemically convert hydrocarbons contained in the fuel (15) introduced into the exhaust gas (7). with an exhaust gas cooler (21) arranged downstream of the fuel evaporator (12) for cooling the exhaust gas the fuel evaporator (12) leaked mixture of exhaust gas (7) and fuel (15) .- with a downstream of the exhaust gas cooler (21) arranged fuel separator (27) for separating the fuel (15) from the exhaust gas (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine.The present invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle and a motor vehicle with such an internal combustion engine.

Herkömmliche Brennkraftmaschinen sind zur Minderung der Emission von Stickoxiden, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in Ottomotoren und auch Dieselmotoren entstehen, in der Regel mit einer Abgasrückführung ausgestattet.Conventional internal combustion engines are usually equipped with an exhaust gas recirculation to reduce the emission of nitrogen oxides, which arise in the combustion of fuel in gasoline engines and diesel engines.

Bei der Verbrennung des in die Brennkammern der Brennkraftmaschine eingebrachten Kraftstoff-Luftgemisches werden Kohlenwasserstoff-Moleküle des verwendeten Kraftstoffs mit Sauerstoff oxidiert. Der in die Brennkammer eingebrachte Sauerstoff wird dabei nahezu oder sogar vollständig aufgebraucht, sodass sich im Abgas nahezu keine Sauerstoff-Moleküle mehr finden. Wird nun der in die Brennkammer eingebrachten Frischluft Abgas zugemischt, so sinkt die Sauerstoffkonzentration des Gemisches aus Frischluft und Abgas. Um dennoch den Brennkammer eingespritzten Kraftstoff vollständig zu verbrennen, wird in modernen Brennkraftmaschinen aufgrund der geringeren Sauerstoffkonzentration weniger Kraftstoff eingespritzt, sodass der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine insgesamt sinkt.During combustion of the fuel-air mixture introduced into the combustion chambers of the internal combustion engine, hydrocarbon molecules of the fuel used are oxidized with oxygen. The oxygen introduced into the combustion chamber is almost or even completely used up so that almost no oxygen molecules can be found in the exhaust gas. If the fresh air introduced into the combustion chamber is now admixed with exhaust gas, the oxygen concentration of the mixture of fresh air and exhaust gas decreases. However, in order to completely burn the fuel injected into the combustion chamber, less fuel is injected in modern internal combustion engines due to the lower oxygen concentration, so that the overall fuel consumption of the internal combustion engine decreases.

Unabhängig vom vorangehend erläuterten Vorteil eines reduzierten Kraftstoffverbrauchs, der mittels der Abgasrückführung erzielt werden kann, erweist es sich außerdem als vorteilhaft, in der Brennkraftmaschine einen Kraftstoff mit einer möglichst hohen Klopffestigkeit zu verwenden, insbesondere wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Ottomotor handelt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass durch gleichzeitige Explosion eines großen Teils des Kraftstoff-Luftgemisches in der betreffenden Brennkammer - dieser Effekt ist dem Fachmann unter dem Begriff „Klopfen“ bekannt - die Gleitlager und andere, verschleißempfindliche Bauteile der Brennkraftmaschine einer unerwünscht hohen Belastung ausgesetzt werden.Regardless of the previously explained advantage of reduced fuel consumption, which can be achieved by means of the exhaust gas recirculation, it also proves to be advantageous to use a fuel with the highest possible anti-knocking in the internal combustion engine, especially if it is a gasoline engine in the internal combustion engine. In this way it can be prevented that by simultaneous explosion of a large part of the fuel-air mixture in the respective combustion chamber - this effect is known to those skilled in the term "knocking" - the sliding bearings and other, wear-sensitive components of the internal combustion engine exposed to an undesirably high load become.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die sich durch einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und gute Verschleißeigenschaften auszeichnet.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for an internal combustion engine, which is characterized by a low fuel consumption and good wear properties.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung auszustatten, in welcher zusätzlich flüssiger Kraftstoff in das rückzuführende Abgas eingespritzt und somit mit dem rückzuführenden Abgas durchmischt wird. Erfindungswesentlich ist dabei ein ebenfalls in der Abgasrückführung angeordneter katalytischer Kraftstoffverdampfer, mittels welchem durch Verdampfung des Kraftstoffs die in dem Kraftstoff enthaltenen, langkettigen Kohlenwasserstoffe in Kohlenwasserstoffe mit geringerer Kettenlänge umgewandelt werden.The basic idea of the invention is therefore to equip an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation, in which additionally liquid fuel is injected into the exhaust gas to be recirculated and thus mixed with the exhaust gas to be recirculated. Essential to the invention is a catalytic fuel evaporator, likewise arranged in the exhaust gas recirculation, by means of which, by evaporation of the fuel, the long-chain hydrocarbons contained in the fuel are converted into hydrocarbons having a lower chain length.

Mit einer solchen Umwandlung von langkettigen Kohlenwasserstoffen in kurzkettigere Kohlenwasserstoffe geht eine Erhöhung der Klopffestigkeit des mit dem Abgas durchmischten Kraftstoffs einher. Die Klopffestigkeit wird bei Benzin für Ottomotoren durch die Oktanzahl oder Klopfzahl ausgedrückt. Die Oktanzahl bzw. Klopfzahl des umgewandelten Kraftstoffs wird also auf diese Weise erhöht. Somit wird aufgrund des im rückzuführenden Abgas enthaltenen Kraftstoffs mit erhöhter Klopffestigkeit, der zusammen mit dem rückzuführenden Abgas in die Brennkammern eingebracht wird, die Verschleißresistenz der Brennkraftmaschine verbessert. Mit Hilfe des rückgeführten Abgases wird außerdem der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine in nicht unerheblichem Maße gesenkt.Such a conversion of long-chain hydrocarbons into short-chain hydrocarbons is accompanied by an increase in the knock resistance of the fuel mixed with the exhaust gas. The knock resistance is expressed in gasoline for gasoline engines by the octane number or knock number. The octane number or knock number of the converted fuel is thus increased in this way. Thus, due to the fuel contained in the recirculated exhaust gas with increased anti-knocking, which is introduced together with the recirculating exhaust gas into the combustion chambers, the wear resistance of the internal combustion engine is improved. With the help of the recirculated exhaust gas also the fuel consumption of the internal combustion engine is reduced to a considerable extent.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst zumindest einen Zylinder, der eine Brennkammer zum Verbrennen eines in die Brennkammer eingebrachten Kraftstoff-Luftgemischs aufweist. Weiterhin ist eine Frischluftzuführung zum Zuführen von Frischluft in die Brennkammer des zumindest einen Zylinders vorgesehen. Weiterhin ist eine Abgasabführung zum Abführen von in der Brennkammer des zumindest einen Zylinders erzeugtem Abgas aus der Brennkammer bzw. dem Zylinder vorgesehen. Außerdem umfasst die Brennkraftmaschine eine Abgasrückführung, die zum Rückführen des aus dem Zylinder abgeführten Abgases in den zumindest einen Zylinder fluidisch mit der Frischluftzuführung und der Abgasabführung kommuniziert. Ferner ist in der Abgasrückführung eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in flüssiger Form in das durch die Abgasrückführung geführte Abgas angeordnet. Ein in der Abgasrückführung vorgesehener Kraftstoffverdampfer ist zum chemischen Umwandeln von Kohlenwasserstoffen, die in dem in das Abgas eingebrachten Kraftstoff enthalten sind, ausgebildet. Im Zuge dieser Umwandlung wird der in flüssiger Form vorliegende Kraftstoff verdampft, also in gasförmigen Kraftstoff umgewandelt. Im Zug der Umwandlung wird außerdem die Klopfzahl des Kraftstoffs erhöht. Erfindungsgemäß ist stromab des Abgaskühlers ein Kraftstoffabscheider zum Separieren des Kraftstoffs aus dem Abgas angeordnet. Dies ermöglicht es, den aus dem Abgas separierten Kraftstoff mit erhöhter Klopfzahl - evtl. unter Zwischenspeicherung in einem Zwischenspeicher - in die Brennkammern einzuspritzen.An internal combustion engine according to the invention comprises at least one cylinder which has a combustion chamber for burning a fuel-air mixture introduced into the combustion chamber. Furthermore, a fresh air supply for supplying fresh air into the combustion chamber of the at least one cylinder is provided. Furthermore, an exhaust gas outlet for discharging generated in the combustion chamber of the at least one cylinder exhaust gas from the combustion chamber or the cylinder is provided. In addition, the internal combustion engine comprises an exhaust gas recirculation, which communicates fluidically with the fresh air supply and the exhaust gas removal for returning the exhaust gas discharged from the cylinder into the at least one cylinder. Furthermore, in the exhaust gas recirculation, a fuel supply device for introducing fuel in liquid form is arranged in the exhaust gas guided through the exhaust gas recirculation. A fuel evaporator provided in the exhaust gas recirculation is configured to chemically convert hydrocarbons contained in the fuel introduced into the exhaust gas. In the course of this conversion, the fuel present in liquid form is evaporated, that is converted into gaseous fuel. In the course of the conversion, the knocking rate of the fuel is also increased. According to the invention, a fuel separator for separating the fuel from the exhaust gas is arranged downstream of the exhaust gas cooler. This makes it possible to inject the fuel separated from the exhaust gas into the combustion chambers with an increased number of knocks - possibly with intermediate storage in a buffer store.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede in der Brennkraftmaschine vorhandene Brennkammer ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer vorgesehen. Der jeweilige Kraftstoffinjektor kann auf diese Weise Kraftstoff aus einem Kraftstofftank beziehen, der typischerweise in einem Kraftfahrzeug mit der hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verbaut ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kommuniziert der Kraftstoffabscheider über zumindest einen Kraftstoffleitungspfad fluidisch mit den Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine, so dass der im Kraftstoffabscheider separierte Kraftstoff mit erhöhter Klopfzahl in die Brennkammern eingebracht werden kann. Über die Kraftstoffinjektoren wird also zum einen direkt Kraftstoff aus dem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs in die Brennkammern eingespritzt. Zum anderen wird aber auch der in die Abgasrückführung eingebrachte, im Kraftstoffverdampfer verdampfte und anschließend wieder verflüssigte Kraftstoff mit erhöhter Klopfzahl in die Brennkammern eingespritzt. Im Ergebnis weist also der gesamte, in die Brennkammer eingespritzte Kraftstoff eine erhöhte Klopfzahl auf. According to a preferred embodiment, a fuel injector for injecting fuel into the respective combustion chamber is provided for each combustion chamber present in the internal combustion engine. The respective fuel injector can obtain fuel from a fuel tank in this way, which is typically installed in a motor vehicle with the internal combustion engine according to the invention presented here. In this preferred embodiment, the fuel separator communicates fluidically with the fuel injectors of the internal combustion engine via at least one fuel line path, so that the fuel separated in the fuel separator can be introduced into the combustion chambers with an increased number of taps. On the fuel injectors so on the one hand fuel directly from the fuel tank of the motor vehicle is injected into the combustion chambers. On the other hand, however, the introduced into the exhaust gas recirculation, evaporated in the fuel evaporator and then re-liquefied fuel injected with increased Klopfzahl in the combustion chambers. As a result, therefore, the entire fuel injected into the combustion chamber has an increased number of drops.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Kraftstoffabscheider als Impaktor oder als Impeller ausgebildet sein.In an advantageous development, the fuel separator may be formed as an impactor or as an impeller.

Besonders bevorzugt kann zwischen dem Kraftstoffabscheider und dem zumindest einen Kraftstoffinjektor, vorzugsweise im Kraftstoffleitungspfad, ein Kraftstoffspeicher zum Zwischenspeichern des mittels des Kraftstoffabscheiders separierten Kraftstoffs vorgesehen sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Kraftstoff mit erhöhter Klopfzahl mit einer vorbestimmten Dosierung in die Brennkammer eingespritzt wird. Der nicht benötigte Kraftstoff mit erhöhter Klopfzahl kann hingegen in den Kraftstoffspeicher, welcher vorzugsweise als Behältnis ausgebildet ist, zwischengespeichert und bei Bedarf entnommen werden.Particularly preferably, a fuel accumulator may be provided between the fuel separator and the at least one fuel injector, preferably in the fuel line path, for temporary storage of the fuel separated by means of the fuel separator. In this way it can be achieved that the fuel is injected with an increased Klopfzahl with a predetermined dosage in the combustion chamber. The unneeded fuel with increased Klopfzahl, however, can be stored in the fuel tank, which is preferably designed as a container, and removed if necessary.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist stromab des Kraftstoffverdampfers ein Abgaskühler zum Kühlen des aus dem Kraftstoffverdampfer ausgetretenen Gemischs aus Abgas und Kraftstoff angeordnet. Auf diese Weise kann der Heizwertverlust in dem Gemisch gering gehalten werden.According to a preferred embodiment, an exhaust gas cooler for cooling the leaked out of the fuel evaporator mixture of exhaust gas and fuel is arranged downstream of the fuel evaporator. In this way, the loss of calorific value in the mixture can be kept low.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Kraftstoffverdampfer zum Umwandeln von im Abgas enthaltenen, langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe als katalytischer Kraftstoffverdampfer ausgebildet. Mithilfe eines derart ausgebildeten Kraftstoffverdampfers lässt sich auf einfache Weise die Klopffestigkeit des gewandelten Kraftstoffs erhöhen.In an advantageous development, the fuel evaporator is designed to convert long-chain hydrocarbons contained in the exhaust gas into short-chain hydrocarbons as a catalytic fuel evaporator. By means of a fuel evaporator formed in this way, the knock resistance of the converted fuel can be increased in a simple manner.

Zweckmäßig kann der Kraftstoffverdampfer zum Umwanden der Kohlenwasserstoffverbindung C8H18 in die Kohlenwasserstoffverbindung C3H8 ausgebildet sein. In Varianten können durch geeignete Ausbildung des katalytischen Kraftstoffverdampfers aber auch andere Kohlenwasserstoffverbindungen umgewandelt werden.Suitably, the fuel evaporator for converting the hydrocarbon compound C 8 H 18 may be formed in the hydrocarbon compound C 3 H 8 . In variants, however, other hydrocarbon compounds can be converted by suitable design of the catalytic fuel evaporator.

Besonders zweckmäßig ist der Kraftstoffverdampfer derart ausgebildet, dass die Klopfzahl des Kraftstoffs nach dem Umwandeln der Kohlenwasserstoffketten um mindestens 2 ROZ erhöht wird.It is particularly expedient for the fuel vaporizer to be designed in such a way that the knock number of the fuel is increased by at least 2 RON after the hydrocarbon chains have been converted.

Bei einer andern vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Kraftstoffverdampfer ein Verdampfergehäuse, welches einen von dem Abgas und dem Kraftstoff durchströmbaren Gehäuseinnenraum begrenzt. Bei dieser Weiterbildung ist auf einer Gehäuseinnenwandung des Verdampfergehäuses eine katalytische Beschichtung aufgebracht. Auf diese Weise können die zur Durchführung der Oxidations-Reaktionen erforderlichen Katalysatoren dem Abgas und dem darin enthaltene Kraftstoff mit einem hohen Wirkungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden.In another advantageous embodiment, the fuel evaporator comprises an evaporator housing, which limits a housing interior through which the exhaust gas and the fuel can flow. In this development, a catalytic coating is applied to a housing inner wall of the evaporator housing. In this way, the catalysts required to carry out the oxidation reactions can be made available to the exhaust gas and the fuel contained therein with a high cross-section.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kraftstoffverdampfer eine elektrische Heizeinrichtung zum Erhitzen des Gemischs aus dem Abgas und dem im Kraftstoffverdampfer zu verdampfenden und umzuwandelnden Kraftstoff. Auf diese Weise kann die zum Einsetzen der Oxidations-Reaktionen erforderliche Temperatur auch dann erreicht werden, wenn das Abgas nicht das hierfür erforderliche Temperaturniveau aufweisen sollte.According to another preferred embodiment, the fuel vaporizer comprises an electric heater for heating the mixture of the exhaust gas and the fuel to be vaporized and converted in the fuel vaporizer. In this way, the temperature required for the onset of the oxidation reactions can be achieved even if the exhaust gas should not have the temperature level required for this purpose.

Besonders bevorzugt kann die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung wenigstens einen Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in die Abgasrückführung aufweisen. Mittels eines solchen Kraftstoff-Injektors kann eine besonders homogene Durchmischung des Abgases mit dem eingespritzten Kraftstoff erreicht werden. In der Folge wird im Kraftstoffverdampfer auch eine homogene Umwandlung der im Kraftstoff enthaltenen Kohlenwasserstoffe erzielt.Particularly preferably, the fuel supply device can have at least one fuel injector for injecting fuel into the exhaust gas recirculation. By means of such a fuel injector, a particularly homogeneous mixing of the exhaust gas with the injected fuel can be achieved. As a result, a homogeneous conversion of the hydrocarbons contained in the fuel is achieved in the fuel evaporator.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abgaskühler als (erster) Wärmetauscher ausgebildet, der von dem zu kühlenden Gemisch aus Abgas und Kraftstoff und, fluidisch getrennt zu diesem, und von einem Kühlmittel durchströmt ist. Zur Kühlung des Gemischs aus Abgas und Kraftstoff ist das durch den (ersten) Wärmetauscher strömende Kühlmittel thermisch an das ebenfalls durch den (ersten) Wärmetauscher geführte Gemisch aus Abgas und umgewandeltem Kraftstoff gekoppelt. Solche Wärmetauscher sind in vielfältigen verschiedenen Formen kommerziell verfügbar und daher besonders einfach und somit auch kostengünstig in die Abgasrückführung integrierbar.In an advantageous embodiment of the invention, the exhaust gas cooler as (first) heat exchanger is formed, which is traversed by the mixture to be cooled exhaust gas and fuel and, fluidly separated therefrom, and by a coolant. To cool the mixture of exhaust gas and fuel, the coolant flowing through the (first) heat exchanger is thermally coupled to the mixture of exhaust gas and converted fuel, which is also passed through the (first) heat exchanger. Such heat exchangers are commercially available in a variety of forms therefore particularly simple and thus cost-effective into the exhaust gas recirculation integrated.

Bevorzugt kann die mit der Abgasrückführung und dem Kraftstoffverdampfer ausgestattete Brennkraftmaschine als Ottomotor ausgebildet sein.Preferably, the equipped with the exhaust gas recirculation and the fuel evaporator engine may be designed as a gasoline engine.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer vorangehend vorgestellten Brennkraftmaschine. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Brennkraftmaschine übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The invention further relates to a motor vehicle with a previously presented internal combustion engine. The above-explained advantages of the internal combustion engine are therefore also transferred to the motor vehicle according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug mit einer Kälteanlage ausgestattet. Besagte Kälteanlage umfasst einen von einem Kältemittel durchströmten Kältekreislauf, in welchem ein Wärmeübertrager zum Verflüssigen des vom Kraftstoffabscheider separierten Kraftstoffs angeordnet ist. According to a preferred embodiment, the motor vehicle is equipped with a refrigeration system. Said refrigeration plant comprises a refrigerant circuit through which a refrigerant flows, in which a heat exchanger for liquefying the fuel separated by the fuel separator is arranged.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst besagter Wärmeübertrager einen zweiten Wärmetauscher, welcher erste Fluidpfade aufweist, die zum Durchströmen mit dem Kältemittel fluidisch mit dem Kältekreislauf kommunizieren. Weiterhin weist der Wärmetauscher zweite Fluidpfade auf, die zum Durchströmen mit dem zu verflüssigenden Kraftstoff fluidisch mit dem Kraftstoffabscheider oder dem Kraftstoffleitungspfad kommunizieren. Bei dieser Weiterbildung sind die ersten Fluidpfade fluidisch getrennt zu den zweiten Fluidpfaden ausgebildet und zum Verflüssigen des durch die zweiten Fluidpfade strömenden Kraftstoffs thermisch mit den zweiten Fluidpfaden gekoppelt. Mittels eines solchen Wärmetauschers, der beispielsweise als Rippe-Rohr-Wärmetauscher oder als Stapelscheibenwärmetauscher ausgebildet sein kann, ist eine effektive thermische Kopplung des Kältemittels mit dem zu verflüssigenden Kraftstoff möglich.In an advantageous development, said heat exchanger comprises a second heat exchanger, which has first fluid paths, which communicate fluidically with the refrigerant circuit for flowing through the refrigerant. Furthermore, the heat exchanger has second fluid paths, which communicate fluidically with the fuel separator or the fuel line path for flowing through with the fuel to be liquefied. In this development, the first fluid paths are formed fluidically separated from the second fluid paths and are thermally coupled to the second fluid paths for liquefying the fuel flowing through the second fluid paths. By means of such a heat exchanger, which may be formed, for example, as a rib-tube heat exchanger or stacked plate heat exchanger, an effective thermal coupling of the refrigerant with the fuel to be liquefied is possible.

Zweckmäßig kann die Kälteanlage Teil einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungsanlage zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs sein. Auf diese Weise kann die ohnehin schon im Kraftfahrzeug oftmals serienmäßig verbaute Klimatisierungsanlage direkt als Kälteanlage zum Verflüssigen des in der Abgasrückführung verdampften Kraftstoffs genutzt werden. Die Bereitstellung einer separaten Kälteanlage hierfür entfällt also, was erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt.Suitably, the refrigeration system may be part of an existing air conditioning system in the motor vehicle for conditioning the vehicle interior of the motor vehicle. In this way, the already installed in the motor vehicle often standard air conditioning system can be used directly as a refrigeration system for liquefying the vaporized in the exhaust gas recirculation fuel. The provision of a separate refrigeration system for this is therefore unnecessary, which brings significant cost advantages.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

  • 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
  • 2 einen in der Abgasrückführung der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffverdampfer in separater schematischer Darstellung.
Show it:
  • 1 an example of an internal combustion engine according to the invention,
  • 2 a arranged in the exhaust gas recirculation of the internal combustion engine fuel evaporator in a separate schematic representation.

1 illustriert in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1, die als Ottomotor ausgeführt sein kann. Die Brennkraftmaschine 1 ist im Beispiel der 1 als Vierzylinder-Motor realisiert und weist entsprechend vier Zylinder 2 auf, in welchen jeweils eine Brennkammer 3 zum Verbrennen eines eingebrachten Kraftstoff-Luftgemischs vorhanden ist. Es versteht sich, dass in Varianten des Beispiels auch eine andere Anzahl von Zylindern 2 und somit auch eine andere Anzahl von Brennkammern 3 vorgesehen sein kann. Für jede Brennkammer 3 ist in der Brennkraftmaschine 1 ein jeweiliger Kraftstoffinjektor 30 zum Einspritzen von Kraftstoff in die betreffende Brennkammer 3 vorgesehen. Die Kraftstoffinjektoren 30 kommunizieren über Kraftstoffleitungspfade 31 mit einem in den Figuren nur schematisch dargestellten Kraftstoffreservoir 32, aus welchem die Kraftstoffinjektoren 30 mit Kraftstoff 15 versorgt werden können. Typischerweise handelt es sich bei dem Kraftstoffreservoir 32 um einen Kraftstofftank des mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs. 1 Illustrates a schematic representation of an example of an internal combustion engine according to the invention 1 , which can be designed as a gasoline engine. The internal combustion engine 1 is in the example of 1 realized as a four-cylinder engine and has accordingly four cylinders 2 in which in each case a combustion chamber 3 for burning an introduced fuel-air mixture is present. It is understood that in variants of the example, a different number of cylinders 2 and thus also a different number of combustion chambers 3 can be provided. For every combustion chamber 3 is in the internal combustion engine 1 a respective fuel injector 30 for injecting fuel into the respective combustion chamber 3 intended. The fuel injectors 30 communicate via fuel rail paths 31 with a fuel reservoir shown only schematically in the figures 32 from which the fuel injectors 30 with fuel 15 can be supplied. Typically, the fuel reservoir is 32 to a fuel tank of the internal combustion engine according to the invention 1 equipped motor vehicle.

Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine 1 eine Frischluftzuführung 4 zum Zuführen von Frischluft 6 in die Brennkammern 3 der Zylinder 2 auf. Die Frischluftzuführung 4 kann Teil einer in den Figuren nicht näher dargestellten Frischluftanlage der Brennkraftmaschine 1 sein. Die Zuführung von Frischluft 6 in die Brennkammern 3 kann mit Hilfe einer in der Frischluftzuführung 4 angeordneten Ventileinrichtung 38 gesteuert werden.Furthermore, the internal combustion engine 1 a fresh air supply 4 for supplying fresh air 6 in the combustion chambers 3 the cylinder 2 on. The fresh air supply 4 may be part of a fresh air system of the internal combustion engine, not shown in detail in the figures 1 be. The supply of fresh air 6 in the combustion chambers 3 can with the help of one in the fresh air supply 4 arranged valve device 38 to be controlled.

Ferner umfasst die Brennkraftmaschine 1 eine Abgasabführung 5 zum Abführen von dem in den Brennkammern 3 durch Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs erzeugtem Abgas 7. Die Abgasabführung 5 kann Teil einer in den Figuren nicht näher dargestellten Abgasanlage sein, welche das Verbrennungsabgas 7 über einzelne Abgasrohre 9, die üblicherweise als Krümmer bezeichnet werden, von den Brennkammern 3 abführt.Furthermore, the internal combustion engine comprises 1 an exhaust discharge 5 for discharging that in the combustion chambers 3 by combustion of the fuel-air mixture produced exhaust gas 7 , The exhaust gas removal 5 may be part of an exhaust system, not shown in the figures, which the combustion exhaust gas 7 via individual exhaust pipes 9 , which are commonly referred to as manifold, from the combustion chambers 3 dissipates.

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Abgasrückführung 8 zum teilweisen Rückführen des aus den Zylindern 2 abgeführten Abgases 7 über die Frischluftzuführung 4 in die Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1. Hierfür ist in der Abgasabführung 5 ein Abzweig 24 vorgesehen, in welchem die Abgasrückführung 8 von der Abgasabführung 5 abzweigt. Ein Teil des aus der aus den Zylindern 2 der Brennkraftmaschine 1 abgeführten Abgases 7 verlässt im Abzweig 24 die Abgasabführung 5 und wird anschließend durch die Abgasrückführung 8 geleitet. Die Abgasrückführung 8 kann eine Rückführungsleitung 10 aufweisen, welche von dem rückzuführenden Abgas durchströmbar ist und fluidisch mit der Frischluftzuführung 4 sowie der Abgasrückführung 8 kommuniziert. Die Rückführungsleitung 10 kann zumindest abschnittsweise in der Art eines Rückführungsrohrs 11 ausgebildet sein. Die Rückführung des Abgases 7 in die Brennkammern 3 kann mit Hilfe einer in der Abgasrückführung 8 angeordneten Ventileinrichtung 38 gesteuert werden. The internal combustion engine 1 further includes exhaust gas recirculation 8th for partially returning the from the cylinders 2 discharged exhaust gas 7 via the fresh air supply 4 in the cylinders 2 the internal combustion engine 1 , This is in the flue gas discharge 5 a branch 24 provided in which the exhaust gas recirculation 8th from the exhaust outlet 5 branches. Part of the out of the cylinders 2 the internal combustion engine 1 discharged exhaust gas 7 leaves in the branch 24 the exhaust gas removal 5 and then through the exhaust gas recirculation 8th directed. The exhaust gas recirculation 8th can be a return line 10 have, which is traversed by the recirculating exhaust gas and fluidly with the fresh air supply 4 and the exhaust gas recirculation 8th communicated. The return line 10 may at least partially in the manner of a return pipe 11 be educated. The return of the exhaust gas 7 in the combustion chambers 3 can with the help of one in the exhaust gas recirculation 8th arranged valve device 38 to be controlled.

Wie die Darstellung der 1 erkennen lässt, ist in der Abgasrückführung 8 eine Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13 zum Einbringen von flüssigem Kraftstoff 15 in das durch die Abgasrückführung 8 geführte Abgas 7 angeordnet. Die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13 ist in 1 nur grobschematisch skizziert. Die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13 kann einen oder mehrere Kraftstoff-Injektoren 14 umfassen, mit deren Hilfe Kraftstoff 15 in flüssiger Form in die Abgasrückführung 8 eingespritzt wird. Die Kraftstoff-Injektoren 14 können auch als Kraftstoff-Düsen ausgebildet sein, sodass der Kraftstoff 15 in die Abgasrückführung 8 eingedüst wird. Der in die Abgasrückführung 8 eingebrachte Kraftstoff 15 vermischt sich mit dem durch die Abgasrückführung 8 strömenden Abgas 7, d.h. es wird ein Gemisch aus Abgas 7 und Kraftstoff 15 gebildet.Like the representation of the 1 is in the exhaust gas recirculation 8th a fuel supply device 13 for introducing liquid fuel 15 into the exhaust gas recirculation 8th guided exhaust 7 arranged. The fuel supply device 13 is in 1 only roughly sketched. The fuel supply device 13 can use one or more fuel injectors 14 include, with the help of which fuel 15 in liquid form in the exhaust gas recirculation 8th is injected. The fuel injectors 14 can also be designed as fuel nozzles, so that the fuel 15 in the exhaust gas recirculation 8th is injected. The exhaust gas recirculation 8th introduced fuel 15 mixes with the through the exhaust gas recirculation 8th flowing exhaust gas 7 ie it becomes a mixture of exhaust gas 7 and fuel 15 educated.

In der Abgasrückführung 8 ist außerdem ein Kraftstoffverdampfer 12 angeordnet, und zwar stromab der Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13, also zwischen der Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13 und der Frischluftzuführung 4. Der Begriff „stromab“ bezieht sich dabei auf eine Hauptströmungsrichtung des Abgases 7 durch die Abgasrückführung 8. Entsprechend ist die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung 13 bezüglich besagter Hauptströmungsrichtung stromauf des Kraftstoffverdampfers 12, also zwischen der Abgasabführung 5 und dem Kraftstoffverdampfer 12 angeordnet. Der Kraftstoffverdampfer 12 dient zum Verdampfen des mit dem Abgas 7 durchmischten, flüssigen Kraftstoffs 15. Dabei werden die im Kraftstoff 15 enthaltenen Kohlenwasserstoffe chemisch umgewandelt.In the exhaust gas recirculation 8th is also a fuel evaporator 12 disposed downstream of the fuel supply device 13 , ie between the fuel supply device 13 and the fresh air supply 4 , The term "downstream" refers to a main flow direction of the exhaust gas 7 through the exhaust gas recirculation 8th , Accordingly, the fuel supply device 13 with respect to said main flow direction upstream of the fuel evaporator 12 , ie between the flue gas discharge 5 and the fuel evaporator 12 arranged. The fuel evaporator 12 serves to vaporize the with the exhaust gas 7 mixed, liquid fuel 15 , They are the fuel 15 contained hydrocarbons chemically converted.

Die 2 zeigt den Kraftstoffverdampfer 12 in separater Darstellung. Entsprechend 2 kann der Kraftstoffverdampfer 12 ein Verdampfergehäuse 16 aufweisen, mittels welchem der Kraftstoffverdampfer 12 in das Rückführungsrohr 11 bzw. die Rückführungsleitung 10 der Abgasrückführung 8 eingebunden ist. Das Verdampfergehäuse 16 begrenzt einen von dem Abgas 7 und dem Kraftstoff 15 durchströmbaren Gehäuseinnenraum 17. Auf einer Gehäuseinnenwandung 25, insbesondere auf einer Innenumfangswandung des Verdampfergehäuses 16, ist eine katalytische Beschichtung 18 vorhanden. Der Kraftstoffverdampfer 12 ist also als katalytischer Kraftstoffverdampfer 12 zum Umwanden von im Kraftstoff 15 enthaltenen, langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe ausgebildet. Hierzu finden im Gehäuseinnenraum 17 unter Einbindung der katalytischen Beschichtung 18 Oxidations-Reaktionen statt, mittels welchem unter Zuführung von Sauerstoff (O2) als Oxidationsmittel die langkettige Kohlenwasserstoff-verbindung C8H18 in die kurzkettige Kohlenwasserstoff-verbindung C3H8 umgewandelt wird. Dabei wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Die Oxidation des Kraftstoffs 15 erfolgt dabei bevorzugt unter starkem Luftmangel (λ < 0,1).The 2 shows the fuel evaporator 12 in separate representation. Corresponding 2 can the fuel evaporator 12 an evaporator housing 16, by means of which the fuel evaporator 12 in the return pipe 11 or the return line 10 the exhaust gas recirculation 8th is involved. The evaporator housing 16 limits one of the exhaust gas 7 and the fuel 15 permeable housing interior 17 , On a housing inner wall 25 , in particular on an inner circumferential wall of the evaporator housing 16 , is a catalytic coating 18 available. The fuel evaporator 12 is thus as a catalytic fuel evaporator 12 for converting from fuel 15 contained, long-chain hydrocarbons in short-chain hydrocarbons. For this purpose, find in the housing interior 17 with the involvement of the catalytic coating 18 Oxidation reactions take place, by means of which, with the supply of oxygen (O 2 ) as the oxidizing agent, the long-chain hydrocarbon compound C 8 H 18 is converted into the short-chain hydrocarbon compound C 3 H 8 . This releases carbon dioxide (CO 2 ). The oxidation of the fuel 15 takes place preferably under severe air deficiency (λ <0.1).

Um im Abgas 7 die zur Auslösung der Oxidations-Reaktionen erforderlichen hohen Temperaturen erreichen zu können, die typischerweise 300 °C und mehr betragen, ist der Kraftstoffverdampfer 12 mit einer elektrischen Heizeinrichtung 19 ausgestattet. Die elektrische Heizeinrichtung 19 dient zum Erhitzen des Gemisches aus dem Abgas 7 und dem im Kraftstoffverdampfer 12 umzuwandelnden Kraftstoffs 15, falls das rückzuführende Abgas 7 nicht das erforderliche Temperaturniveau erreicht. Ist die Temperatur des Abgas 7 beim Eintritt in den Kraftstoffverdampfer 12 zum Ausführen der Oxidations-Reaktionen hoch genug, so kann auf ein zusätzliches Erhitzen des Gemisches aus dem Kraftstoff 15 und dem Abgas 7 mittels der elektrischen Heizeinrichtung 19 verzichtet werden.To be in the exhaust 7 To achieve the high temperatures required to initiate the oxidation reactions, which are typically 300 ° C and more, is the fuel evaporator 12 equipped with an electric heater 19. The electric heater 19 serves to heat the mixture from the exhaust gas 7 and in the fuel evaporator 12 fuel to be converted 15 if the recirculated exhaust gas 7 not reached the required temperature level. Is the temperature of the exhaust gas 7 when entering the fuel evaporator 12 To carry out the oxidation reactions high enough, it may be to additionally heat the mixture of the fuel 15 and the exhaust 7 by means of the electric heater 19 be waived.

Die elektrische Heizeinrichtung 19 kann beispielsweise als - in 2 nur grobschematisch angedeutete - elektrische Heizspule 20 ausgebildet sein, die im Gehäuseinnenraum 17 angeordnet ist. Mithilfe der elektrischen Heizeinrichtung 19 sowie der im heißen Abgas 7 enthaltenen Wärmeenergie können kann die für die Oxidations-Reaktionen benötigten Temperaturen erreicht werden, ohne dass dabei der Heizwert des Kraftstoffs 15 reduziert würde.The electric heater 19 for example, as - in 2 only roughly schematically indicated - electric heating coil 20 be formed in the housing interior 17 is arranged. With the help of the electric heater 19 and the hot exhaust gas 7 contained heat energy can reach the temperatures required for the oxidation reactions, without affecting the calorific value of the fuel 15 would be reduced.

Der nach dem Umwandeln aus dem Kraftstoffverdampfer 12 austretende, gasförmige Kraftstoff 15 mit den kurzkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen C3H8 weist eine höhere Klopffestigkeit auf als der Kraftstoff 15 mit den langkettige Kohlenwasserstoffverbindung C8H18 vor dem Umwandeln. Im Beispielszenario Umwandeln wird die Oktan- bzw. Klopfzahl im Zuge des Umwandelns von ROZ 98 auf einen Wert von ROZ >= 100 erhöht.The after converting from the fuel evaporator 12 leaking gaseous fuel 15 with the short-chain hydrocarbon compounds C 3 H 8 has a higher anti-knocking than the fuel 15 with the long-chain hydrocarbon compound C 8 H 18 before conversion. In the example scenario Convert, the octane or knock number is increased to a value of RON> = 100 as part of the conversion of RON 98.

Um das Gemisch aus Abgas 7 und Kraftstoff 15 nach dem Umwandeln der Kohlenwasserstoffverbindungen wieder abzukühlen, ist stromab des Kraftstoffverdampfer 12, also zwischen dem Kraftstoffverdampfer 12 und der Frischluftzuführung 4, ein Abgaskühler 21 angeordnet. Dieser dient zum Kühlen des aus dem Kraftstoffverdampfer ausgetretenen Gemischs aus Abgas 7 und Kraftstoff 15. Der Abgaskühler 21 ist in 1 nur schematisch angedeutet. Der Abgaskühler 21 ist im Beispielszenario als erster Wärmetauscher 22 ausgebildet. Denkbar ist eine technische Realisierung eines solchen Wärmetauschers 22 als herkömmlicher Stapelscheibenwärmetauscher, insbesondere als so genannter Rippe-Rohr-Wärmetauscher. Auch andere technische Realisierungsformen sind dem einschlägigen Fachmann bekannt und somit in der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 umsetzbar. Der erste Wärmetauscher 22 wird von dem zu kühlenden Gemisch aus Abgas 7 und umgewandeltem Kraftstoff 15 mit erhöhter Klopfzahl durchströmt. Der erste Wärmetauscher 22 wird außerdem - fluidisch getrennt von diesem Gemisch aus Kraftstoff 15 und Abgas 7 - von einem in 1 nicht näher dargestellten Kühlmittel durchströmt. Das Kühlmittel ist innerhalb des Wärmetauschers zur Kühlung des Gemisches aus Kraftstoff 15 und Abgas 7 in bekannter Weise thermisch an dieses Gemisch angekoppelt. Durch Übertragung von Wärme von dem Gemisch aus Kraftstoff 5 und Abgas 7 auf das Kühlmittel wird die Temperatur des Gemisches reduziert. To the mixture of exhaust gas 7 and fuel 15 cooling after the hydrocarbon compounds have been converted is downstream of the fuel vaporizer 12 that is, between the fuel evaporator 12 and the fresh air supply 4 , an exhaust gas cooler 21 arranged. This serves to cool the leaked from the fuel evaporator mixture of exhaust gas 7 and fuel 15 , The exhaust gas cooler 21 is in 1 only indicated schematically. The exhaust gas cooler 21 is the first heat exchanger in the example scenario 22 educated. A technical realization of such a heat exchanger is conceivable 22 as a conventional stacked plate heat exchanger, in particular as a so-called rib-tube heat exchanger. Other technical implementations are known to the skilled person and thus in the internal combustion engine according to the invention 1 implemented. The first heat exchanger 22 is from the mixture to be cooled from exhaust gas 7 and converted fuel 15 flows through with increased Klopfzahl. The first heat exchanger 22 is also - fluidly separated from this mixture of fuel 15 and exhaust 7 - from one in 1 flows through coolant not shown. The coolant is within the heat exchanger for cooling the mixture of fuel 15 and exhaust 7 thermally coupled in a known manner to this mixture. By transferring heat from the mixture of fuel 5 and exhaust 7 on the coolant, the temperature of the mixture is reduced.

Stromab des Abgaskühlers 21, also zwischen dem Abgaskühler 21 und der Frischluftzuführung 4, ist ein Kraftstoffabscheider 27 zum Separieren des Kraftstoffs 15 aus dem Abgas 7 angeordnet. Der Kraftstoffabscheider 27 kann hierfür als Impaktor oder als Impeller ausgebildet sein. Der Kraftstoffabscheider 27 kommuniziert über Kraftstoffleitungspfade 33, welche in die Kraftstoffpfade 31 münden, fluidisch mit den Kraftstoffinjektoren 30. Dies ermöglicht ein Einspritzen des vom Kraftstoffabscheider 27 separierten Kraftstoffs 15 über die Kraftstoffinjektoren 30 in die Brennkammern 3. Außerdem wird gerade bei schnellen Lastanforderungen an die Brennkraftmaschine 1 die Totzeit, bis der Kraftstoff 15 mit erhöhter Klopfzahl wieder in die Brennkammern 3 gelangt, reduziert.Downstream of the exhaust gas cooler 21 that is, between the exhaust gas cooler 21 and the fresh air supply 4 , is a fuel separator 27 for separating the fuel 15 from the exhaust 7 arranged. The fuel separator 27 can be designed as an impactor or as an impeller for this purpose. The fuel separator 27 communicates via fuel rail paths 33 which are in the fuel paths 31 open, fluidly with the fuel injectors 30 , This allows injecting the fuel separator 27 separated fuel 15 over the fuel injectors 30 in the combustion chambers 3 , In addition, especially with fast load requirements of the internal combustion engine 1 the dead time until the fuel 15 with increased Kloptzahl back into the combustion chambers 3 passes, reduces.

Nach dem Separieren des Kraftstoffs 15 aus dem Abgas 7 im Kraftstoffabscheider 27 wird das Abgas 7 nach dem Verlassen des Kraftstoffabscheiders 27 über einen Abzweig 23, der in der Frischluftzuführung 4 mündet, aus der Abgasrückführung 8 in die Frischluftzuführung 4 eingeleitet. Somit kann das Abgas 7 zusammen mit der Frischluft 6 erneut in die Brennkammern 3 der Brennkraftmaschine 1 eingebracht werden.After separating the fuel 15 from the exhaust 7 in the fuel separator 27 becomes the exhaust 7 after leaving the fuel separator 27 via a branch 23 in the fresh air feeder 4 flows, from the exhaust gas recirculation 8th in the fresh air supply 4 initiated. Thus, the exhaust gas 7 together with the fresh air 6 again in the combustion chambers 3 the internal combustion engine 1 be introduced.

Anstelle einer solchen Direkteinspritzung kann in einer alternativen Variante auch eine Rückführung des verflüssigten Kraftstoffs 15 in die Frischluftzuführung 4 erfolgen.Instead of such a direct injection, in an alternative variant, a return of the liquefied fuel 15 in the fresh air supply 4 respectively.

Optional kann zwischen dem Kraftstoffabscheider 27 und den Kraftstoffinjektoren 30, insbesondere im Kraftstoffleitungspfad 33, ein Kraftstoffspeicher 36 zum Zwischenspeichern des mittels des Kraftstoffabscheiders 27 separierten Kraftstoffs 15 angeordnet sein. Der momentan nicht zum Einspritzen benötigte Kraftstoff 15 mit erhöhter Klopfzahl kann somit im Kraftstoffspeicher 36, welche vorzugsweise als Behältnis 37 ausgebildet ist, verbleiben und erst bei Bedarf entnommen werden.Optionally, between the fuel separator 27 and the fuel injectors 30, in particular in the fuel line path 33 , a fuel storage 36 for temporarily storing by means of the fuel separator 27 separated fuel 15 be arranged. The fuel currently not needed for injection 15 with increased Klopfzahl can thus in the fuel tank 36 which preferably as a container 37 is formed, remain and be removed only when needed.

Die vorangehend vorgestellte Brennkraftmaschine 1 kann optional in einem Kraftfahrzeug verwendet werden, welches mit einer Kälteanlage 28 ausgestattet ist. Eine solche Kälteanlage 28 kann wiederum Teil einer im Kraftfahrzeug vorgesehenen Klimatisierungsanlage sein, mittels welcher der FahrzeugInnenraum des Kraftfahrzeugs klimatisiert wird. In diesem Fall umfasst die Kälteanlage 28 einen Kältekreislauf 29, in welchem ein Wärmeübertrager 34 zum Verflüssigen des vom Kraftstoffabscheider 27 separierten Kraftstoffs 15 vorhanden ist. Besagter Wärmeübertrager 34 ist in Form eines zweiten Wärmetauschers 35 ausgebildet, der stromab des Kraftstoffabscheiders 27 im den Kraftstoffleitungspfad 33 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 35 ist ebenso wie die Kälteanlage 28 mit dem Kältekreislauf 29 in 1 nur schematisch angedeutet.The above-presented internal combustion engine 1 can optionally be used in a motor vehicle, which with a refrigeration system 28 Is provided. Such a refrigeration system 28 may in turn be part of an air conditioning system provided in the motor vehicle, by means of which the vehicle interior of the motor vehicle is conditioned. In this case, the refrigeration system includes 28 a refrigeration cycle 29 in which a heat exchanger 34 for liquefying the from the fuel separator 27 separated fuel 15 is available. Said heat exchanger 34 is in the form of a second heat exchanger 35 formed, the downstream of the fuel separator 27 in the fuel line path 33 is arranged. The heat exchanger 35 is just like the refrigeration system 28 with the refrigeration cycle 29 in 1 only indicated schematically.

Der Wärmetauscher 35 weist in bekannter Weise erste Fluidpfade und, fluidisch getrennt zu diesen, zweite Fluidpfade auf (in 1 nicht gezeigt). Denkbar ist eine technische Realisierung auch des zweiten Wärmetauschers 35 als herkömmlicher Stapelscheibenwärmetauscher, insbesondere als so genannter Rippe-Rohr-Wärmetauscher.The heat exchanger 35 has in a known manner first fluid paths and, fluidly separated to these, second fluid paths (in 1 Not shown). A technical realization of the second heat exchanger is also conceivable 35 as a conventional stacked plate heat exchanger, in particular as a so-called rib-tube heat exchanger.

Die ersten Fluidpfade des zweiten Wärmetauschers 35 kommunizieren zum Durchströmen mit dem Kältemittel fluidisch mit dem Kältekreislauf 29 der Kälteanlage 28. Die zweiten Fluidpfade des zweiten Wärmetauschers 35 kommunizieren zum Durchströmen mit dem zu verflüssigenden Kraftstoff 15 fluidisch mit dem Kraftstoffabscheider 27 oder mit dem Kraftstoffleitungspfad 33. Zum Verflüssigen des durch die zweiten Fluidpfade strömenden Kraftstoffs 15 sind diese im zweiten Wärmetauscher 35 thermisch mit den ersten Fluidpfaden gekoppelt. Der im Vergleich zu dem Kältemittel heißere, gasförmige Kraftstoff 15 wird also durch Abgabe von Wärme an das Kältemittel abgekühlt und auf diese Weise verflüssigt. Bei dieser Variante kann also die im Kraftfahrzeug vorhandene Kälteanlage 28 zum Verflüssigen des Kraftstoffs 15 genutzt werden.The first fluid paths of the second heat exchanger 35 communicate fluidically with the refrigerant circuit to flow with the refrigerant 29 the refrigeration system 28 , The second fluid paths of the second heat exchanger 35 communicate to flow through with the fuel to be liquefied 15 fluidly with the fuel separator 27 or with the fuel rail path 33 , For liquefying the fuel flowing through the second fluid paths 15 these are in the second heat exchanger 35 thermally coupled to the first fluid paths. The hotter compared to the refrigerant, gaseous fuel 15 is therefore cooled by the release of heat to the refrigerant and liquefied in this way. In this variant, therefore, the existing refrigeration system in the vehicle 28 for liquefying the fuel 15 be used.

Claims (14)

Brennkraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, - mit zumindest einem eine Brennkammer (3) aufweisenden Zylinder (2) zum Verbrennen eines in die zumindest eine Brennkammer (3) eingebrachten Kraftstoff-Luftgem ischs, - mit einer Frischluftzuführung (4) zum Zuführen von Frischluft (6) in die Brennkammer (2) des zumindest einen Zylinders (2), - mit einer Abgasabführung (5) zum Abführen von in der Brennkammer(2) des zumindest einen Zylinders erzeugtem Abgas (7) aus dem Zylinder (2), - mit einer Abgasrückführung (8), die zum zumindest teilweisen Rückführen des aus dem Zylinder (2) abgeführten Abgases (7) in den Zylinder (2) fluidisch mit der Frischluftzuführung (4) und der Abgasabführung (5) kommuniziert, - mit einer in der Abgasrückführung (5) angeordneten Kraftstoff-Zuführungseinrichtung (13) zum Einbringen von Kraftstoff (15) in das durch die Abgasrückführung (8) geführte Abgas (7), - mit einem in der Abgasrückführung (8) angeordneten Kraftstoffverdampfer (12), der zum chemischen Umwandeln von Kohlenwasserstoffen, die in dem in das Abgas (7) eingebrachten Kraftstoff (15) enthalten sind, ausgebildet ist. - mit einem stromab des Kraftstoffverdampfers (12) angeordneten Abgaskühler (21) zum Kühlen des aus dem Kraftstoffverdampfer (12) ausgetretenen Gemischs aus Abgas (7) und Kraftstoff (15). - mit einem stromab des Abgaskühlers (21) angeordneten Kraftstoffabscheider (27) zum Separieren des Kraftstoffs (15) aus dem Abgas (7).Internal combustion engine (1) for a motor vehicle, with at least one cylinder (2) having a combustion chamber (3) for burning a fuel / air mixture introduced into the at least one combustion chamber (3), - With a fresh air supply (4) for supplying fresh air (6) in the combustion chamber (2) of the at least one cylinder (2), - With an exhaust gas discharge (5) for discharging generated in the combustion chamber (2) of the at least one cylinder exhaust (7) from the cylinder (2), with an exhaust gas recirculation (8) which communicates fluidically with the fresh air supply (4) and the exhaust gas discharge (5) for the at least partial return of the exhaust gas (7) discharged from the cylinder (2) into the cylinder (2), with a fuel supply device (13) arranged in the exhaust gas recirculation (5) for introducing fuel (15) into the exhaust gas (7) guided through the exhaust gas recirculation (8), - With one in the exhaust gas recirculation (8) arranged fuel evaporator (12), for the chemical conversion of hydrocarbons, which are contained in the in the exhaust gas (7) introduced fuel (15) is formed. - With a downstream of the fuel evaporator (12) arranged exhaust gas cooler (21) for cooling the leaked from the fuel evaporator (12) mixture of exhaust gas (7) and fuel (15). - With a downstream of the exhaust gas cooler (21) arranged fuel separator (27) for separating the fuel (15) from the exhaust gas (7). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - für jede in der Brennkraftmaschine (1) vorhandene Brennkammer (3) zumindest ein Kraftstoffinjektor (30) zum Einspritzen von Kraftstoff (15) in die jeweilige Brennkammer (3) vorgesehen ist, - der Kraftstoffabscheider über zumindest einen Kraftstoffleitungspfad (31 ) fluidisch mit dem zumindest einen Kraftstoffinjektor (30) kommuniziert, so dass der im Kraftstoffabscheider (27) separierte Kraftstoff (15) in die Brennkammer (3) einbringbar ist.Internal combustion engine after Claim 1 characterized in that - for each in the internal combustion engine (1) existing combustion chamber (3) at least one fuel injector (30) for injecting fuel (15) into the respective combustion chamber (3) is provided, - the fuel separator via at least one fuel line path ( 31) communicates fluidically with the at least one fuel injector (30) so that the fuel (15) separated in the fuel separator (27) can be introduced into the combustion chamber (3). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffabscheider (27) als Impaktor oder als Impeller ausgebildet ist.Internal combustion engine after Claim 1 or 2 , characterized in that the fuel separator (27) is designed as an impactor or as an impeller. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kraftstoffabscheider (27) und dem zumindest einen Kraftstoffinjektor (30), vorzugsweise im Kraftstoffleitungspfad (31), ein Kraftstoffspeicher (36), der vorzugsweise als Behältnis (37) ausgebildet ist, zum Zwischenspeichern des mittels des Kraftstoffabscheiders (27) separierten Kraftstoffs (15) vorgesehen ist.Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that between the fuel separator (27) and the at least one fuel injector (30), preferably in the fuel line (31), a fuel reservoir (36), which is preferably designed as a container (37) for temporarily storing by means of the Kraftstoffabscheiders ( 27) separated fuel (15) is provided. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverdampfer (12) zum Umwandeln von im Abgas (7) enthaltenen, langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe als katalytischer Kraftstoffverdampfer (12) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporator (12) for converting long-chain hydrocarbons contained in the exhaust gas (7) into short-chain hydrocarbons is designed as a catalytic fuel evaporator (12). Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverdampfer (12) zum Umwanden der Kohlenwasserstoffverbindung C8H18 in die Kohlenwasserstoffverbindung C3H8 ausgebildet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporator (12) is designed to convert the hydrocarbon compound C 8 H 18 into the hydrocarbon compound C 3 H 8 . Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverdampfer (12) ein Verdampfergehäuse (16) umfasst, welches einen von dem Abgas (7) und dem Kraftstoff (15) durchströmbaren Gehäuseinnenraum (17) begrenzt, wobei auf einer Gehäuseinnenwandung (25) des Verdampfergehäuses (16) eine katalytische Beschichtung (18) vorhanden ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporator (12) comprises an evaporator housing (16) which delimits a housing interior (17) through which the exhaust gas (7) and the fuel (15) can flow, wherein on a housing inner wall (25 ) of the evaporator housing (16) a catalytic coating (18) is present. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverdampfer (12) eine elektrische Heizeinrichtung (19) zum Erhitzen des Gemischs aus dem Abgas (7) und dem umzuwandelnden Kraftstoff (15) aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporator (12) has an electrical heating device (19) for heating the mixture of the exhaust gas (7) and the fuel to be converted (15). Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Zuführungseinrichtung (13) wenigstens einen Kraftstoff-Injektor (14) zum Einspritzen von Kraftstoff (15) in die Abgasrückführung (8) aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel supply device (13) has at least one fuel injector (14) for injecting fuel (15) into the exhaust gas recirculation (8). Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskühler (21) als (erster) Wärmetauscher (22) ausgebildet ist, der von dem zu kühlenden Gemisch aus Abgas (7) und Kraftstoff (15) und, fluidisch getrennt zu diesem, und von einem Kühlmittel durchströmt ist, welches im (ersten) Wärmetauscher (22) zur Kühlung des Gemischs aus Abgas (7) und Kraftstoff (15) thermisch an dieses gekoppelt ist.Internal combustion engine according to one of Claims 2 to 9 , characterized in that the exhaust gas cooler (21) as (first) heat exchanger (22) is formed, which is traversed by the mixture of exhaust gas (7) and fuel to be cooled (15) and, fluidly separated therefrom, and by a coolant , which in the (first) heat exchanger (22) for cooling the mixture of exhaust gas (7) and fuel (15) is thermally coupled thereto. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with an internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Kälteanlage einem von einem Kältemittel durchströmten Kältekreislauf umfasst, in welchem ein Wärmeübertrager zum Verflüssigen des vom Kraftstoffabscheider separierten Kraftstoffs angeordnet ist.Motor vehicle after Claim 11 , characterized in that the motor vehicle comprises a refrigeration system, a refrigerant circuit through which a refrigerant flows, in which a heat exchanger for liquefying the fuel separated from the fuel separator is arranged. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, wenn rückbezogen auf einen der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (34) einen (zweiten) Wärmetauscher (35) umfasst, welcher erste Fluidpfade aufweist, die zum Durchströmen mit dem Kältemittel fluidisch mit dem Kältekreislauf kommunizieren, und welcher zweite Fluidpfade aufweist, die zum Durchströmen mit dem zu verflüssigenden Kraftstoff (15) fluidisch mit dem Kraftstoffleitungspfad (31) kommunizieren, wobei die ersten Fluidpfade zum Verflüssigen des durch die zweiten Fluidpfade strömenden Kraftstoffs thermisch mi den zweien Fluidpfaden verbunden sind.Motor vehicle after Claim 11 or 12 if referenced to any of Claims 2 to 10 characterized in that the heat exchanger (34) comprises a (second) heat exchanger (35) having first fluid paths leading to Flowing with the refrigerant fluidly communicate with the refrigeration cycle, and which has second fluid paths, which fluidly communicate with the fuel line (31) to flow through with the fuel to be liquefied, wherein the first fluid paths for liquefying the flowing through the second fluid paths fuel thermally mi are connected to the two fluid paths. Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage Teil einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungsanlage zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs ist.Motor vehicle after Claim 12 or 13 , characterized in that the refrigeration system is part of an existing in the motor vehicle air conditioning system for conditioning the vehicle interior of the motor vehicle.
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