DE102018114553B4 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (3) mit mehreren Zylindern (4), in den Zylindern (4) linear geführten Kolben sowie einem Abgaskrümmer (5) zum Zusammenführen der aus den Zylindern (4) ausgestoßenen Abgase und eine Brennervorrichtung (6) zum Verbrennen eines Kraftstoffs außerhalb der Zylinder (4) zum Erzeugen von Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) mit dem Abgaskrümmer (5) derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass Abgas aus der Brennervorrichtung (6) in einen Abgaskanal (7) des Abgaskrümmers (5) einleitbar ist, wobei die Brennervorrichtung (6) zum Verbrennen des Kraftstoffs eine Brennkammer (8) mit einem Abgasauslass (9) zum Auslassen des Abgases aus der Brennkammer (8) aufweist, wobei der Abgasauslass (9) fluidkommunizierend mit dem Abgaskanal (7) des Abgaskrümmers (5) gekoppelt ist, wobei die Brennervorrichtung (6) derart am Abgaskrümmer (5) angeordnet ist, dass Abgase der Brennervorrichtung (6) stromaufwärts der Zusammenführung der Abgase der einzelnen Zylinder (4) durch den Abgaskrümmer (5) in den Abgaskrümmer (5) einleitbar sind, wobei der Antriebsstrang (1) mehrere Temperatursensoren aufweist, welche am Abgaskrümmer (5) den einzelnen Zylindern (4) zugeordnet angeordnet sind, wobei die Brennervorrichtung (6) zum Ausgleichen eines ermittelten Temperaturgefälles im Abgaskrümmer (5) zwischen den Abgaskanälen (7) des Abgaskrümmers (5) ansteuerbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen Antriebsstrang.
  • Verbrennungskraftmaschinen sind ausgebildet, einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff bzw. ein Kraftstoffgemisch, insbesondere aus einem Kraftstoff und gefilterter sowie verdichteter Luft, zu verbrennen, um durch die hiermit verbundene Expansion der Reaktionspartner Arbeit zu verrichten. Die Verbrennung kann beispielsweise selbstgezündet, beispielsweise durch Verdichten des Kraftstoffgemisches beim Dieselmotor, oder fremdgezündet, beispielsweise mittels eines extra hierfür erzeugten Zündfunkens, initiiert werden.
  • Bei der Verbrennung vieler Kraftstoffe bzw. Kraftstoffgemische entstehen als Abfallprodukte Abgase, wie z. B. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide, Kohlenwasserstoff, sowie Rußpartikel. Zur Einhaltung stetig verschärfter Umweltauflagen weisen moderne Kraftfahrzeuge Abgasreinigungssysteme zum Reinigen der Abgase und Rußpartikel, wie beispielsweise Katalysatoren, Partikelfilter oder dergleichen, auf.
  • Bekannte Abgasreinigungssysteme benötigen zur Gewährleistung eines vorgegebenen Abgasreinigungsergebnisses bestimmte Betriebsbedingungen, wie beispielsweise eine Betriebstemperatur, eine Regenerationstemperatur während einer Regenerationsphase der Abgasreinigungsvorrichtung oder dergleichen. Der Wirkungsgrad eines Katalysators ist beispielsweise beim Kaltstart des Kraftfahrzeugs deutlich geringer als im längeren Fahrbetrieb, wenn der Katalysator seine Betriebstemperatur aufweist. Ebenso müssen Partikelfilter regelmäßig mittels Wärme regeneriert werden, um die dort angesammelten Rußpartikel zu beseitigen.
  • Zur Verbesserung der Leistung von Abgasreinigungsvorrichtungen, insbesondere beim Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, sind daher mehrere Konzepte entwickelt worden. Mittels eines Sekundärluftsystems ist Frischluft in den Abgastrakt des Antriebsstrangs hineinführbar und über eine entsprechende Steuerung der Auslassventile der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein Verbrennen des in den Abgasen vorhandenen Restkraftstoffs bewirkbar. Das Verbrennen erfolgt beispielsweise direkt im Abgaskrümmer, sodass auf diese Weise ein schnelleres Aufheizen der Kühlflüssigkeit des Antriebsstrangs bewirkbar ist. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der EP 3 056 705 B1 und der JP 2006- 233 803 A1 bekannt. Alternativ hierzu offenbart die DE 10 2016 012 457 A1 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, welcher eine Zusatzheizung zum Verbrennen von Kraftstoff sowie zum Erwärmen einer Abgasreinigungsvorrichtung aufweist. Die Zusatzheizung ist separat von der Verbrennungskraftmaschine sowie zum Einleiten von Abgas in den Abgasstrang stromaufwärts des Abgasreinigungssystems ausgebildet. Auf diese Weise ist das Abgas der Verbrennungskraftmaschine sowie der Zusatzheizung mittels des Abgasreinigungssystems reinigbar. Die Dokumente US 4 566 271 A und DE 10 2013 013 663 A1 offenbaren weitere Antriebsstränge mit Heizvorrichtungen.
  • Bekannte Antriebsstränge mit Vorrichtungen zum Erwärmen von Abgasreinigungssystemen haben den Nachteil, dass insbesondere beim Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine eine unzureichende Reinigung des Abgases bereitgestellt ist. Überdies ist die Integration von Sekundärluftsystemen in den Antriebsstrang besonders schwierig und teilweise mit negativen Auswirkungen auf den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verbunden, insbesondere aufgrund eines Übersprechens von Abgaskanälen sowie einem verschlechterten Dynamikverhalten. Bei vielen Sekundärluftsystemen erfolgt eine auslassventilnahe Lufteinblasung und Gemischanreicherung der Brennraumladung. Da die eingeblasene Frischluft mit dem unverbrannten Kraftstoff im Abgas der Verbrennungskraftmaschine reagieren muss, ist die Funktionalität dieses Konzepts sehr sensitiv bezüglich der Ausführung der Einblasöffnungen sowie der hiermit im Zusammenhang stehenden Ausbildung der Verbrennungskraftmaschine. Die zeitliche Verteilung der in den Abgaskanal einströmenden Luftmenge ist stark von den vorliegenden Druckverhältnissen im Sekundärluft- und Abgaskanal abhängig. Prinzipbedingt kommt es hierdurch alternierend zur Ausbildung von über- und unterstöchiometrischen Gemischmengen im Abgas. Es ist zudem zu erwarten, dass konventionelle Antriebsstränge weiteren Verschärfungen der Umweltauflagen, wie beispielsweise das Reduzieren der erlaubten Abgasmengen, nicht mehr gerecht werden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie einem Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein Aufwärmen eines Abgasreinigungssystems, insbesondere bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, verbessern und somit zu reduzierten Abgasmengen des Antriebsstrangs beitragen.
  • Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gelöst. Der Antriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, in den Zylindern linear geführten Kolben sowie einem Abgaskrümmer zum Zusammenführen der aus den Zylindern ausgestoßenen Abgase und eine Brennervorrichtung zum Verbrennen eines Kraftstoffs außerhalb der Zylinder zum Erzeugen von Wärme auf. Erfindungsgemäß ist die Brennervorrichtung mit dem Abgaskrümmer derart fluidkommunizierend gekoppelt, dass Abgas aus der Brennervorrichtung in einen Abgaskanal des Abgaskrümmers einleitbar ist. Die Brennervorrichtung weist zum Verbrennen des Kraftstoffs eine Brennkammer mit einem Abgasauslass zum Auslassen des Abgases aus der Brennkammer auf, wobei der Abgasauslass fluidkommunizierend mit dem Abgaskanal des Abgaskrümmers gekoppelt ist. Die Brennervorrichtung ist derart am Abgaskrümmer angeordnet, dass Abgase der Brennervorrichtung stromaufwärts der Zusammenführung der Abgase der einzelnen Zylinder durch den Abgaskrümmer in den Abgaskrümmer einleitbar sind. Der Antriebsstrang weist mehrere Temperatursensoren auf, welche am Abgaskrümmer den einzelnen Zylindern zugeordnet angeordnet sind, wobei die Brennervorrichtung zum Ausgleichen eines ermittelten Temperaturgefälles im Abgaskrümmer zwischen den Abgaskanälen des Abgaskrümmers ansteuerbar ist.
  • Die Verbrennungskraftmaschine des Antriebsstrangs weist insbesondere einen Motorblock auf, in welchem die Zylinder ausgebildet sind. Vorzugsweise weist der Motorblock zur Kühlung Kühlkanäle auf. Der Abgaskrümmer ist vorzugsweise in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Der Zylinderkopf und/oder der Abgaskrümmer weist vorzugsweise zur Kühlung Kühlkanäle auf. Vorzugsweise sind die Kühlkanäle des Motorblocks fluidkommunizierend mit den Kühlkanälen des Abgaskrümmers bzw. des Zylinderkopfes ausgebildet. In dem Zylinderkopf sind vorzugsweise Auslassventile zum Auslassen der Abgase aus dem Zylinder in den Abgaskrümmer angeordnet. Weiter bevorzugt sind in dem Zylinderkopf Einlassventile zum Einlassen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Zylinder angeordnet.
  • Die Brennervorrichtung ist zum Verbrennen von Kraftstoff ausgebildet. Die Brennervorrichtung ist vorzugsweise zum Verbrennen des gleichen Kraftstoffs wie zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung zum Verbrennen eines alternativen Kraftstoffs, wie beispielsweise Methan oder dergleichen, ausgebildet ist. Des Weiteren kann es erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung zum Verbrennen des Kraftstoffs direkt im Abgaskanal des Abgaskrümmers ausgebildet ist. Ferner kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Antriebsstrang mehrere Brennervorrichtungen aufweist, welche Abgaskanälen unterschiedlicher Zylinder zugeordnet sind. Vorzugsweise ist hierbei zur gleichmäßigen Wärmeverteilung jedem Abgaskanal der Zylinder eine Brennervorrichtung zugeordnet. Alternativ kann die Brennervorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet sein, die Abgase der Brennervorrichtung gleichmäßig auf die Abgaskanäle des Abgaskrümmers zu verteilen. Die Brennervorrichtung ist derart am Abgaskrümmer angeordnet, dass Abgase der Brennervorrichtung stromaufwärts der Zusammenführung der Abgase der einzelnen Zylinder durch den Abgaskrümmer in den Abgaskrümmer einleitbar sind.
  • Die Brennkammer der Brennervorrichtung ist von den Abgaskanälen des Abgaskrümmers getrennt. Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Brennkammer direkt in den Abgaskanal eines Zylinders des Abgaskrümmers mündet. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Brennkammer direkt in die Abgaskanäle mehrerer Zylinder mündet. Alternativ kann zwischen der Brennkammer und den Abgaskanälen eine Abgasleitung zum Leiten der Abgase aus der Brennkammer in den Abgaskrümmer ausgebildet sein. Die Abgasleitung mündet vorzugsweise nahe dem Auslassventil des Zylinderkopfs in den Abgaskanal des Abgaskrümmers. Besonders bevorzugt ist die Abgasleitung zum Leiten der Abgase aus der Brennkammer in sämtliche Abgaskanäle des Abgaskrümmers ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwischen der Brennkammer und dem Abgaskanal des Abgaskrümmers ein Ventil, insbesondere ein Absperrventil oder Rückschlagventil, angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Mündung des Abgasauslasses in den Abgaskanal der Strömungsrichtung des Abgases der Verbrennungskraftmaschine entgegengerichtet, sodass eine Vermischung der Abgase verbessert ist. Alternativ kann die Mündung des Abgasauslassens erfindungsgemäß senkrecht oder schräg zur Strömungsrichtung angeordnet sein. Ebenso ist eine Ausrichtung in Strömungsrichtung erfindungsgemäß möglich. Eine derartige Brennervorrichtung hat den Vorteil, dass eine besonders gleichmäßige Abgas- sowie Wärmeverteilung erzielbar ist.
  • Der Antriebsstrang weist zudem mehrere Temperatursensoren auf, welche am Abgaskrümmer einzelnen Zylindern zugeordnet angeordnet sind. Auf diese Weise sind Temperaturgefälle im Abgaskrümmer bzw. zwischen den Abgaskanälen des Abgaskrümmers ermittelbar und durch eine entsprechende Ansteuerung der Brennervorrichtung ausgleichbar.
  • Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Antriebssträngen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Abgaserwärmung bereitgestellt ist. Zudem ist mittels der Brennervorrichtung direkt oder indirekt auch der Abgaskrümmer aufheizbar. Diese Wärme ist beispielsweise über das Kühlsystem der Verbrennungskraftmaschine an die Zylinder weiterleitbar, sodass ein Kaltstartverhalten des Kraftfahrzeugs wesentlich verbessert ist. Durch die auf diese Weise erzielbaren höheren Abgastemperaturen ist der Betrieb von Abgasreinigungssystemen, wie beispielsweise eines Katalysators, eines Partikelfilters oder dergleichen, insbesondere beim Kaltstart deutlich verbesserbar. Ferner hat der Brenner den Vorteil, dass dieser auch bei weiteren Motorbetriebspunkten mit erhöhten Abgasenthalpieanforderungen verwendbar ist. Ein konventionelles Sekundärluftsystem ist somit ersetzbar.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Brennervorrichtung einen Frischlufteinlass aufweist, wobei der Frischlufteinlass mit einem Saugrohr des Antriebsstrangs zum Bereitstellen von Frischluft für die Verbrennungskraftmaschine derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass Frischluft aus dem Saugrohr in die Brennervorrichtung einleitbar ist. Vorzugsweise ist an dem Frischlufteinlass, insbesondere im Bereich des Saugrohrs, ein Lufteinlassventil zum Steuern der durch den Frischlufteinlass geleiteten Luftmenge angeordnet. Das Lufteinlassventil ist vorzugsweise von einer Motorsteuerungsvorrichtung des Antriebsstrangs, welche vorzugsweise zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, steuerbar. Über einen derartigen Frischlufteinlass ist auf einfache sowie kostengünstige Art und Weise Frischluft der Brennervorrichtung, insbesondere einer Brennkammer der Brennervorrichtung, zuführbar.
  • Weiter bevorzugt ist die Brennervorrichtung ausgebildet, Frischluft aus dem Saugrohr direkt in den Abgaskanal des Abgaskrümmers zu leiten. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Funktion eines Sekundärluftsystems erfüllbar ist. Insbesondere bei Betrieb des Antriebsstrangs auf einer normalen Betriebstemperatur kann dies vorteilhaft sein, um Kraftstoff zu sparen. Ein Sekundärluftsystem ist hierdurch komplett substituierbar.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Antriebsstrang vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Demnach ist ein direkter Wärmeübergang der Brennervorrichtung auf die Verbrennungskraftmaschine durch mechanische Kopplung möglich. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Brennervorrichtung an einem Bereich der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, in welchem eine schnelle Wärmeeinbringung bevorzugt ist, wie beispielsweise in der Nähe des Auslassventils bzw. der Auslassventile. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass eine Wärmenutzung des Brenners verbessert ist.
  • Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung zumindest teilweise monolithisch mit einem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Unter monolithisch wird im Rahmen der Erfindung insbesondere einstückig, integral oder irreversibel miteinander verbunden verstanden. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Brennervorrichtung einen Deckel aufweist, welcher beispielsweise zum seitlichen Abgrenzen der Brennkammer am Motorblock anordenbar bzw. fixierbar ist. Der Deckel kann beispielsweise im Abgaskrümmer oder als zusätzliches Bauteil ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass die Herstellung der Antriebsvorrichtung erleichtert ist, insbesondere da die für die Brennervorrichtung erforderlichen Geometrien bereits in eine Gussform sowie Gusskerne des Motorblocks integrierbar und somit zusätzliche Herstellungsprozesse zur Herstellung der Brennervorrichtung einsparbar sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Brennervorrichtung zumindest teilweise monolithisch mit dem Abgaskrümmer ausgebildet. Unter monolithisch wird im Rahmen der Erfindung insbesondere einstückig, integral oder irreversibel miteinander verbunden verstanden. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Brennervorrichtung einen Deckel aufweist, welcher beispielsweise zum seitlichen Abgrenzen der Brennkammer am Abgaskrümmer anordenbar bzw. fixierbar ist. Der Deckel kann beispielsweise im Motorblock oder als zusätzliches Bauteil ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass die Herstellung der Antriebsvorrichtung erleichtert ist, insbesondere da die für die Brennervorrichtung erforderlichen Geometrien bereits in eine Gussform sowie Gusskerne des Abgaskrümmers integrierbar und somit zusätzliche Herstellungsprozesse zur Herstellung der Brennervorrichtung einsparbar sind.
  • Besonders bevorzugt weist die Brennervorrichtung eine Kraftstoffzuführleitung zum Zuführen von Kraftstoff auf. Die Kraftstoffzuführleitung ist vorzugsweise mit einem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs fluidkommunizierend gekoppelt. Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Kraftstoffzuführleitung mit einer Kraftstoffpumpe zum Fördern des flüssigen Kraftstoffs fluidkommunizierend gekoppelt ist. Die Kraftstoffpumpe ist vorzugsweise mittels einer Motorsteuerungsvorrichtung des Antriebsstrangs, welche vorzugsweise zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, betreibbar. Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Kraftstoffzuführleitung mit einem Tankentlüftungssystem zum Entlüften des Kraftstofftanks fluidkommunizierend gekoppelt ist. Ebenso kann eine fluidkommunizierende Kopplung der Kraftstoffzuführleitung mit einer zusätzlichen Kraftstoffquelle zur Bereitstellung eines alternativen Kraftstoffs, wie beispielsweise Methan, erfindungsgemäß vorgesehen sein. Eine Kraftstoffzuführleitung hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Verbrennung der Brennervorrichtung besser steuerbar ist. Somit kann das Verbrennen des Kraftstoffs mittels der Brennervorrichtung unabhängig von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Auf diese Weise ist auch bei einer kalten Verbrennungskraftmaschine ein bestimmungsgemäßer Betrieb der Brennervorrichtung mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise gewährleistbar.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Brennervorrichtung eine separat von der Verbrennungskraftmaschine steuerbare Zündvorrichtung zum Fremdzünden des Kraftstoffs aufweist. Die Zündvorrichtung ist vorzugsweise mittels einer Motorsteuerungsvorrichtung des Antriebsstrangs, welche vorzugsweise zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, steuerbar. Eine derartige Zündvorrichtung hat den Vorteil, dass das Verbrennen des Kraftstoffs mittels der Brennervorrichtung unabhängig von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfolgen kann. Somit ist auch bei einer kalten Verbrennungskraftmaschine ein bestimmungsgemäßer Betrieb der Brennervorrichtung mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise gewährleistbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem einen Verbrennungsmotor aufweisenden Antriebsstrang gelöst. Erfindungsgemäß ist der Antriebsstrang als erfindungsgemäßer Antriebsstrang ausgebildet.
  • Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Abgaserwärmung bereitgestellt ist. Zudem ist mittels der Brennervorrichtung direkt oder indirekt auch der Abgaskrümmer aufheizbar. Diese Wärme ist beispielsweise über das Kühlsystem der Verbrennungskraftmaschine an die Zylinder weiterleitbar, sodass ein Kaltstartverhalten des Kraftfahrzeugs wesentlich verbessert ist. Durch die auf diese Weise erzielbaren höheren Abgastemperaturen ist der Betrieb von Abgasreinigungssystemen, wie beispielsweise eines Katalysators, eines Partikelfilters oder dergleichen, insbesondere beim Kaltstart deutlich verbesserbar. Ferner hat der Brenner den Vorteil, dass dieser auch bei weiteren Motorbetriebspunkten mit erhöhten Abgasenthalpieanforderungen verwendbar ist. Ein konventionelles Sekundärluftsystem ist somit ersetzbar.
  • Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
    • 2 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt des Antriebsstrangs aus 1 aus einem anderen Betrachtungswinkel, und
    • 3 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Der Antriebsstrang 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 3 auf, von welcher in dieser Darstellung ein Zylinderkopf 14 mit einem Abgaskrümmer 5 abgebildet ist. Im Zylinderkopf 14 sind ein Einlassventil 15 zum Einlassen von Frischluft in einen Zylinder 4 der Verbrennungskraftmaschine 3 sowie ein Auslassventil 16 zum Auslassen von Abgasen aus dem Zylinder 4 angeordnet. In dem Zylinderkopf 14 sind mehrere Kühlkanäle 17 ausgebildet. Ferner ist in dem Zylinderkopf 14 ein Abgasauslass 9 einer nur teilweise erkennbaren Brennervorrichtung 6 ausgebildet. Der Abgasauslass 9 mündet in einen Abgaskanal 7 des Abgaskrümmers 5 im Bereich des Auslassventils 16 sowie auf das Auslassventil 16 gerichtet. Somit ist der Abgasauslass 9 einer Strömungsrichtung des Abgases aus dem Zylinder 4 entgegengerichtet.
  • 2 zeigt einen Ausschnitt des Antriebsstrangs 1 aus 1 aus einem anderen Betrachtungswinkel schematisch in einer Schnittdarstellung. In dieser Ansicht sind vier in Reihe angeordnete Zylinder 4 der Verbrennungskraftmaschine 3 erkennbar, welche mit einem Saugrohr 11 zur Aufnahme von Frischluft fluidkommunizierend gekoppelt sind. Ein Frischlufteinlass 10 der Brennervorrichtung 6 ist ebenfalls fluidkommunizierend mit dem Saugrohr 11 gekoppelt. Ein Rückschlagventil 18 ist am Frischlufteinlass 10 zum Verhindern eines Fluidstroms von der Brennervorrichtung 6 ins Saugrohr 11 angeordnet. Die Brennervorrichtung 6 ist im Wesentlichen im Abgaskrümmer 5 ausgebildet und weist eine Brennkammer 8 auf, in welche der Frischlufteinlass 10 zum Einleiten von Frischluft sowie eine Kraftstoffzuführleitung 12 zum Einleiten von Kraftstoff münden. Überdies weist die Brennervorrichtung 6 eine an der Brennkammer 8 angeordnete Zündvorrichtung 13 zum Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf. Ein Abgasauslass 9 der Brennervorrichtung 6 ist mit der Brennkammer 8 fluidkommunizierend gekoppelt und somit zum Leiten von Abgas aus der Brennkammer 8 in die den verschiedenen Zylindern 4 zugeordneten Abgaskanäle 7 des Abgaskrümmers 5 ausgebildet.
  • In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine 3 auf. An einem Abgaskrümmer 5 der Verbrennungskraftmaschine 3 ist eine Brennervorrichtung 6 angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Kraftfahrzeug
    3
    Verbrennungskraftmaschine
    4
    Zylinder
    5
    Abgaskrümmer
    6
    Brennervorrichtung
    7
    Abgaskanal
    8
    Brennkammer
    9
    Abgasauslass
    10
    Frischlufteinlass
    11
    Saugrohr
    12
    Kraftstoffzuführleitung
    13
    Zündvorrichtung
    14
    Zylinderkopf
    15
    Einlassventil
    16
    Auslassventil
    17
    Kühlkanal
    18
    Rückschlagventil

Claims (9)

  1. Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (3) mit mehreren Zylindern (4), in den Zylindern (4) linear geführten Kolben sowie einem Abgaskrümmer (5) zum Zusammenführen der aus den Zylindern (4) ausgestoßenen Abgase und eine Brennervorrichtung (6) zum Verbrennen eines Kraftstoffs außerhalb der Zylinder (4) zum Erzeugen von Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) mit dem Abgaskrümmer (5) derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass Abgas aus der Brennervorrichtung (6) in einen Abgaskanal (7) des Abgaskrümmers (5) einleitbar ist, wobei die Brennervorrichtung (6) zum Verbrennen des Kraftstoffs eine Brennkammer (8) mit einem Abgasauslass (9) zum Auslassen des Abgases aus der Brennkammer (8) aufweist, wobei der Abgasauslass (9) fluidkommunizierend mit dem Abgaskanal (7) des Abgaskrümmers (5) gekoppelt ist, wobei die Brennervorrichtung (6) derart am Abgaskrümmer (5) angeordnet ist, dass Abgase der Brennervorrichtung (6) stromaufwärts der Zusammenführung der Abgase der einzelnen Zylinder (4) durch den Abgaskrümmer (5) in den Abgaskrümmer (5) einleitbar sind, wobei der Antriebsstrang (1) mehrere Temperatursensoren aufweist, welche am Abgaskrümmer (5) den einzelnen Zylindern (4) zugeordnet angeordnet sind, wobei die Brennervorrichtung (6) zum Ausgleichen eines ermittelten Temperaturgefälles im Abgaskrümmer (5) zwischen den Abgaskanälen (7) des Abgaskrümmers (5) ansteuerbar ist.
  2. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) einen Frischlufteinlass (10) aufweist, wobei der Frischlufteinlass (10) mit einem Saugrohr (11) des Antriebsstrangs (1) zum Bereitstellen von Frischluft für die Verbrennungskraftmaschine (3) derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass Frischluft aus dem Saugrohr (11) in die Brennervorrichtung (6) einleitbar ist.
  3. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) ausgebildet ist, Frischluft aus dem Saugrohr (11) direkt in den Abgaskanal (7) des Abgaskrümmers (5) zu leiten.
  4. Antriebsstrang (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) an der Verbrennungskraftmaschine (3) angeordnet ist.
  5. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) zumindest teilweise monolithisch mit einem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine (3) ausgebildet ist.
  6. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) zumindest teilweise monolithisch mit dem Abgaskrümmer (5) ausgebildet ist.
  7. Antriebsstrang (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) eine Kraftstoffzuführleitung (12) zum Zuführen von Kraftstoff aufweist.
  8. Antriebsstrang (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (6) eine separat von der Verbrennungskraftmaschine (3) steuerbare Zündvorrichtung (13) zum Fremdzünden des Kraftstoffs aufweist.
  9. Kraftfahrzeug (2) mit einem einen Verbrennungsmotor (3) aufweisenden Antriebsstrang (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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