-
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2011 117 808 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf, in welchem wenigstens ein von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet ist.
-
Des Weiteren offenbart die
EP 1 643 094 A1 eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einem Abgasstrang, in welchem zur Behandlung der von der Brennkraftmaschine kommenden Abgase ein Oxidationskatalysator angeordnet ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Zirkulationseinrichtung aufweist. Die Zirkulationseinrichtung umfasst eine Zirkulationsleitung, welche an einer Abzweigstelle und an einer Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist. Die Abzweigstelle ist dabei in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases stromab des Abgasnachbehandlungselements angeordnet, welches beispielsweise als ein Partikelfilter ausgebildet ist oder einen Partikelfilter umfasst. Mittels des Partikelfilters können im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden. Die Einleitstelle ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases stromauf des Abgasnachbehandlungselements und somit stromauf der Abzweigstelle angeordnet. An der Abzweigstelle ist zumindest ein Teil eines den Abgastrakt durchströmenden Gases aus dem Abgastrakt abzweigbar und in die Zirkulationsleitung einleitbar. Das Gas, welches an der Abzweigstelle aus dem Abgastrakt abgezweigt und in die Zirkulationsleiturtg eingeleitet wird, durchströmt daraufhin die Zirkulationsleitung beziehungsweise kann daraufhin die Zirkulationsleitung durchströmen und wird mittels der Zirkulationsleitung zu der Einleitstelle geführt. An der Einleitstelle kann das abgezweigte, in die Zirkulationsleitung eingeleitete und die Zirkulationsleitung durchströmende Gas aus der Zirkulationsleitung ausgeleitet und in den Abgastrakt eingeleitet werden. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um das zuvor genannte Abgas, welches beispielsweise aus einem verbrennungsmotorischen Betrieb, das heißt aus einem befeuerten Betrieb, der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Insbesondere ist es auch denkbar, dass das Gas Frischluft ist beziehungsweise zumindest oder ausschließlich Frischluft aufweist, sodass beispielsweise das Gas den Abgastrakt und insbesondere die Zirkulationsleitung durchströmt, während ein verbrennungsmotorischer beziehungsweise befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt.
-
Das Gas, welches an der Abzweigstelle aus dem Abgastrakt abgezweigt und dadurch in die Zirkulationsleitung eingeleitet wird, hat zuvor, das heißt bevor das abgezweigte Gas abgezweigt wird, das Abgasnachbehandlungselement durchströmt. Das Gas, welches an der Abzweigstelle aus dem Abgastrakt abgezweigt und in die Zirkulationsleitung eingeleitet wird und daraufhin die Zirkulationsleitung durchströmt, wird an der Einleitstelle wieder in den Abgastrakt eingeleitet und kann daraufhin erneut das Abgasnachbehandlungselement durchströmen, sodass das die Zirkulationsleitung durchströmende Gas durch das Abgasnachbehandlungselement und die Zirkulationsleitung hindurch zirkuliert. Dieses Zirkulieren des Gases wird auch als Gaszirkulation bezeichnet.
-
Dabei weist die Zirkulationseinrichtung eine in der Zirkulationsleitung angeordnete Pumpe auf, mittels welcher das abgezweigte und in die Zirkulationsleitung eingeleitete Gas aktiv durch die Zirkulationsleitung hindurchgefördert werden kann. Somit wird die Pumpe zu der zuvor genannten Gaszirkulation verwendet. Insbesondere ist es denkbar, dass beispielsweise die Pumpe das die Zirkulationsleitung durchströmende Gas an der Einleitstelle aus der Zirkulationsleitung hinaus und in den Abgastrakt hineinfördern kann. Ferner ist es denkbar, dass die Pumpe an der Abzweigstelle zumindest den Teil des Gases aus dem Abgastrakt abzweigen und in die Zirkulationsleitung einleiten, das heißt hineinfördern, insbesondere ansaugen, kann. Somit wird die Pumpe beispielsweise verwendet, um das Gas durch das Abgasnachbehandlungselement und die Zirkulationsleitung zu zirkulieren. In der Folge ist es mittels der Zirkulationseinrichtung beispielsweise möglich, das Abgasnachbehandlungselement mit dem Gas zu durchströmen, ohne dass eine motorische Verbrennung stattfindet, das heißt während ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt und beispielsweise während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Hierdurch ist es insbesondere möglich, ein Weiterbrennen des Partikelfilters ohne motorische Verbrennung zu bewirken, das heißt den Partikelfilter zu regenerieren, während ein befeuerter Betrieb der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine unterbleibt.
-
Da das die Zirkulationsleitung durchströmende Gas an der Abzweigstelle aus dem Abgastrakt abgezweigt und an der stromauf angeordneten Einleitstelle wieder in den Abgastrakt eingeleitet wird, wird die Zirkulationsleitung auch als Rückführleitung oder Gasrückführleitung bezeichnet, die beispielsweise an das auch als Abgasreinigungsanlage bezeichnete Abgasnachbehandlungselement, vorzugsweise an einem Ende des Abgasnachbehandlungselements, angeschlossen und somit fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist. Mittels der Zirkulationsleitung wird das Gas - nachdem es das Abgasnachbehandlungselement durchströmt hat - wieder vor das Abgasnachbehandlungselement und dabei vorzugsweise vor den Partikelfilter geführt und stromauf des Partikelfilters beziehungsweise stromauf des Abgasnachbehandlungselements in den Abgastrakt eingebracht.
-
Beispielsweise mittels eines Injektors kann vorzugsweise stromab eines Luftfilters der Verbrennungskraftmaschine und stromab eines Heißfilmluftmassenmessers der Verbrennungskraftmaschine Frischluft vor die Pumpe, das heißt stromauf der Pumpe, insbesondere in die Zirkulationsleitung, eingebracht, insbesondere eingeblasen, werden. Der Injektor ist somit beispielsweise stromauf der Pumpe in der Zirkulationsleitung angeordnet, sodass mittels des Injektors Frischluft stromauf der Pumpe, insbesondere direkt, in die Zirkulationsleitung eingeblasen werden kann. Hierdurch können im Partikelfilter enthaltene Partikel besonders effektiv und effizient abgebrannt werden, ohne dass ein motorischer beziehungsweise befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Wahlweise kann eine Kühl- und/oder Heizvorrichtung, insbesondere zwischen der Pumpe und dem Injektor, geschaltet sein. Mit anderen Worten ist vorzugsweise eine Temperiereinrichtung vorgesehen, welche beispielsweise zwischen der Pumpe und dem Injektor angeordnet ist. Mittels der Temperiereinrichtung kann die Frischluft, insbesondere stromauf der Pumpe und vorzugsweise stromab des Injektors, temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Dadurch kann der Partikelfilter besonders bedarfsgerecht regeneriert werden. Mit anderen Worten kann dadurch eine besonders vorteilhafte Regeneration des Partikelfilters durchgeführt werden, wobei im Rahmen der Regeneration im Partikelfilter enthaltene Partikel abgebrannt, das heißt aus dem Partikelfilter entfernt werden. Durch die Verwendung der Zirkulationseinrichtung ist ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar, sodass insbesondere die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden können. Außerdem kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen die Ölverbindung reduziert werden.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen.
-
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweist, welche auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Motorblock 12 auf, durch welchen beispielsweise wenigstens ein oder mehrere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet sind. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab, wodurch in dem jeweiligen Zylinder ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 entsteht. Im Rahmen des jeweiligen Verbrennungsvorgangs wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, welches Kraftstoff, insbesondere flüssigen Kraftstoff, und Luft umfasst. Die Luft wird auch als Frischluft bezeichnet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei einen Luftfilter 14 auf, mittels welchem die Luft, die den Zylindern zugeführt wird, um dadurch das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden, gefiltert wird, insbesondere bevor die Luft in den jeweiligen Zylinder einströmt.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei einen Abgastrakt 16 auf, welcher von dem Abgas aus den Zylindern und somit von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmbar ist. Dabei umfasst der Abgastrakt 16 einen auch als Auspuffkrümmer oder Abgaskrümmer bezeichneten Krümmer 18 und wenigstens ein Abgasrohr 20, wobei der Krümmer 18 und das Abgasrohr 20 von dem Abgas aus den Zylindern durchströmbar sind. In dem Abgastrakt 16 ist eine von dem Abgas aus den Zylindern durchströmbare Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 angeordnet, welche wenigstens zwei Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 umfasst. Die Abgasnachbehandlungselementen 24 und 26 sind in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases aufeinanderfolgend, das heißt hintereinander, angeordnet und jeweils von dem Abgas durchströmbar. Das Abgasnachbehandlungselement 26 umfasst beispielsweise einen Partikelfilter, mittels welchem Partikel aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Abgasnachbehandlungselement 24 beispielsweise einen Katalysator, insbesondere einen Oxidationskatalysator.
-
In dem Abgastrakt sind auch Sensoren 28a-f angeordnet, mittels welchen beispielsweise wenigstens eine Temperatur des Abgases und/oder eine in dem Abgas enthaltene Sauerstoffkonzentration und/oder eine im Abgas enthaltene Konzentration an Stickoxiden und/oder andere Bestandteile des Abgases erfasst werden können. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst darüber hinaus einen Abgasturbolader 30. Der Abgasturbolader 30 weist eine in dem Abgastrakt 16 angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine 32 auf. Der Luftfilter 14 ist in einem von der Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt angeordnet. Dabei umfasst der Abgasturbolader 30 einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter, welcher von der Turbine 32 antreibbar ist. Durch Antreiben des Verdichters kann die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet werden. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 ist dabei stromab der Turbine 32 angeordnet.
-
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Zirkulationseinrichtung 34 auf. Die Zirkulationseinrichtung 34 umfasst eine Zirkulationsleitung 36, welche an einer Abzweigstelle A und an einer Einleitstelle E fluidisch mit dem Abgastrakt 16, insbesondere mit dem Abgasrohr 20, verbunden ist. Die Abzweigstelle A ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases stromab der Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 angeordnet. Die Einleitstelle E ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 16 durchströmenden Abgases stromauf der Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 und demzufolge stromauf der Abzweigstelle A angeordnet.
-
An der Abzweigstelle A ist zumindest ein Teil eines den Abgastrakt 16, insbesondere das Abgasrohr 20, durchströmenden Gases aus dem Abgastrakt 16, insbesondere aus dem Abgasrohr 20, abzweigbar und in die Zirkulationsleitung 36 einleitbar. Das an der Abzweigstelle A aus dem Abgastrakt 16 abgezweigte und in die Zirkulationsleitung 36 eingeleitete Gas kann die Zirkulationsleitung 36 durchströmen und wird mittels der Zirkulationsleitung 36 von der Abzweigstelle A zu der Einleitstelle E geleitet. An der Einleitstelle E kann das die Zirkulationsleitung 36 durchströmende und somit das an der Abzweigstelle A aus dem Abgastrakt 16 abgezweigte und in die Zirkulationsleitung 36 eingeleitete Gas aus der Zirkulationsleitung 36 ausgeleitet und wieder in den Abgastrakt 16, insbesondere das Abgasrohr 20, eingeleitet werden. Daraufhin kann das an der Einleitstelle E eingeleitete Gas aus der Zirkulationsleitung 36 erneut die Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 durchströmen.
-
Die Zirkulationseinrichtung 34 weist außerdem eine in der Zirkulationsleitung 36 angeordnete Pumpe 38 auf, mittels welcher das abgezweigte und in die Zirkulationsleitung 36 eingeleitete Gas aktiv durch die Zirkulationsleitung 36 hindurchgefördert werden kann. Insbesondere kann mittels der Pumpe 38 das Gas an der Abzweigstelle A aus dem Abgastrakt 16 abgezweigt, durch die Zirkulationsleitung 36 hindurchgefördert und daraufhin wieder durch die Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 und somit zur Abzweigstelle A gefördert werden, sodass mittels der Pumpe 38 das die Zirkulationsleitung 36 durchströmende Gas durch die Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 und durch die Zirkulationsleitung 36 hindurchzirkuliert werden kann. Dies ist möglich, während der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 unterbleibt, insbesondere während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist. Mit anderen Worten kann das Gas mittels der Pumpe 38 durch die Abgasnachbehandlungselemente 24 und 26 und durch die Zirkulationsleitung 36 hindurchgefördert und somit hindurchzirkuliert werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist beziehungsweise sich in ihrem unbefeuerten Betrieb befindet. In der Folge ist es beispielsweise möglich, den Partikelfilter zu regenerieren, das heißt im Partikelfilter enthaltene Partikel abzubrennen und somit ein Weiterbrennen des Partikelfilters zu realisieren, ohne dass eine motorische Verbrennung stattfindet, das heißt ohne dass in den Zylindern Verbrennungsvorgänge stattfinden und insbesondere während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist.
-
Es ist denkbar, dass mittels eines Injektors Frischluft vorzugsweise unter Umgehung des Luftfilters 14 und unter Umgehung eines in dem Ansaugtrakt angeordneten Heißfilmluftmassenmessers (HFM) Luft beziehungsweise Frischluft vor die Pumpe 38, das heißt stromauf der Pumpe 38 in die Zirkulationsleitung 36, insbesondere direkt, eingebracht wird. Wahlweise kann eine Kühl- beziehungsweise Heizvorrichtung dazwischengeschaltet sein. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass, insbesondere zwischen der Pumpe 38 und dem Injektor, eine Temperiereinrichtung angeordnet ist, mittels welcher die mittels des Injektors in die Zirkulationsleitung 36 eingebrachte Frischluft, insbesondere stromauf der Pumpe 38, temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt, werden kann. Dadurch kann der Partikelfilter besonders bedarfsgerecht temperiert beziehungsweise regeneriert werden, ohne dass eine motorische Verbrennung stattfindet, das heißt ohne dass in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ablaufen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Motorblock
- 14
- Luftfilter
- 16
- Abgastrakt
- 18
- Krümmer
- 20
- Abgasrohr
- 22
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 24
- Abgasnachbehandlungselement
- 26
- Abgasnachbehandlungselement
- 28a-f
- Sensor
- 30
- Abgasturbolader
- 32
- Turbine
- 34
- Zirkulationseinrichtung
- 36
- Zirkulationsleitung
- 38
- Pumpe
- A
- Abzweigstelle
- E
- Einleitstelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011117808 A1 [0002]
- EP 1643094 A1 [0003]
