DE102019207912B4 - Motoranordnung mit stirnseitig angeordnetem Lader - Google Patents

Motoranordnung mit stirnseitig angeordnetem Lader Download PDF

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Abstract

Motoranordnung (54) für ein Kraftfahrzeug (53), welche mindestens einen Verbrennungsmotor (1) umfasst, wobei der Verbrennungsmotor (1) einen Motorblock (10) mit einer Anzahl an Zylindern (3) und wenigstens einen an wenigstens einer Seite des Motorblocks (10) angeordneten Zylinderkopf (2) umfasst, wobei die Zylinder (3) ausgehend von einer ersten Stirnseite (11) in Richtung einer zweiten Stirnseite (12) des Motorblocks (10) hintereinander angeordnet sind und an einer der Stirnseiten (11, 12) ein Lader (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) stromaufwärts des Laders (5) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug.
  • Die Anordnung und Installation eines Verbrennungsmotors im Motorraum eines Fahrzeuges stellt zunehmend eine Herausforderung dar. Ein wesentlicher Grund hierfür liegt in der wachsenden Anzahl an zusätzlichen Komponenten, die im Zusammenhang mit dem Verbrennungsmotor ebenfalls im Motorraum angeordnet werden müssen und die jeweils individuelle Formen und Abmessungen aufweisen.
  • Derzeit erfordern Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen Zusatzkomponenten, wie beispielsweise Turbolader, Abgasnachbehandlungssysteme, Hochdruck- und Niederdruck-Abgasrückführungssysteme, Ladeluftkühler, Heizsysteme, Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Kühlsysteme für den Grundmotor und für verschiedene Komponenten, verschiedene Pumpen, beispielsweise Öl-, Kraftstoff-, Kühlmittel- und Vakuum-Pumpen, sowie Antriebsysteme. Die erforderlichen Abmessungen vieler dieser Komponenten sowie deren Anzahl tendieren dazu, im Zusammenhang mit den Erfordernissen für eine bessere Motorperformance und steigenden Emissionsanforderungen zuzunehmen, also mehr Bauraum zu beanspruchen. Gleichzeitig stellen Bauraumbeschränkungen auch eine Beschränkung für die Anzahl und die Größe der Komponenten dar und erzwingen unter Umständen eine Anordnung von Komponenten in einem weiteren Abstand von dem Verbrennungsmotor. Dabei kann eine größere Distanz bzw. ein größerer Abstand bestimmter Komponenten von dem Motor eine herabgesetzte Effizienz zur Folge haben, da hiermit unter Umständen ein zusätzlicher Energieverlust verbunden ist. Auch die Einschränkung der Größe oder der Anzahl der Komponenten kann zu einer herabgesetzten Effizienz führen.
  • Kompakte Anordnungen eines Verbrennungsmotors mit zusätzlichen Komponenten sind beispielsweise in den Komponenten US 2011/0239630 A1 und US 2014/0352297 A1 offenbart.
  • In dem Dokument EP 2 256 314 A1 wird ein Verbrennungsmotor mit einem an einer Stirnseite des Motorblocks angeordnetem Turbolader beschrieben. In dem Dokument DE 10 2016 011 218 A1 wird eine Auslassvorrichtung eines Motorkörpers beschrieben, wobei ein Abgasrohr mit einer Abgasreinigungsvorrichtung seitlich in Bezug auf den Motorkörper angeordnet ist. In dem Dokument WO 2012/087 907 A2 wird eine Motoranordnung mit einem externen Abgaskrümmer und einem stirnseitig angeordneten Turbolader offenbart. In dem Dokument DE 10 2012 224 427 A1 wird ein Hybrid-Elektrofahrzeug mit einem Turbolader beschrieben.
  • Darüber hinaus ist die Effizienz von Abgasnachbehandlungssystemen in der Regel dadurch beschränkt, dass das Gas, welches die Abgasnachbehandlungsvorrichtung verlässt noch ungenutzte thermische Energie enthält. Die Effizienz ist weiterhin dadurch beschränkt, dass das Abgasnachbehandlungssystem eine bestimmte Betriebstemperatur erfordert und eine bestimmte Anspringtemperatur zum Konvertieren der Abgase erforderlich ist.
  • Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Motoranordnung für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, wobei die Motoranordnung insbesondere eine verbesserte Effizienz aufweist und weniger Bauraum als bisher bekannte Motoranordnungen benötigt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Motoranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Motoranordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst mindestens einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor umfasst einen Motorblock mit einer Anzahl an Zylindern. Der Motorblock umfasst wenigstens einen an wenigstens einer Seite des Motorblocks angeordneten Zylinderkopf. Der Verbrennungsmotor umfasst weiterhin eine erste Stirnseite, insbesondere eine Vorderseite, und eine zweite Stirnseite, insbesondere eine Rückseite. Die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite stellen mit anderen Worten einander gegenüberliegend angeordnete Seitenflächen dar. Die Zylinder sind ausgehend von der ersten Stirnseite in Richtung der zweiten Stirnseite des Motorblocks hintereinander angeordnet. An einer der Stirnseiten ist ein Lader angeordnet. Der Lader kann abgasangetrieben oder mechanisch angetrieben ausgestaltet sein. Es kann sich bei dem Lader zum Beispiel um einen Turbolader handeln. Der Lader, insbesondere Turbolader, kann zum Beispiel an der Vorderseite bzw. der ersten Stirnseite oder an der Rückseite bzw. der zweiten Stirnseite des Motorblocks angeordnet sein. Stromaufwärts des Laders ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet.
  • Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, dass durch die Anordnung des Laders an einer der Stirnseiten in unmittelbarer Nähe des Motorblocks Bauraum für weitere Komponenten geschaffen wird. Es können somit beispielsweise Abgasnachbehandlungsvorrichtungen in unmittelbarer Nähe des Verbrennungsmotors angeordnet werden, wodurch kürzere Strömungswege möglich sind, die Effizienz gesteigert wird und gleichzeitig eine platzsparende Anordnung realisiert wird.
  • Die Stirnseiten des Motorblocks können durch Längsseiten miteinander verbunden sein. Mindestens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder eine Abgasrückführungseinrichtung und/oder ein Ladeluftkühler und/oder ein Ladeluftheizer und/oder eine Kühlmittelpumpe und/oder ein Bauteil eines Hybridelektroantriebs und/oder ein Nebenaggregate-Trieb können an einer Längsseite bzw. an den Längsseiten angeordnet sein. Bei dem Bauteil eines Hybridelektroantriebs kann es sich um ein Bauteil eines seriellen Hybridantriebs oder eines parallelen Hybridantriebs handeln. Im Falle eines parallelen Hybridantriebs kann es sich um ein Bauteil eines P0-Antriebs und/oder eines P1-Antriebs und/oder P2-Antriebs und/oder P3-Antriebs handeln. Dabei wird mit P0 bis P3 die Position der Elektro-Maschine im Antriebsstrang bezeichnet. Das P steht dabei für parallel. Bei einer P0-Anordnung ist der Hybridantrieb im Nebenaggregate-Trieb aufgenommen. Der P1-Hybridantriebsstrang kennzeichnet eine direkt am Verbrennungsmotor angebrachte und fest mit der Kurbelwelle verbundene Elektro-Maschine. Im Falle einer P2-Anordnung ist die Elektro-Maschine nicht direkt am Verbrennungsmotor verbaut, sondern befindet sich am Getriebeeingang mit mindestens einer dazwischenliegenden Kupplung. Bei einer P3-Anordnung ist die Elektro-Maschine am Getriebeausgang angeordnet.
  • Durch die Anordnung des Laders, insbesondere des Turboladers, an einer der Stirnseiten stehen die Längsseiten zur Anordnung der beispielhaft genannten weiteren Komponenten auf platzsparende Weise und insbesondere strömungstechnisch effiziente Weise zur Verfügung. Insbesondere die kinetische und thermische Energie des den Verbrennungsmotor verlassenen Abgases können somit auf höchst effiziente Weise genutzt werden.
  • In einer vorteilhaften Variante kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts oder stromabwärts des Laders angeordnet sein. Es kann somit dem Lader unbehandeltes Abgas oder bereits nachbehandeltes Abgas zugeführt werden. Insbesondere die Anordnung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung stromaufwärts des Laders kann im Hinblick auf bestimmte Emissionsanforderungen von Vorteil sein. Es kann also stromaufwärts und/oder stromabwärts des Laders eine Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet sein.
  • Die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann einen Dieseloxidationskatalysator und/oder einen SCR-Katalysator (SCR-Selectiv Catalytic Reduction), also einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion und/oder einen Partikelfilter, insbesondere einen Partikelfilter mit SCR-Beschichtung, und/oder eine Mager-NOx-Falle (Lean NOx Trap) und/oder ein NOx-Speicherkatalysator (Lean NOx Storage Catalyst), und/oder eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels, beispielsweise Urea bzw. Harnstoff, und/oder eine Mischvorrichtung umfassen. Die Vorrichtung zum Einspritzen kann zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom und zum Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas ausgelegt sein. Die genannten Varianten haben den Vorteil, dass auf engstem Raum eine hochwertige Abgasnachbehandlung realisiert werden kann.
  • In einer weiteren Variante ist ein Abgaskrümmer in den Zylinderkopf integriert oder an einer Seitenfläche des Zylinderkopfes angeordnet. Dabei kann ein Auslass des Abgaskrümmers an einer Stirnseite des Zylinderkopfes angeordnet sein. Der Abgaskrümmer kann auch an einer Seitenfläche des Zylinderkopfes angeordnet sein und eine in einer Ebene mit der Stirnseite des Zylinderkopfes angeordnete Stirnseite umfassen, wobei ein Auslass des Abgaskrümmers an der Stirnseite des Abgaskrümmers angeordnet ist. Weiterhin kann ein Einlasskrümmer in den Zylinderkopf integriert sein oder an einer Seitenfläche des Zylinderkopfes angeordnet sein. Die genannten Varianten haben den Vorteil, dass sie eine besonders platzsparende Anordnung bieten, die gleichzeitig kurze Strömungswege ermöglicht. Eine Anordnung des Abgaskrümmers oder des Einlasskrümmers im Zylinderkopf hat weiterhin den Vorteil, dass ein im Zylinderkopf angeordnetes Kühlsystem auch im Zusammenhang mit dem Abgaskrümmer bzw. dem Einlasskrümmer genutzt werden kann.
  • In einer weiteren Variante ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung stromabwärts des Turboladers angeordnet und die Motoranordnung umfasst einen Bypass-Strömungskanal mit einem Einlass, einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, sowie einem steuerbaren Bypass-Ventil. Der Einlass ist mit einem Abgaskrümmer strömungstechnisch verbunden. Der erste Auslass ist mit einer Turbine des Turboladers strömungstechnisch verbundenen. Der zweite Auslass ist mit einem stromabwärts der Turbine angeordneten Einlass der Abgasnachbehandlungseinrichtung strömungstechnisch verbundenen. Das Bypass-Ventil ist dazu ausgelegt, die Öffnung des ersten Auslasses und/oder des zweiten Auslasses zu steuern, vorzugsweise zu regeln, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur mindestens einer Komponente der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
  • Vorteilhafterweise kann das Bypass-Ventil dazu ausgelegt sein, die Öffnung des ersten und/oder zweiten Auslasses variierbar, zum Beispiel kontinuierlich von 0 Prozent bis 100 Prozent, zu steuern. Diese Variante hat den Vorteil, dass Abgas unter Umgehung des Turboladers unmittelbar zur Abgasnachbehandlungseinrichtung geleitet werden kann und damit die Anspringtemperatur einzelner Abgasnachbehandlungskomponenten schneller erreicht werden kann. Hierdurch wird die Effizienz der Abgasnachbehandlung verbessert. Zudem kann das Bypass-Ventil gleichzeitig als Ladedruckregelventil verwendet werden und somit auf ein zusätzliches Ladedruckregelventil verzichtet werden.
  • Der zweite Auslass kann zum Beispiel unmittelbar am Ausgang der Turbine oder unmittelbar am Einlass zur Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet sein. Die erste Variante hat den Vorteil, dass der Bypass-Strömungskanal in das Gehäuse der Turbine integriert werden kann und damit eine kompakte Anordnung erzielt wird. Die zweite Variante hat den Vorteil, dass der Strömungsweg des heißen Abgases so kurz wie möglich gehalten werden kann und damit die thermische Energie des Abgases optimal zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung genutzt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße, zuvor beschriebene, Motoranordnung. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Transporter, einen Bus, einen Kleinbus oder ein Motorrad handeln. Das Kraftfahrzeug kann als Hybridkraftfahrzeug ausgestaltet sein, also einen Hybridantrieb umfassen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug hat die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Motoranordnung genannten Eigenschaften und Vorteile.
  • Die vorliegende Erfindung hat insgesamt den Vorteil, dass sie eine kompakte Anordnung der erforderlichen Komponenten ermöglicht. Weiterhin kann durch die kompakte Anordnung die kinetische und thermische Energie des Abgases besonders effizient genutzt werden, wodurch insgesamt die Effizienz der Motoranordnung verbessert wird.
  • Die Figuren zeigen:
    • 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 5 zeigt schematisch die in der 4 gezeigte Ausführungsvariante in einer Seitenansicht.
    • 6 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Seitenansicht.
    • 7 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 8 zeigt schematisch eine siebente Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 9 zeigt schematisch eine achte Ausführungsvariante einer Motoranordnung in einer Ansicht von oben.
    • 10 zeigt schematisch eine Variante einer Motoranordnung mit einem Bypass-Strömungskanal und einem Bypass-Ventil in einer ersten Ventilposition in einer Seitenansicht.
    • 11 zeigt schematisch die in der 10 gezeigte Variante mit einer zweiten Ventilposition.
    • 12 zeigt schematisch eine weitere Variante einer Motoranordnung mit einem Bypass-Strömungskanal und einem Bypass-Ventil in einer ersten Ventilposition in einer Seitenansicht.
    • 13 zeigt schematisch die in der 12 gezeigte Variante mit einer zweiten Ventilposition.
    • 14 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug.
  • Die 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Motoranordnung 54 in einer Ansicht von oben. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst einen Zylinderkopf 2 und einen nicht gezeigten, darunter angeordneten Motorblock 10. Der Motorblock 10 umfasst eine Oberseite, an der der Zylinderkopf 2 angeordnet ist. Eine Anzahl an Zylindern 3, in der vorliegenden Variante vier Zylinder 3, sind nebeneinander angeordnet bzw. ausgehend von einer ersten Stirnseite 11 bzw. Vorderseite des Motorblocks 10 bzw. des Zylinderkopfes 2 in Richtung einer zweiten Stirnseite 12 bzw. Rückseite des Motorblocks 10 bzw. des Zylinderkopfes 2 hintereinander angeordnet. Die gezeigten Stirnseiten 11 und 12 stellen gleichzeitig Stirnseiten des Motorblocks 10 und des Zylinderkopfes 2 dar, die allerdings in unterschiedlichen Ebenen liegen können.
  • Der Motorblock 10 und der Zylinderkopf 2 umfassen zudem eine erste Längsseite 13 und eine zweite Längsseite 14. Die Längsseiten 13 und 14 verbinden die erste Stirnseite 11 und die zweite Stirnseite 12 miteinander. In der vorliegenden Variante ist ein Abgaskrümmer 4 entlang der ersten Längsseite 13 angeordnet. An der ersten Stirnseite 11 ist ein Lader 5 in Form eines Turboladers angeordnet. Der Lader 5 umfasst einen Kompressor 6 und eine Turbine 7. Die Strömungsrichtung der Ladeluft durch den Kompressor 6 ist durch Pfeile im der Bezugsziffer 8 gekennzeichnet. Die Strömungsrichtung des Abgases aus dem Abgaskrümmer 4 durch die Turbine 7 des Turboladers 5 ist durch Pfeile mit der Bezugsziffer 9 gekennzeichnet. Durch die Neupositionierung des Laders 5 im Vergleich zu bekannten Motorenanordnungen wird entlang der Längsseiten 13 und 14 zusätzlicher Bauraum für weitere Komponenten geschaffen.
  • In der in der 2 gezeigten Variante ist im Unterschied zu der in der 1 gezeigten Variante der Abgaskrümmer 4 in den Zylinderkopf 2 integriert. Dies bewirkt einerseits eine weitere Platzeinsparung und ermöglicht zudem die Nutzung von in dem Zylinderkopf 2 vorhandenen Kühlsystemen zur Kühlung des durch den Abgaskrümmer 4 strömenden Abgases.
  • In der in der 3 gezeigten Variante ist im Unterschied zu der in der 2 gezeigten Variante der Lader 5 an der zweiten Stirnseite 12 bzw. der Rückseite des Motorblocks 10 und des Zylinderkopfes 2 angeordnet. Diese Option trägt ebenfalls zur Bauraumoptimierung bei und stellt eine je nach den zusätzlich anzuordnenden Komponenten und deren Dimensionen eine vorteilhafte Option dar. Auch diese Variante kann entweder mit einem externen oder einem integrierten Abgaskrümmer kombiniert werden.
  • In der 4 ist ausgehend von der in der 2 gezeigten Variante stromabwärts des Laders 5 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 angeordnet. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 umfasst beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator 17, eine stromabwärts davon angeordnete Einspritzvorrichtung 18, beispielsweise zum Einspritzen und Mischen von Urea bzw. Harnstoff, und/oder beispielsweise einen stromabwärts davon angeordneten Partikelfilter mit SCR-Beschichtung 19. Dabei können die einzelnen Komponenten auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet sein.
  • Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 ist in der gezeigten Variante an der ersten Längsseite 13 angeordnet. Durch die gezeigte Anordnung ist ein kurzer Strömungsweg von dem Lader 5 zur Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 und eine insgesamt platzsparende Anordnung realisiert. Durch diese Anordnung entsteht auch die Möglichkeit mehrere Teilkomponenten der Abgasnachbehandlungseinrichtung direkt hintereinander anzuordnen, was zu weiteren Effizienzsteigerungen führen kann. Weiterhin werden durch die kurzen Strömungswege Druckverluste reduziert und insgesamt die Effizienz der gesamten Anordnung verbessert. Gleichzeitig werden die Strömungskanäle so kurz wie möglich gehalten und damit ebenfalls Material eingespart. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Temperatur des Abgases in Folge des kurzen Strömungsweges optimal zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 und zum Erreichen der Anspringtemperatur beispielsweise des Dieseloxidationskatalysators 17 optimal genutzt werden kann. Dadurch wird im Ergebnis die Schadstoffimmission während der Aufwärmphase des Motors reduziert. Weiterhin sinkt die Komplexität der Komponenten durch die kompakte Anordnung.
  • Die 5 zeigt eine Seitenansicht der in der 4 gezeigten Variante auf die erste Längsseite 13. Wie in der 5 ersichtlich ist, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung unterhalb der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 zusätzlicher Bauraum für weitere Komponenten zur Verfügung gestellt.
  • In der in der 6 gezeigten Variante sind in diesem Bereich, also unterhalb der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16, beispielsweise zusätzlich Hybridantriebssysteme, beispielsweise an den oben beschriebenen Positionen P0 und/oder P1 und/oder P2 angeordnete Elektroantriebe angeordnet. Diese sind schematisch mit der Bezugsziffer 31 gekennzeichnet. Weiterhin kann in dem unterhalb der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 vorhandenen Bauraum eine Kühlmittelpumpe 32 angeordnet sein. Der in der 6 gezeigte Antriebsstrang ist mit der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet.
  • Die 7 zeigt eine weitere Variante in einer Ansicht von oben auf den Zylinderkopf 2. In der gezeigten Variante ist ein Einlasskrümmer 33 in den Zylinderkopf 2 integriert. Zudem ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 stromaufwärts des Laders 5 angeordnet. Dabei ist in der gezeigten Variante ein Auslass 34 eines in den Zylinderkopf 2 integrierten Abgaskrümmers 4 an der zweiten Stirnseite 12 bzw. Rückseite des Motorblocks 10 bzw. Zylinderkopfes 2 angeordnet. Über einen Strömungskanal 36 wird das Abgas von dem Ausgang 34 in die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 geleitet. An dem Strömungskanal 36 kann optional eine Hochdruck-Abgasrückführungseinrichtung 35 angeordnet sein. Das die Nachbehandlungseinrichtung 16 verlassende Abgas wird anschließend in die Turbine 7 des Laders 5 geleitet. Stromabwärts des Laders 5 kann optional eine Niederdruck-Abgasrückführungseinrichtung 37 angeordnet sein. Eine weitere Abgasrückführungseinrichtung 38 kann stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 und stromaufwärts des Laders 5 angeordnet sein.
  • In der in der 8 gezeigten Variante werden die Abgase unmittelbar von dem Abgaskrümmer 4 in die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 geleitet. Dabei können die Abgase in einen an der Vorderseite bzw. ersten Stirnseite 11 oder der Rückseite bzw. zweiten Stirnseite 12 angeordneten Lader 5 geleitet werden. Die gezeigte Anordnung ermöglicht die Verwendung von bereits nachbehandeltem Abgas im Rahmen der Hochdruck-Abgasrückführung 38, vorausgesetzt der Druckverlust durch das Abgasnachbehandlungssystem ist akzeptabel. Weiterhin wird durch die gezeigte Anordnung ein Wärmeverlust stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 beschränkt und damit ein schnelleres Erreichen der Anspringtemperatur des Abgasnachbehandlungssystems 16 ermöglicht.
  • In der 8 ist zusätzlich zu der in der 7 gezeigten Variante ein Ladeluftkühler oder -heizer 39 stromaufwärts des Einlasskrümmers 33 angeordnet. Dieser ist in der gezeigten Variante zumindest teilweise an der zweiten Längsseite 14 angeordnet. Dies hat wiederum den Vorteil, dass eine kompakte Anordnung ermöglicht wird. Es wird insbesondere die durch den Kompressor 6 komprimierte Ladeluft auf kürzestem Weg zum Einlasskrümmer 33 geleitet. Dadurch werden nur kurze Strömungswege erforderlich, wodurch Druckverluste, thermische Verluste, Gewicht und Kosten optimal reduziert werden. Prinzipiell kann der Kühler 39 an der Einlassseite des Motors, an der Vorderseite 11 oder Rückseite 12 oder oberhalb des Zylinderkopfes 2 angeordnet werden.
  • Die 9 zeigt ausgehend von der in der 8 gezeigten Variante eine Ausführungsvariante, in welcher zusätzlich zu den bereits genannten Komponenten an der zweiten Längsseite 14 ein P0 Hybridelektroantriebsystem 40 angeordnet ist. Das Elektroantriebsystem 40 ist über beispielsweise ein Riemengetriebe 41 mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Auch die in der 13 gezeigte Variante stellt ein unter Bauraumgesichtspunkten besonders platzsparende Anordnung dar.
  • Bei den in den 7 bis 9 gezeigten Varianten kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 auch stromabwärts des Laders 5 angeordnet sein.
  • In den 10 bis 13 sind Ausführungsvarianten gezeigt, in denen ein Bypass-Strömungskanal 42, der einen Einlass 43, einen ersten Auslass 44, einen zweiten Auslass 46 und ein Bypass-Ventil 47 umfasst. Der Einlass 43 ist strömungstechnisch mit dem Abgaskrümmer 4 verbunden. Der erste Auslass 44 ist strömungstechnisch mit einem Einlass der Turbine 7 des Turboladers 5 verbunden. Der zweite Auslass 46 ist strömungstechnisch mit einem zwischen einem Auslass 49 der Turbine 7 und einem Einlass 51 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 angeordneten Strömungskanal 55 verbunden.
  • In den 10 und 11 ist der zweite Auslass 46 an dem Auslass 49 der Turbine 7 angeordnet. In den 12 und 13 ist der zweite Auslass 46 an dem Einlass 51 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 angeordnet. In den 10 und 12 ist das Bypass-Ventil 47 in einer Position gezeigt, in der der erste Auslass 44 vollständig geöffnet und der zweite Auslass 46 geschlossen ist. Das Abgas wird also vollständig durch die Turbine 7 geleitet. In den 11 und 13 ist das Bypass-Ventil 47 in einer Position gezeigt, in der der erste Auslass 44 vollständig geöffnet und der zweite Auslass 46 geschlossen ist. Das Abgas wird also an der Turbine 7 vorbei direkt in die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 geleitet, wobei die thermische Energie des Abgases zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 genutzt werden kann.
  • Das Bypass-Ventil 47 ist bevorzugt hinsichtlich des Grades der Öffnung der Auslässe 44 und 46 variabel steuerbar, insbesondere regelbar. Zum Beispiel kann kontinuierlich eine Öffnung der Auslässe 44 und 46 zwischen 0 Prozent, also einer geschlossenen Öffnung, und 100 Prozent, also einer vollständigen Öffnung des jeweiligen Auslasses, einstellbar sein.
  • Die 14 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 53, welches eine erfindungsgemäße Motoranordnung 54, insbesondere eine Motoranordnung, wie im Zusammenhang mit den 1 bis 13 beschrieben, umfasst.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Zylinderkopf
    3
    Zylinder
    4
    Abgaskrümmer
    5
    Lader
    6
    Kompressor
    7
    Turbine
    8
    Strömungsrichtung der Ladeluft
    9
    Strömungsrichtung des Abgases
    10
    Motorblock
    11
    erste Stirnseite bzw. Vorderseite
    12
    zweite Stirnseite bzw. Rückseite
    13
    erste Längsseite
    14
    zweite Längsseite
    16
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    17
    Dieseloxidationskatalysator
    18
    Einspritzvorrichtung
    19
    Partikelfilter mit SCR-Beschichtung
    20
    Hochdruck-Abgasrückführungseinrichtung
    21
    Strömungsrichtung
    30
    Antriebsstrang
    31
    Elektroantrieb
    32
    Kühlmittelpumpe
    33
    Einlasskrümmer
    34
    Auslass des Abgaskrümmers
    35
    Hochdruck-Abgasrückführungseinrichtung
    36
    Strömungskanal
    37
    Abgasrückführungseinrichtung
    38
    Abgasrückführungseinrichtung
    39
    Ladeluftkühler/Heizer
    40
    Hybridelektroantriebsystem
    41
    Riemengetriebe
    53
    Kraftfahrzeug
    54
    Motoranordnung

Claims (11)

  1. Motoranordnung (54) für ein Kraftfahrzeug (53), welche mindestens einen Verbrennungsmotor (1) umfasst, wobei der Verbrennungsmotor (1) einen Motorblock (10) mit einer Anzahl an Zylindern (3) und wenigstens einen an wenigstens einer Seite des Motorblocks (10) angeordneten Zylinderkopf (2) umfasst, wobei die Zylinder (3) ausgehend von einer ersten Stirnseite (11) in Richtung einer zweiten Stirnseite (12) des Motorblocks (10) hintereinander angeordnet sind und an einer der Stirnseiten (11, 12) ein Lader (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) stromaufwärts des Laders (5) angeordnet ist.
  2. Motoranordnung (54) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (11, 12) des Motorblocks (10) durch Längsseiten (13, 14) miteinander verbunden sind und mindestens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) und/oder eine Abgasrückführungseinrichtung (20, 21) und/oder ein Ladeluftkühler (39) und/oder ein Ladeluftheizer (39) und/oder eine Kühlmittelpumpe (32) und/oder ein Bauteil eines Hybridelektroantriebs (40) und/oder ein Frontmotor-Zubehörantrieb an einer Längsseite (13, 14) angeordnet ist.
  3. Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) stromabwärts des Laders (5) angeordnet ist.
  4. Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) einen Dieseloxidationskatalysator (17) und/oder eine SCR-Katalysator (19) und/oder einen Partikelfilter (19) und/oder eine Mager-NOx-Falle und/oder ein NOx-Speicherkatalysator und/oder eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels (18) und/oder eine Mischvorrichtung umfasst.
  5. Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgaskrümmer (4) in den Zylinderkopf (2) oder den Motorblock (10) integriert ist oder an einer Seitenfläche (13, 14) des Zylinderkopfes (2) oder des Motorblocks (10) angeordnet ist.
  6. Motoranordnung (54) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass (34) des Abgaskrümmers (4) an einer Stirnseite (11, 12) des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist.
  7. Motoranordnung (54) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskrümmer (4) an einer Seitenfläche (13, 14) des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist und eine in einer Ebene mit der Stirnseite (11, 12) des Zylinderkopfes angeordnete Stirnseite umfasst und ein Auslass (34) des Abgaskrümmers (4) an der Stirnseite des Abgaskrümmers (4) angeordnet ist.
  8. Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlasskrümmer (33) in den Zylinderkopf (2) integriert ist oder an einer Seitenfläche (13, 14) des Zylinderkopfes (2) angeordnet ist.
  9. Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) stromabwärts des Turboladers (5) angeordnet ist und die Motoranordnung (54) einen Bypass-Strömungskanal (42) mit einem Einlass (43), der mit einem Abgaskrümmer (4) strömungstechnisch verbunden ist, einem mit einer Turbine (7) des Turboladers (5) strömungstechnisch verbundenen ersten Auslass (44) und einem mit einem stromabwärts der Turbine (7) angeordneten Einlass (48) der Abgasnachbehandlungseinrichtung (16) strömungstechnisch verbundenen zweiten Auslass (46), wobei in dem Bypass-Strömungskanal (42) ein steuerbares Bypass-Ventil (47) angeordnet ist, welches dazu ausgelegt ist, die Öffnung des ersten Auslasses (44) und/oder des zweiten Auslasses (46) zu steuern.
  10. Kraftfahrzeug (53), welches eine Motoranordnung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
  11. Kraftfahrzeug (53) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (53) als Hybridkraftfahrzeug ausgestaltet ist.
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