DE10259702A1 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine of vehicle, recirculates portion of purified exhaust gas cooled by hydrothermal heat exchanger, to intake side - Google Patents

Exhaust gas purification system for internal combustion engine of vehicle, recirculates portion of purified exhaust gas cooled by hydrothermal heat exchanger, to intake side

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Abstract

A casing (27) having a combustion chamber (21) with a fuel injector, an oxidation catalyst (23), a particulate filter (24) and a nitrogen occlusion catalyst (25) in the exhaust path, is enclosed by a hydrothermal heat exchanger (26). A portion of the purified gas cooled by the heat exchanger using engine cooling water is recirculated to the intake side.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgassystem für einen Wärmemotor. Das Abgassystem der vorliegenden Erfindung wird in geeigneter Weise für einen Fahrzeugmotor verwendet. The present invention relates to an exhaust system for a heat engine. The Exhaust system of the present invention is suitably adapted for one Vehicle engine used.

Ein herkömmliches Abgassystem zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas eines Wärmemotors ist in JP-A-2000-45 757 offenbart. Dieses herkömmliche System besitzt einen Partikelfilter in einem Abgaskanal, und die im Partikelfilter während der Regenerierung erzeugte Wärme wird zurückgewonnen. Jedoch ist bei dem herkömmlichen System kein Abgasumwälzsystem (EGR- System) für die Umwälzung des Abgases zum Wärmemotor hin beschrieben. A conventional exhaust system for the recovery of heat from the Exhaust gas from a heat engine is disclosed in JP-A-2000-45 757. This conventional system has a particle filter in an exhaust duct, and the in Particulate filter heat generated during regeneration is recovered. However, the conventional system does not have an exhaust gas circulation system (EGR- System) for the circulation of the exhaust gas to the heat engine.

Andererseits kann bei einem herkömmlichen Abgassystem, das in JP-A-2000-94 936 offenbart ist, ein Combuster mit einem EGR-Kühler dem Motorkühlwasser Wärme zuführen. Bei dem Abgassystem steht der Combuster mit einer Heißwasserleitung im Wärmeaustausch, die mit einem Heizkern in Verbindung steht, sodass das Abgas eines EGR-Systems, das einem Fahrzeugmotor zuzuführen ist, gekühlt wird. Jedoch kann bei dem herkömmlichen Abgassystem Wärme aus dem gesamten Abgas des Fahrzeugmotors nicht zurückgewonnen werden, während das gekühlte Abgas zum Fahrzeugmotor zurückgeführt wird. On the other hand, in a conventional exhaust system described in JP-A-2000-94 936 discloses a combuster with an EGR cooler for the engine cooling water Apply heat. In the exhaust system, the combuster stands with one Hot water pipe in heat exchange, which is connected to a heating core, so that the exhaust gas of an EGR system that is supplied to a vehicle engine is cooled. However, heat can be released from the conventional exhaust system the entire exhaust gas of the vehicle engine cannot be recovered, while the cooled exhaust gas is returned to the vehicle engine.

Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die obigen Probleme gemacht worden, und es ist ihre erste Aufgabe, ein Abgassystem für einen Wärmemotor zu schaffen, das Wärme aus dem Abgas des Wärmemotors wirksam zurückgewinnen kann. The present invention has been made in view of the above problems and it is their first job to create an exhaust system for a heat engine to create the heat from the heat engine's exhaust effectively can regain.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abgassystem für einen Wärmemotor zu schaffen, bei dem Wärme aus im Wesentlichen dem gesamten Abgas des Wärmemotors in einem Abwärmerückgewinnungsbereich zurückgewonnen wird und ein Teil des im Abwärme-Rückgewinnungsbereich gekühlten Abgases in den Wärmemotor zurückgeführt wird. A second object of the invention is to provide an exhaust system for one To create a heat engine that uses heat from essentially all of the exhaust gas of the heat engine in a waste heat recovery area and part of the exhaust gas cooled in the waste heat recovery area is returned to the heat engine.

Erfindungsgemäß weist ein Abgassystem für einen Wärmemotor eine Abgasleitung (15) zur Führung des Abgases vom Wärmemotor (10) aus in Richtung zu der atmosphärischen Luft hin; einen Abwärmerückgewinnungsbereich (26) zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas und zur Übertragung der zurückgewonnenen Wärme an ein Wärmemedium, das im Abwärmerückgewinnungsbereich (26) strömt, und eine Abgasumwälzleitung (EGR-Leitung) (16), die ein Abgasumwälzsystem zur Umwälzung bzw. Rückführung eines Teils des Abgases in Richtung zu dem Einlassanschluss des Wärmemotors (10) bildet, auf. Der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) ist in der Abgasleitung (15) angeordnet, sodass das im Wesentlichen gesamte Abgas in den Abwärmerückgewinnungsbereich (26) einströmt. Die EGR-Leitung (16) ist mit der Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) verbunden, um einen Teil des mittels des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) gekühlten Abgases in Richtung zu dem Einlassanschluss des Wärmemotors (10) zurückzuführen. Da Abwärme von dem gesamten Abgas des Wärmemotors zurückgewonnen werden kann, kann die Abwärmerückgewinnungsmenge im Vergleich mit einem Fall wirksam vergrößert werden, bei dem der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) in der EGR-Leitung (16) angeordnet ist. Entsprechend kann Wärme aus dem Abgas des Wärmemotors (10) wirksam zurückgewonnen werden. Weiter wird das Abgas mittels des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) gekühlt, und wird ein Teil des gekühlten Abgases von dem Wärmerückgewinnungsbereich (26) aus in die EGR-Leitung (16) eingeführt. Daher kann die Verbrennungstemperatur im Wärmemotor (10) mittels des gekühlten Abgases wirksam herabgesetzt werden, wodurch die Erzeugung von Stickstoffoxid im Wärmemotor (10) wirksam eingeschränkt wird. According to the invention, an exhaust system for a heat engine indicates an exhaust line ( 15 ) for guiding the exhaust gas from the heat engine ( 10 ) towards the atmospheric air; a waste heat recovery area ( 26 ) for recovering heat from the exhaust gas and for transferring the recovered heat to a heat medium flowing in the waste heat recovery area ( 26 ), and an exhaust gas recirculation line (EGR line) ( 16 ), which is an exhaust gas recirculation system for recirculation or recirculation forms part of the exhaust gas toward the inlet port of the heat engine ( 10 ). The waste heat recovery area ( 26 ) is arranged in the exhaust pipe ( 15 ), so that essentially all of the exhaust gas flows into the waste heat recovery area ( 26 ). The EGR line ( 16 ) is connected to the exhaust line ( 15 ) on the exhaust gas downstream side of the waste heat recovery area ( 26 ) to direct a portion of the exhaust gas cooled by the waste heat recovery area ( 26 ) toward the inlet port of the heat engine ( 10 ) attributed. Since waste heat can be recovered from the entire exhaust gas of the heat engine, the amount of waste heat recovery can be effectively increased in comparison with a case where the waste heat recovery area ( 26 ) is arranged in the EGR pipe ( 16 ). Accordingly, heat can be effectively recovered from the exhaust gas of the heat engine ( 10 ). Furthermore, the exhaust gas is cooled by means of the waste heat recovery area ( 26 ), and a part of the cooled exhaust gas is introduced into the EGR line ( 16 ) from the heat recovery area ( 26 ). Therefore, the combustion temperature in the heat engine ( 10 ) can be effectively reduced by means of the cooled exhaust gas, whereby the generation of nitrogen oxide in the heat engine ( 10 ) is effectively restricted.

In bevorzugter Weise ist eine Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) zur Zuführung von Kraftstoff in die Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) angeordnet; und ist ein Oxidationskatalysator (23) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) zur Erleichterung bzw. Erleichterung der Oxidation des Abgases, das in der Abgasleitung (15) strömt, angeordnet. In diesem Fall ist der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) zur Rückgewinnung von Verbrennungswärme des Oxidationskatalysators (23) vorgesehen ist. Wenn die im Wärmerückgewinnungsbereich zurückgewonnene Wärmemenge unzureichend ist, wird Kraftstoff von der Kraftstoffzuführungseinrichtung durch den Oxidationskatalysator (23) verbrannt, sodass eine ausreichende Wärmemenge vom Wärmerückgewinnungsbereich (26) erreicht werden kann. A fuel supply device ( 22 ) for supplying fuel into the exhaust pipe ( 15 ) is preferably arranged on the upstream side of the waste heat recovery region ( 26 ) with respect to the exhaust gas; and an oxidation catalyst ( 23 ) is disposed on the downstream side of the fuel supply device ( 22 ) with respect to the exhaust gas to facilitate oxidation of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe ( 15 ). In this case, the waste heat recovery area ( 26 ) is provided for recovering the heat of combustion of the oxidation catalytic converter ( 23 ). If the amount of heat recovered in the heat recovery area is insufficient, fuel is burned by the fuel supply device through the oxidation catalyst ( 23 ) so that a sufficient amount of heat can be obtained from the heat recovery area ( 26 ).

Das zum Einlassanschluss des Wärmemotors (10) durch die Abgasumwälzleitung (16) hindurch zurückzuführende Abgas wird ausschließlich durch den Abwärmerückgewinnungsbereich (26) gekühlt. Daher ist ein besonderer EGR- Kühler zur ausschließlichen Kühlung des zurückzuführenden Abgases nicht notwendig. Eine Glühkerze (21a) kann in der Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators (23) zum Erhitzen des von der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) in die Abgasleitung (15) zugeführten Kraftstoffs angeordnet sein. In diesem Fall kann der Oxidationskatalysator frühzeitig aktiviert werden. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Menge des durch den Abwärmerückgewinnungsbereich (26) hindurch strömenden Abgases mittels eines Strömungsmengeneinstellventils (29a) eingestellt werden, sodass verhindert werden kann, dass die Temperatur des Wärmemediums übermäßig ansteigt. The exhaust gas which is to be returned to the inlet connection of the heat engine ( 10 ) through the exhaust gas recirculation line ( 16 ) is cooled exclusively by the waste heat recovery area ( 26 ). A special EGR cooler for the exclusive cooling of the exhaust gas to be recycled is therefore not necessary. A glow plug ( 21 a) can be arranged in the exhaust line ( 15 ) on the upstream side of the oxidation catalytic converter ( 23 ) in relation to the exhaust gas for heating the fuel supplied by the fuel supply device ( 22 ) into the exhaust line ( 15 ). In this case, the oxidation catalyst can be activated early. In the present invention, the amount of the exhaust gas flowing through the waste heat recovery area ( 26 ) can be adjusted by means of a flow amount adjusting valve ( 29 a), so that the temperature of the heat medium can be prevented from rising excessively.

In bevorzugter Weise ist ein Gaskanal (27a) um den Oxidationskatalysator (23), den Partikelfilter (24) und den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) herum vorgesehen, und ist der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) um den Gaskanal (27a) herum angeordnet, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium im Abwärmerückgewinnungsbereich (26) und dem Abgas im Gaskanal (27a) durchzuführen. Daher kann Wärme wirksam im Abgassystem zurückgewonnen werden. A gas channel ( 27 a) is preferably provided around the oxidation catalyst ( 23 ), the particle filter ( 24 ) and the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ), and the waste heat recovery region ( 26 ) is arranged around the gas channel ( 27 a), to carry out a heat exchange between the heat medium in the waste heat recovery area ( 26 ) and the exhaust gas in the gas duct ( 27 a). Therefore, heat can be effectively recovered in the exhaust system.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind deutlicher aus der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen bei gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen zu ersehen, in denen zeigen: Other objects and advantages of the present invention will be more apparent the following detailed description of preferred embodiments viewed together with the accompanying drawings, in show them:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a first embodiment of the present invention;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Combusters gemäß der ersten Ausführungsform; Fig. 2 is a schematic view of a Combusters according to the first embodiment;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Combusters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a schematic view of a Combusters according to a second embodiment of the present invention;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a third embodiment of the present invention;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a fifth embodiment of the present invention;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a sixth embodiment of the present invention;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to a seventh embodiment of the present invention;

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Combusters gemäß der siebten Ausführungsform; Fig. 9 is a schematic view of a Combusters according to the seventh embodiment;

Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Teils eines Abgassystems eines Wärmemotors für ein Fahrzeug gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 10 is a schematic view of a portion of an exhaust system of a heat engine for a vehicle according to an eighth embodiment of the present invention.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Embodiments of the present invention are described below Described with reference to the accompanying drawings.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Bei der ersten Ausführungsform findet die vorliegende Erfindung typischerweise bei einem Abgassystem für einen Fahrzeugmotor Anwendung, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Motor 10 ist ein Verbrennungsmotor und ist ein Wärmemotor zur Erzeugung von Antriebsenergie. Ein Lader 11 ist ein Kompressor zum Komprimieren von in den Motor 10 einzuführender Luft unter Verwendung des Drucks des Abgases des Motors 10. Ein innerer Kühler 12 dient zur Kühlung der in den Motor 10 einzuführenden Luft, und eine Einlassluft-Heizeinrichtung 13 dient zur Erhitzung in der in den Motor 10 einzuführenden Luft unter Verwendung des Kühlwassers (heißen Wassers) des Motors 10 als Wärmequelle. Ein Schalldämpfer 14 dient zur Reduzierung des Abgasgeräuschs, das durch den Motor 10 verursacht ist. Das Abgas tritt durch den Schalldämpfer 14 hindurch und wird an die atmosphärische Luft abgegeben. Ein Combuster 20 zur Verbrennung von Kraftstoff ist in einer Abgasleitung 15 vorgesehen, die den Schalldämpfer 14 und den Motor 10 verbindet, und bildet einen Teil der Abgasleitung 15. In the first embodiment, the present invention is typically applied to an exhaust system for a vehicle engine as shown in FIG. 1. An engine 10 is an internal combustion engine and is a heat engine for generating drive energy. A supercharger 11 is a compressor for compressing air to be introduced into the engine 10 using the pressure of the exhaust gas of the engine 10 . An inner cooler 12 serves to cool the air to be introduced into the engine 10 , and an intake air heater 13 serves to heat the air to be introduced into the engine 10 using the cooling water (hot water) of the engine 10 as a heat source. A silencer 14 is used to reduce the exhaust noise caused by the engine 10 . The exhaust gas passes through the muffler 14 and is released into the atmospheric air. A combuster 20 for combusting fuel is provided in an exhaust pipe 15 , which connects the muffler 14 and the engine 10 , and forms part of the exhaust pipe 15 .

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist der Combuster 20 eine Verbrennungskammer 21, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung 22, einen Oxidationskatalysator 23, einen Partikelfilter 24, einen Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25, einen Heißwasserwärmetauscher 26 und dergleichen auf. Die Kraftstoffzuführungseinrichtung 22 führt Kraftstoff der Verbrennungskammer 21 zu und spritzt diesen in diese ein, und der eingespritzte Kraftstoff wird in der Verbrennungskammer 21 verbrannt. Der Oxidationskatalysator 23 dient zur Ermöglichung der Oxidation des Verbrennungsgases, das im Combuster 20 strömt, und der Partikelfilter 24 dient zum Einfangen von partikelförmigem Material (PM) und dergleichen, das im Verbrennungsgas, das im Combuster 20 strömt, enthalten ist. Der Stickstoffoxid- Absorptionskatalysator 25 dient zur Absorption von Stickstoffoxiden, die im Verbrennungsgas enthalten sind, das im Combuster 20 strömt, und der Heißwasserwärmetauscher 26 ist eine Verbrennungsgas-Wärmerückgewinnungseinheit zur Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas, das in der Verbrennungskammer 20 strömt, und Kühlwasser, das vom Motor 10 aus strömt. Die Kraftstoffzuführungseinrichtung 22, die Verbrennungskammer 21, der Oxidationskatalysator 23, der Partikelfilter 24, der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 und der Heißwasserwärmetauscher 26 sind in dieser Reihenfolge von der bezogen auf das Verbrennungsgas stromaufwärtigen Seite aus angeordnet. Das Verbrennungsgas, das durch den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 hindurchgetreten ist, strömt in einen Gaskanal 27a ein und wird nach außerhalb des Combusters 20 von einem Abgabeanschluss 27b aus in Richtung zu dem Schalldämpfer 14 hin abgegeben. As shown in FIG. 2, the combuster 20 has a combustion chamber 21 , a fuel supply device 22 , an oxidation catalytic converter 23 , a particle filter 24 , a nitrogen oxide absorption catalytic converter 25 , a hot water heat exchanger 26 and the like. The fuel supply means 22 supplies fuel to the combustion chamber 21 and injects it into this, and the injected fuel is combusted in the combustion chamber 21st The oxidation catalyst 23 serves to enable the combustion gas flowing in the combuster 20 to be oxidized, and the particulate filter 24 serves to trap particulate matter (PM) and the like contained in the combustion gas flowing in the combuster 20 . The nitrogen oxide absorption catalyst 25 serves to absorb nitrogen oxides contained in the combustion gas flowing in the combuster 20 , and the hot water heat exchanger 26 is a combustion gas heat recovery unit for performing heat exchange between the combustion gas flowing in the combustion chamber 20 and cooling water, that flows from the engine 10 . The fuel supply device 22 , the combustion chamber 21 , the oxidation catalyst 23 , the particle filter 24 , the nitrogen oxide absorption catalyst 25 and the hot water heat exchanger 26 are arranged in this order from the upstream side with respect to the combustion gas. The combustion gas which has passed through the nitrogen oxide absorption catalytic converter 25 flows into a gas channel 27 a and is emitted to the outside of the combuster 20 from a discharge connection 27 b in the direction of the muffler 14 .

Der Gaskanal 27a ist so ausgebildet, der er die äußere Umfangsfläche eines Behälters 27 umschließt, der die Verbrennungskammer 21, den Oxidationskatalysator 23, den Partikelfilter 24 und den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 enthält. Ein Kühlwasserkanal 26a des Heißwasserwärmetauschers 26 ist so ausgebildet, der er die äußere Umfangsfläche des Gaskanals 27a umschließt. Das heißt, Hochtemperaturbereiche, wie beispielsweise der Oxidationskatalysator 23 und der Gaskanal 27a, sind durch den Heißwasserwärmetauscher 26 abgedeckt. Rippen (nicht dargestellt) zur Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas und dem Kühlwasser durch Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen diesen sind im Gaskanal 27a ausgebildet. Die Bauteile des Combusters 20, beispielsweise der Behälter 27, sind aus Metall mit hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt. The gas channel 27 a is formed so that it encloses the outer peripheral surface of a container 27 which contains the combustion chamber 21 , the oxidation catalyst 23 , the particle filter 24 and the nitrogen oxide absorption catalyst 25 . A cooling water channel 26 a of the hot water heat exchanger 26 is formed so that it surrounds the outer peripheral surface of the gas channel 27 a. That is, high-temperature areas, such as the oxidation catalytic converter 23 and the gas duct 27 a, are covered by the hot water heat exchanger 26 . Ribs (not shown) to facilitate the exchange of heat between the combustion gas and the cooling water by increasing the contact area between them are formed in the gas channel 27 a. The components of the Combuster 20 , for example the container 27 , are made of metal with high temperature resistance and high corrosion resistance, for example from stainless steel.

Gemäß Fig. 1 dient eine Abgasumwälzleitung (EGR-Leitung) 16 zur Zurückführung bzw. Umwälzung eines Teils des Abgases des Motors 10 in Richtung zu dem Einlassanschluss des Motors 10 hin. Die EGR-Leitung 16 an der Seite des Gasaustritts ist mit der Auslassleitung 15 an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite 15a verbunden. Die EGR-Leitung 16 an der Seite des Lufteinlasses ist mit einer Einlassleitung 17 des Motors 10 an der bezogen auf die Einlassluft stromabwärtigen Seite 17b des Einlassdrosselventils 17a verbunden. Ein EGR-Ventil 18 dient zur Einstellung der Menge des Abgases, die zu dem Einlassanschluss des Motors 10 hin zurückzuführen ist. Der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 wird eingestellt, während der Druck in der EGR-Leitung 16 an der Seite der Einlassluft unter Verwendung des Einlassdrosselventils 17a so herabgesetzt wird, dass er niedriger als an der Seite des Abgases durch Drosselung des Einlassluftstroms ist. According to Fig. 1 is a Abgasumwälzleitung toward serves (EGR passage) 16 for returning and circulating a part of exhaust gas of the engine 10 toward the intake port of the engine 10. The EGR pipe 16 on the gas outlet side is connected to the outlet pipe 15 on the exhaust gas downstream side 15a. The EGR line 16 on the side of the air intake is connected to an intake line 17 of the engine 10 on the downstream side 17 b of the intake throttle valve 17 a with respect to the intake air. An EGR valve 18 is used to adjust the amount of the exhaust gas that is due to the intake port of the engine 10 . The opening degree of the EGR valve 18 is adjusted while the pressure in the EGR line 16 on the side of the intake air is reduced using the intake throttle valve 17 a so that it is lower than on the side of the exhaust gas by throttling the intake air flow.

Eine Pumpe 19 ist am Motor 10 zur Umwälzung des Kühlwassers des Motors 10 mittels der vom Motor 10 erreichten Antriebsenergie angeordnet, und ein Kühler 30 ist zur Kühlung des Kühlwassers im Wege der Durchführung eines Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwasser und Außenluft angeordnet. Ein Thermostatventil 31 ist ein Strömungsmengenregelungsventil zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Kühlwassers des Motors 10, d. h. der Temperatur des Motors 10 in einem vorbestimmten Temperaturbereich, durch Einstellung der Menge des Kühlwassers, das den Kühler 30 im Bypass umgeht. Eine Heizeinrichtung 40 dient zum Erhitzen von in einen Fahrgastraum einzublasender Luft unter Verwendung des Kühlwassers als Wärmequelle. Ein Heißwasserventil 41 dient zur Öffnung und Schließung eines Heißwasserkreises zur Umwälzung des Kühlwassers (heißen Wassers) in die Heizvorrichtung 40 und zur Regelung der Menge des im Heißwasserkreis umlaufenden heißen Wassers. Ein Wassereinlassventil 13a dient zur Öffnung und Schließung des Heißwasserkreises zur Umwälzung des Kühlwassers in die Einlassluft-Heizvorrichtung 13 und zur Regelung der Menge des im Heißwasserkreis umlaufenden heißen Wassers. A pump 19 is arranged on the motor 10 for circulating the cooling water of the motor 10 by means of the driving energy obtained from the motor 10 , and a cooler 30 is arranged for cooling the cooling water by performing heat exchange between the cooling water and outside air. A thermostatic valve 31 is a flow rate control valve for maintaining the temperature of the cooling water of the engine 10 , that is, the temperature of the engine 10 in a predetermined temperature range, by adjusting the amount of the cooling water bypassing the radiator 30 . A heater 40 is used to heat air to be blown into a passenger compartment using the cooling water as a heat source. A hot water valve 41 serves to open and close a hot water circuit for circulating the cooling water (hot water) into the heating device 40 and for regulating the amount of hot water circulating in the hot water circuit. A water inlet valve 13 a is used to open and close the hot water circuit to circulate the cooling water into the inlet air heating device 13 and to regulate the amount of hot water circulating in the hot water circuit.

Als Nächstes werden die Arbeitsweise und Wirkungen des Betriebs des Abgassystems für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffmonoxid, die im Abgas des Motors 10 enthalten sind, werden mit dem Oxidationskatalysator 23 im Combuster 20 oxidiert, um Kohlenstoffdioxid und Stickstoffdioxid zu erzeugen. Eine Oxidationsreaktion wird zwischen dem am Partikelfilter 24 anhaftenden Kohlenstoff und dem Stickstoffdioxid durchgeführt, um Kohlenstoffdioxid und Stickstoffoxid zu erzeugen. Dann wird das erzeugte Stickstoffdioxid im Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25absorbiert. Der Heißwasserwärmetauscher 26 absorbiert Wärme aus dem gesamten Abgas des Motors 10. Daher gewinnt der Heißwasserwärmetauscher 26 in Folge der Verbrennung im Motor 10 erzeugte Wärme und im Oxidationsfilter 23 und Partikelfilter 24 erzeugte Wärme zurück. Da der Heißwasserwärmetauscher 26 Wärme aus dem gesamten Abgas absorbiert, ist die Menge der Rückgewinnung der Abwärme vergrößert. Daher kann verhindert werden, dass die Heizleistung zur Beheizung des Fahrgastraums mittels der Heizvorrichtung 20 ungenügend ist. Next, the operation and effects of the operation of the exhaust system for a vehicle according to the first embodiment will be described. Carbon monoxide and nitrogen monoxide contained in the exhaust gas from the engine 10 are oxidized with the oxidation catalyst 23 in the combuster 20 to generate carbon dioxide and nitrogen dioxide. An oxidation reaction is carried out between the carbon adhering to the particulate filter 24 and the nitrogen dioxide to produce carbon dioxide and nitrogen oxide. Then, the generated nitrogen dioxide is absorbed in the nitrogen oxide absorption catalyst 25 . The hot water heat exchanger 26 absorbs heat from the entire exhaust gas of the engine 10 . Therefore, the hot water heat exchanger 26 recovers heat generated due to the combustion in the engine 10 and heat generated in the oxidation filter 23 and particle filter 24 . Since the hot water heat exchanger 26 absorbs heat from the entire exhaust gas, the amount of waste heat recovery is increased. Therefore, it can be prevented that the heating output for heating the passenger compartment by means of the heating device 20 is insufficient.

Weil das Abgas mittels des Heißwasserwärmetauschers 26 gekühlt wird, wird weiter die Massendichte des Abgases vergrößert. Weiter kann das Abgas mittels des Oxidationskatalysators 23 und des Partikelfilters 24 zu Kohlenstoffdioxid, das eine kleine Menge Kohlenstoff enthält, gereinigt werden. Somit wird eine kleine Menge gekühlten Abgases, die eine große Massendichte aufweist und eine kleine Menge Kohlenstoff enthält, zum Einlassanschluss des Motors 10 über das EGR-Ventil 18 zurückgeführt. Daher kann die Erzeugung von Stickstoffoxid im Motor 10 wirksam eingeschränkt werden, und können die EGR- Wirkungen verbessert werden. Because the exhaust gas is cooled by means of the hot water heat exchanger 26 , the mass density of the exhaust gas is further increased. Furthermore, the exhaust gas can be cleaned by means of the oxidation catalytic converter 23 and the particle filter 24 to carbon dioxide, which contains a small amount of carbon. Thus, a small amount of cooled exhaust gas, which has a large mass density and contains a small amount of carbon, is returned to the intake port of the engine 10 via the EGR valve 18 . Therefore, the generation of nitrogen oxide in the engine 10 can be effectively restricted and the EGR effects can be improved.

Entsprechend ist ein Abgaskühler, beispielsweise ein EGR-Kühler, nicht erforderlich, und kann verhindert werden, dass Kohlenstoff in den Motor 10 eingesaugt wird und an der inneren Fläche des Gaskanals 27a anhaftet, während die Heizleistung der Heizvorrichtung 40 wirksam verbessert werden kann. Hier kühlt der Heißwasserwärmetauscher 26 das Abgas, und hat er die Aufgabe eines EGR-Kühlers, wodurch die Anzahl der Bauteile, die das Fahrzeug-Abgassystem bilden, verringert ist und dessen Herstellungskosten herabgesetzt sind. Accordingly, an exhaust gas cooler, such as an EGR cooler, is not required, and can be prevented that carbon is sucked into the engine 10 and adheres to the inner surface of the gas channel 27 a, while the heating performance of the heater 40 can be effectively improved. Here, the hot water heat exchanger 26 cools the exhaust gas and functions as an EGR cooler, whereby the number of components that make up the vehicle exhaust system is reduced and the manufacturing cost thereof is reduced.

Wenn die Abwärmemenge des Abgases, die oben beschrieben worden ist, die Wärmemenge, die zur Beheizung des Fahrgastraums notwendig ist, nicht gewährleisten kann, wird die Abwärmemenge vergrößert, indem eine mittels der Kraftstoffzuführungseinrichtung 22 zugeführte und in die Verbrennungskammer 21 eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößert wird. Zu diesem Zeitpunkt reagiert der in die Verbrennungskammer 21 eingeführte Kraftstoff mit Sauerstoff, der im Abgas verblieben ist. Weil jedoch die Menge des im Abgas verbliebenen Sauerstoffs klein ist, ist es schwierig, dass der zugeführte Kraftstoff vollständig direkt mit dem im Abgas verbliebenen Sauerstoff reagiert. Bei der ersten Ausführungsform wird jedoch der in die Verbrennungskammer 21 eingeführte Kraftstoff mittels des Oxidationskatalysators 23 oxidiert. Das heißt, der in die Verbrennungskammer 21 eingeführte Kraftstoff wird nicht ausschließlich in der Verbrennungskammer 21, sondern auch im Oxidationskatalysator 23 oxidiert. If the amount of waste heat of the exhaust gas described above cannot provide the amount of heat necessary for heating the passenger compartment, the amount of waste heat is increased by increasing an amount of fuel supplied by the fuel supply device 22 and injected into the combustion chamber 21 . At this time, the fuel introduced into the combustion chamber 21 reacts with oxygen remaining in the exhaust gas. However, because the amount of oxygen remaining in the exhaust gas is small, it is difficult for the supplied fuel to react directly with the oxygen remaining in the exhaust gas. In the first embodiment, however, the fuel introduced into the combustion chamber 21 is oxidized by means of the oxidation catalyst 23 . That is, the introduced into the combustion chamber 21, fuel is oxidized not only in the combustion chamber 21 but also in the oxidation catalyst 23rd

Weil jedoch die Hochtemperaturbereiche, beispielsweise der Oxidationskatalysator 23 und der Gaskanal 27a, mittels des Heißwasserwärmetauschers 26 abgedeckt sind, kann verhindert werden, dass die Hochtemperaturbereiche direkt der Außenluft ausgesetzt sind. Entsprechend kann verhindert werden, der die Hochtemperaturbereiche auf Grund eines Fehlers durch einen Arbeiter berührt werden, totes Laub und dergleichen verbrennen und oxidiert und beschädigt werden. However, because the high temperature areas, for example the oxidation catalytic converter 23 and the gas channel 27 a, are covered by the hot water heat exchanger 26 , the high temperature areas can be prevented from being directly exposed to the outside air. Accordingly, the high temperature areas can be prevented from being touched due to an error by a worker, burning dead leaves and the like, and being oxidized and damaged.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Bei der ersten Ausführungsform wird der Lufteinlassstrom mittels des Einlassdrosselventils 17a gedrosselt, wodurch der Druck in der EGR-Leitung 16 an der Lufteinlassseite so herabgesetzt sind, dass er niedriger als derjenige an der Gasauslassseite ist, und Abgas in die EGR-Leitung 16 zurückgeführt wird. Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform ist anstelle des Einlassdrosselventils 17a ein Auslassdrosselventil 17b in der Abgasleitung 15 an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Combusters 20, insbesondere an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Verbindungsbereichs 15a zwischen der Abgasleitung 15 und der EGR-Leitung 16, vorgesehen. Der Abgasstrom in der Abgasleitung 15 wird mittels des Auslassdrosselventils 17b gedrosselt, wodurch das Abgas in die EGR-Leitung 16 zurückgeführt wird und der Pumpverlust während des Lufteinlassbetriebs verringert wird. Wenn das Abgas im Umlauf geführt bzw. zurückgeführt wird, wird das EGR-Ventil 18 eingestellt, wodurch es durch die Drosselung mittels des Abgasdrosselventils 17b möglich gemacht wird, dass das Abgas in die EGR-Leitung 16 einströmt. In the first embodiment, the air intake flow is throttled by means of the intake throttle valve 17 a, whereby the pressure in the EGR line 16 on the air intake side is reduced to be lower than that on the gas outlet side, and exhaust gas is returned to the EGR line 16 , In the illustrated in Fig. 3 second embodiment, instead of the intake throttle valve 17 a is an exhaust throttle valve 17 b in the exhaust pipe 15 on the relative downstream to the exhaust side of the Combusters 20, in particular on the relative downstream to the exhaust side of the connecting portion 15 a between the Exhaust line 15 and the EGR line 16 are provided. The exhaust gas flow in the exhaust line 15 is throttled by means of the exhaust throttle valve 17 b, as a result of which the exhaust gas is returned to the EGR line 16 and the pumping loss is reduced during the air intake operation. When the exhaust gas is recirculated or recirculated, the EGR valve 18 is set, whereby the throttling by means of the exhaust gas throttle valve 17 b makes it possible for the exhaust gas to flow into the EGR line 16 .

Dritte AusführungsformThird embodiment

Bei der dritten Ausführungsform ist der Combuster 20 in der Abgasleitung 15 an der stromaufwärtigen Seite des Verbindungsbereichs 15a wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform angeordnet. Weiter ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, bei der dritten Ausführungsform ein Drei Wege-Katalysator 23a in der Abgasleitung 15 an der stromabwärtigen Seite des Verbindungsbereichs 15a vorgesehen. Entsprechend wird Wärme aus dem Abgas mittels des Heißwasserwärmetauschers 26 des Combusters 20 wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform zurückgewonnen, und reinigt der Drei-Wege-Katalysator 23a das Abgas durch Verbesserung der Oxidations-Reduktionsreaktion. Auf diese Weise kann bei der dritten Ausführungsform das für ein EGR-System zu verwendende Abgas gekühlt werden, während Abwärme aus dem gesamten Abgas des Motors 10 zurückgewonnen wird. In the third embodiment, the combuster 20 is arranged in the exhaust pipe 15 on the upstream side of the connection region 15 a as in the first and the second embodiment. Furthermore, as shown in FIG. 4, in the third embodiment, a three-way catalytic converter 23 a is provided in the exhaust pipe 15 on the downstream side of the connection region 15 a. Accordingly, heat is recovered from the exhaust gas by means of the hot water heat exchanger 26 of the combustor 20 as in the first and second embodiments, and the three-way catalyst 23 a cleans the exhaust gas by improving the oxidation-reduction reaction. In this way, in the third embodiment, the exhaust gas to be used for an EGR system can be cooled while waste heat is recovered from the entire exhaust gas of the engine 10 .

Vierte AusführungsformFourth embodiment

Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform sind die Verbrennungskammer 21, die Kraftstoffzuführungseinrichtung 22, der Oxidationskatalysator 23, der Partikelfilter 24, der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 und der Heißwasserwärmetauscher 26 im Combuster 20 angeordnet. Bei der vierten Ausführungsform sind jedoch, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die Verbrennungskammer 21, die Kraftstoffzuführungseinrichtung 22, der Oxidationskatalysator 23, der Partikelfilter 24, der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 und der Heißwasserwärmetauscher 26 direkt in der Abgasleitung 15 angeordnet. In the first and second embodiments, the combustion chamber 21 , the fuel supply device 22 , the oxidation catalyst 23 , the particle filter 24 , the nitrogen oxide absorption catalyst 25 and the hot water heat exchanger 26 are arranged in the combuster 20 . In the fourth embodiment, however, as shown in FIG. 5, the combustion chamber 21 , the fuel supply device 22 , the oxidation catalyst 23 , the particle filter 24 , the nitrogen oxide absorption catalyst 25 and the hot water heat exchanger 26 are arranged directly in the exhaust pipe 15 .

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

Bei der fünften Ausführungsform ist, wie in Fig. 6 dargestellt ist, eine Glühkerze 21a als Erhitzungseinrichtung in der Verbrennungskammer 21 des Combusters 20 vorgesehen. Entsprechend können, wenn der Kraftstoff im Motor 10 nicht vollständig verbrannt wird, beispielsweise vor dem Abschluss des Aufwärmens des Motors 10, wenn das Abgas des Motors 10 mittels der Glühkerze 21a erhitzt wird, Kraftstoff und Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist, miteinander reagieren. Daher können der Oxidationskatalysator 23, der Partikelfilter 24 und der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 schnell auf ihre Aktivierungstemperaturen erhitzt werden. Weiter kann sogar dann, wenn der Betrieb des Motors 10 bei kalter Temperatur gestartet wird, Abwärme mittels des Heißwasserwärmetauschers 26 zurückgewonnen werden. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, a glow plug 21 a is provided as a heating device in the combustion chamber 21 of the combustor 20 . Accordingly, if the fuel in the engine 10 is not completely burned, for example before the completion of the warming up of the engine 10 , when the exhaust gas of the engine 10 is heated by the glow plug 21 a, fuel and oxygen contained in the exhaust gas can react with each other , Therefore, the oxidation catalyst 23 , the particulate filter 24, and the nitrogen oxide absorption catalyst 25 can be quickly heated to their activation temperatures. Furthermore, even when the operation of the engine 10 is started at a cold temperature, waste heat can be recovered by the hot water heat exchanger 26 .

Sechste AusführungsformSixth embodiment

Bei den obigen Ausführungsformen reagiert der von der Kraftstoffzuführungseinrichtung 22 aus in die Verbrennungskammer 21 eingeführte Kraftstoff mit Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist. Daher kann, wenn der Betrieb des Motors 10 angehalten ist, der von der Kraftstoffzuführungseinrichtung 22 aus zugeführte Kraftstoff nicht verbrannt werden. Das heißt, wenn der Betrieb des Motors 10 angehalten ist, kann der Combuster 20 nicht betrieben werden. Bei der in Fig. 7 dargestellten sechsten Ausführungsform kann, weil ein Gebläse 28 vorgesehen ist, der Combuster 20 sogar dann betrieben werden, wenn der Motor 10 angehalten ist. Das Gebläse 28 dient zur Zuführung von Luft in die Abgasleitung 15, d. h. in die Verbrennungskammer 21 und in den Oxidationskatalysator 23. In the above embodiments, the fuel introduced into the combustion chamber 21 from the fuel supply device 22 reacts with oxygen contained in the exhaust gas. Therefore, when the operation of the engine 10 is stopped, the fuel supplied from the fuel supply device 22 cannot be burned. That is, when the operation of the engine 10 is stopped, the combuster 20 cannot be operated. In the sixth embodiment shown in FIG. 7, because a blower 28 is provided, the combuster 20 can be operated even when the engine 10 is stopped. The blower 28 serves to supply air into the exhaust gas line 15 , ie into the combustion chamber 21 and into the oxidation catalytic converter 23 .

Wenn der Combuster 20 vor dem Start des Motors 10 in Betrieb steht, können der Oxidationskatalysator 23, der Partikelfilter 24 und der Stickstoffoxid- Absorptionskatalysator 25 auf die Aktivierungstemperaturen vor dem Betrieb des Motors 10 vorab erwärmt werden. If the combuster 20 is in operation before the engine 10 starts, the oxidation catalytic converter 23 , the particle filter 24 and the nitrogen oxide absorption catalytic converter 25 can be preheated to the activation temperatures before the engine 10 is operated.

Siebte AusführungsformSeventh embodiment

Bei der siebten Ausführungsform ist, wie in Fig. 8, 9 dargestellt ist, ein Bypasskreis 29 vorgesehen, und ist ein Strömungsmengeneinstellventil 29a in diesem Bypasskreis 29 vorgesehen. Das Abgas, das durch den Oxidationskatalysator 23, den Partikelfilter 24 und den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator 25 hindurch getreten ist, wird direkt in den Schalldämpfer 14 durch den Bypasskreis 29 hindurch eingeführt, wobei es fast keinen Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser des Motors 10 erfährt. Das Strömungsmengeneinstellventil 29a dient zur Einstellung der Menge des Abgases, das in den Bypasskreis 29 einströmt, wobei es den Heißwasserwärmetauscher 26 im Bypass umgeht. A bypass circuit 29 is in the seventh embodiment, as shown in Fig. 8, 9, provided, and is a flow amount adjusting valve 29 a provided in the bypass circuit 29. The exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst 23 , the particulate filter 24, and the nitrogen oxide absorption catalyst 25 is introduced directly into the muffler 14 through the bypass circuit 29 , whereby there is almost no heat exchange with the cooling water of the engine 10 . The flow rate adjustment valve 29 a is used to adjust the amount of exhaust gas that flows into the bypass circuit 29 , bypassing the hot water heat exchanger 26 in the bypass.

Als Nächstes werden die Arbeitsweise und Wirkungen des Betriebs des Abgassystems für ein Fahrzeug gemäß der siebten Ausführungsform beschrieben. Wenn eine am Motor 10 einwirkende Last vergrößert wird, sodass die Temperatur des Abgases des Motors 10 erhöht wird, beispielsweise bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs, einem Hochfahren des Fahrzeugs an einer Steigung oder dergleichen, wird das Strömungsmengeneinstellventil 29a geöffnet. Daher wird die Abgasmenge, die im Bypasskreis 29 strömt, vergrößert, und wird die Menge der Wärmeabsorption des Heißwasserwärmetauschers 26 verkleinert. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Kühlwasser des Motors 10 auf eine hohe Temperatur erhitzt und frühzeitig verschlechtert wird. Das Kühlwasser enthält ein Frostschutzmittel der Ethylenglykolgruppe, und die Wirkung des Frostschutzmittels wird bei hoher Temperatur verschlechtert. Wenn die Menge der Wärmeabsorption des Heißwasserwärmetauschers 26 vergrößert werden muss, wird die Abgasmenge, die im Bypasskreis 29 strömt, durch Drosselung des Strömungsmengeneinstellventils 29a verkleinert, sodass die Abgasmenge, die in Richtung zu dem Heißwasserwärmetauscher 26 hin strömt, vergrößert wird. Next, the operation and effects of the operation of the exhaust system for a vehicle according to the seventh embodiment will be described. If a load acting on the engine 10 is increased so that the temperature of the exhaust gas of the engine 10 is increased, for example when the vehicle accelerates, the vehicle starts up on an incline or the like, the flow rate adjustment valve 29 a is opened. Therefore, the amount of exhaust gas flowing in the bypass circuit 29 is increased, and the amount of heat absorption of the hot water heat exchanger 26 is decreased. In this way, the cooling water of the engine 10 can be prevented from being heated to a high temperature and deteriorated prematurely. The cooling water contains an antifreeze of the ethylene glycol group, and the effect of the antifreeze is deteriorated at a high temperature. When the amount of heat absorption of the hot water heat exchanger must be increased 26, the amount of exhaust gas flowing in the bypass circuit 29, by throttling the Strömungsmengeneinstellventils 29 a is reduced, so that the amount of exhaust gas that flows toward the hot water heat exchanger 26 down, is increased.

Weil die Abgasmenge, die in der EGR-Leitung 16 strömt, verändert wird, wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 geändert wird, ist es notwendig, dass der Öffnungsgrad des Strömungsmengeneinstellventils 29a in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 geregelt wird. Insbesondere wird, wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 vergrößert wird, während der Öffnungsgrad des Strömungsmengeneinstellventils 29a konstant gehalten wird, die Abgasmenge, die in der EGR-Leitung 16 strömt, vergrößert, und wird die Abgasmenge, die in Richtung zum Heißwasserwärmetauscher 26 strömt, vergrößert. Im Gegensatz hierzu wird, wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 verkleinert wird, während der Öffnungsgrad des Strömungsmengeneinstellventils 29a konstant gehalten wird, die Abgasmenge, die in der EGR- Leitung 16 strömt, verkleinert, und wird die Abgasmenge, die in Richtung zum Heißwasserwärmetauscher 26 strömt, verkleinert. Because the amount of exhaust gas flowing in the EGR line 16 is changed when the opening degree of the EGR valve 18 is changed, it is necessary that the opening degree of the flow rate adjusting valve 29 a is controlled in accordance with the opening degree of the EGR valve 18 , In particular, if the opening degree of the EGR valve 18 is increased while the opening degree of the flow rate adjusting valve 29 a is kept constant, the amount of exhaust gas that flows in the EGR line 16 is increased, and the amount of exhaust gas that is directed toward the hot water heat exchanger 26 flows, enlarged. In contrast, when it is reduced, the opening degree of the EGR valve 18 while the opening degree of Strömungsmengeneinstellventils is a constant held 29, the amount of exhaust gas flowing in the EGR passage 16 decreases, and the amount of exhaust gas to in the direction Hot water heat exchanger 26 flows, reduced.

Achte AusführungsformenEighth embodiments

Bei der achten Ausführungsform ist, wie in Fig. 10 dargestellt ist, eine zweite Abgasleitung 16a vorgesehen, und ist das Abgasdrosselventil 17b in der zweiten Abgasleitung 16a vorgesehen. Die zweite Abgasleitung 16a verbindet die EGR- Leitung 16 und den Bypasskreis 29 an der stromabwärtigen Seite des Strömungsmengeneinstellventils 29a. Entsprechend strömt sogar dann, wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 verkleinert wird bzw. ist, das Abgas in die zweite Abgasleitung 16a, wodurch verhindert wird, dass die Abgasmenge, die in Richtung zum Heißwasserwärmetauscher 26 strömt, verkleinert wird. Daher kann bei der achten Ausführungsform die Menge der Abwärmerückgewinnung aus dem Abgassystem stärker vergrößert werden als bei der siebten Ausführungsform. Weiter kann bei der achten Ausführungsform ein Einlassdrosselventil (das dem Einlassdrosselventil 17a, das in Fig. 1 dargestellt ist, entspricht) an Stelle des Auslassdrosselventils 17b vorgesehen werden. In the eighth embodiment, as shown in FIG. 10, a second exhaust line 16 a is provided, and the exhaust throttle valve 17 b is provided in the second exhaust line 16 a. The second exhaust line 16 a connects the EGR line 16 and the bypass circuit 29 on the downstream side of the flow rate adjustment valve 29 a. Accordingly, even if the opening degree of the EGR valve 18 is reduced, the exhaust gas flows into the second exhaust pipe 16 a, thereby preventing the exhaust gas amount that flows toward the hot water heat exchanger 26 from being reduced. Therefore, in the eighth embodiment, the amount of waste heat recovery from the exhaust system can be increased more than in the seventh embodiment. Further, in the eighth embodiment, an intake throttle valve (which corresponds to the intake throttle valve 17 a shown in FIG. 1) may be provided in place of the exhaust throttle valve 17 b.

Weitere AusführungsformenOther embodiments

Die vorliegende Erfindung kann bei einem anderen Fluid als Wärmemedium Anwendung finden, das im Umlauf in den Heißwasserwärmetauscher 26 geführt wird, ohne auf das Kühlwasser vom Motor 10 bei den obigen Ausführungsformen beschränkt zu sein. Weiter kann die vorliegende Erfindung bei einem Abgassystem für einen anderen Wärmemotor Anwendung finden, ohne auf das Fahrzeug-Abgassystem wie bei den obigen Ausführungsformen beschränkt zu sein. Hierbei ist der Wärmemotor nicht auf einen Verbrennungsmotor beschränkt. The present invention can be applied to a fluid other than a heat medium that is circulated into the hot water heat exchanger 26 without being limited to the cooling water from the engine 10 in the above embodiments. Further, the present invention can be applied to an exhaust system for another heat engine without being limited to the vehicle exhaust system as in the above embodiments. Here, the heat engine is not limited to an internal combustion engine.

Zwar ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden, jedoch ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen der Form und von Details durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung gemäß Definition in den beigefügten Ansprüche zu verlassen. While the present invention is by referring to the above indicated preferred embodiments shown and described has been made, however, for those skilled in the art to make changes the form and details can be done without the scope of To leave the invention as defined in the appended claims.

Claims (12)

1. Abgassystem für einen Wärmemotor (10), umfassend:
eine Abgasleitung (15) zur Führung des Abgases von dem Verbrennungsmotor (10) aus in Richtung zu der atmosphärischen Luft hin;
einen Abwärmerückgewinnungsbereich (26) zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas und zur Übertragung der zurückgewonnenen Wärme an ein Wärmemedium, das im Abwärmerückgewinnungsbereich (26) strömt, wobei der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) in der Abgasleitung (15) angeordnet ist, sodass das im Wesentlichen gesamte Abgas vom Wärmemotor (10) aus durch den Abwärmerückgewinnungsbereich (26) hindurchströmt; und
eine Abgasumwälzleitung (EGR-Leitung) (16), die ein Abgasumwälzsystem zur Umwälzung bzw. Rückführung eines Teils des Abgases in Richtung zu dem Einlassanschluss des Wärmemotors (10) hin bildet, wobei die Abgasumwälzleitung (16) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) angeschlossen ist, um das mittels des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) gekühlte Abgas in Richtung zum Einlassanschluss des Wärmemotors (10) hin zurückzuführen. Exhaust system for a heat engine ( 10 ), comprising:
an exhaust pipe ( 15 ) for guiding the exhaust gas from the internal combustion engine ( 10 ) toward the atmospheric air;
a waste heat recovery area ( 26 ) for recovering heat from the exhaust gas and for transferring the recovered heat to a heat medium flowing in the waste heat recovery area ( 26 ), the waste heat recovery area ( 26 ) being arranged in the exhaust line ( 15 ), so that essentially all of it Exhaust gas from the heat engine ( 10 ) flows through the waste heat recovery area ( 26 ); and
an exhaust gas recirculation line (EGR line) ( 16 ) which forms an exhaust gas recirculation system for recirculating or recirculating a portion of the exhaust gas towards the inlet connection of the heat engine ( 10 ), the exhaust gas recirculation line ( 16 ) on the downstream side with respect to the exhaust gas of the waste heat recovery area ( 26 ) is connected in order to return the exhaust gas cooled by means of the waste heat recovery area ( 26 ) in the direction of the inlet connection of the heat engine ( 10 ). 2. Abgassystem nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) zur Zuführung von Kraftstoff in die Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26); und
einen Oxidationskatalysator (23), der an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) angeordnet ist, zur Erleichterung der Oxidation des Abgases, das in der Abgasleitung (15) strömt, wobei der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) zur Rückgewinnung von Verbrennungswärme des Oxidationskatalysators (21) vorgesehen ist. 2. The exhaust system according to claim 1, further comprising:
a fuel supply device ( 22 ) for supplying fuel into the exhaust pipe ( 15 ) on the upstream side of the waste heat recovery region ( 26 ) with respect to the exhaust gas; and
an oxidation catalytic converter ( 23 ), which is arranged on the downstream side of the fuel supply device ( 22 ) with respect to the exhaust gas, to facilitate the oxidation of the exhaust gas which flows in the exhaust gas line ( 15 ), the waste heat recovery region ( 26 ) for recovering the heat of combustion Oxidation catalyst ( 21 ) is provided. 3. Abgassystem nach Anspruch 2, wobei das zum Einlassanschluss des Wärmemotors (10) durch die Abgasumwälzleitung (16) hindurch zurückzuführende Abgas ausschließlich mittels des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26) gekühlt wird. 3. Exhaust system according to claim 2, wherein the exhaust gas to be returned to the inlet connection of the heat engine ( 10 ) through the exhaust gas recirculation line ( 16 ) is cooled exclusively by means of the waste heat recovery region ( 26 ). 4. Abgassystem nach irgendeinem der Ansprüche 2 und 3, weiter umfassend eine Glühkerze (21a), die in der Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators (23) angeordnet ist, zum Erhitzen des von der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) aus in die Abgasleitung (15) zugeführten Kraftstoffs. 4. Exhaust system according to any one of claims 2 and 3, further comprising a glow plug ( 21 a), which is arranged in the exhaust line ( 15 ) on the upstream of the exhaust gas side of the oxidation catalyst ( 23 ) for heating the fuel supply device ( 22 ) from fuel supplied into the exhaust line ( 15 ). 5. Abgassystem nach irgendeinem der Ansprüche 2-4, weiter umfassend ein Gebläse zum Einblasen von Luft in die Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22). 5. The exhaust system according to any one of claims 2-4, further comprising a fan for blowing air into the exhaust pipe ( 15 ) on the upstream side of the fuel supply device ( 22 ) with respect to the exhaust gas. 6. Abgassystem nach irgendeinem der Ansprüche 2-5, wobei der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) dazu vorgesehen ist, den äußeren Umfang des Oxidationskatalysators (23) zu umschließen. 6. Exhaust system according to any one of claims 2-5, wherein the waste heat recovery region ( 26 ) is provided to enclose the outer periphery of the oxidation catalyst ( 23 ). 7. Abgassystem nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) zur Zuführung von Kraftstoff in die Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Abwärmerückgewinnungsbereichs (26); und
eine Glühkerze (21a), die in der Abgasleitung (15) an der bezogen auf das Abgas stromaufwärtigen Seite des Wärmerückgewinnungsbereichs (26) angeordnet ist, zum Erhitzen des von der Kraftstoffzuführungseinrichtung (22) aus in die Abgasleitung (15) zugeführten Kraftstoffs. 7. The exhaust system of claim 1, further comprising:
a fuel supply device ( 22 ) for supplying fuel into the exhaust pipe ( 15 ) on the upstream side of the waste heat recovery region ( 26 ) with respect to the exhaust gas; and
a glow plug ( 21 a), which is arranged in the exhaust pipe ( 15 ) on the upstream side of the exhaust gas from the heat recovery area ( 26 ) for heating the fuel supplied from the fuel supply device ( 22 ) into the exhaust pipe ( 15 ). 8. Abgassystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend ein Strömungsmengeneinstellventil (29a) zur Einstellung der Menge des Abgases, de durch den Abwärmerückgewinnungsbereich (26) hindurchströmt. 8. Exhaust system according to any one of claims 1 to 7, further comprising a flow adjustment valve ( 29 a) for adjusting the amount of exhaust gas that flows through the waste heat recovery area ( 26 ). 9. Abgassystem nach irgendeinem der Ansprüche 2 und 3, weiter umfassend:
einen Combuster (20) zur Verbrennung von Kraftstoff;
einen Partikelfilter (24) zum Einfangen mindestens von Ruß, der im Abgas enthalten ist; und
einen Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) zur Absorption von Stickstoffoxid, das im Abgas enthalten ist, wobei:
der Combuster (20) eine Verbrennungskammer (21) aufweist, in der der Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführungsvorrichtung (22) aus zugeführt wird, verbrannt wird, und einen Gaskanal (27a), durch den hindurch Verbrennungsgas zur Abgabe nach außerhalb des Combuster (20) strömt;
die Kraftstoffzuführungseinrichtung (22), die Verbrennungskammer (21), der Oxidationskatalysator (23), der Partikelfilter (24) und der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) linear in der Abgasleitung (15) in dieser Reihenfolge von der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite aus angeordnet sind, sodass das Verbrennungsgas des zugeführten Kraftstoffs durch den Oxidationskatalysator (23), den Partikelfilter (24) und den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) in dieser Reihenfolge hindurchtritt;
der Gaskanal (27a) so vorgesehen ist, dass das Verbrennungsgas nach dem Hindurchtritt durch den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) wendet und entlang der äußeren Umfangsflächen des Stickstoffoxid-Absorptionskatalysators (25), des Partikelfilters (24) und des Oxidationskatalysators (23) durch den Gaskanal (27a) strömt; und
der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) dazu vorgesehen ist, das Äußere des Oxidationskatalysators (23), des Partikelfilters (24), der Stickstoffoxid-Absorptionskatalysators (25) und des Gaskanals (27a) abzudecken. 9. The exhaust system of any of claims 2 and 3, further comprising:
a combuster ( 20 ) for burning fuel;
a particulate filter ( 24 ) for trapping at least soot contained in the exhaust gas; and
a nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ) for absorbing nitrogen oxide contained in the exhaust gas, wherein:
the combuster ( 20 ) has a combustion chamber ( 21 ) in which the fuel, which is supplied from the fuel supply device ( 22 ), is burned, and a gas channel ( 27 a), through which combustion gas for delivery to the outside of the combuster ( 20 ) flows;
the fuel supply device ( 22 ), the combustion chamber ( 21 ), the oxidation catalytic converter ( 23 ), the particulate filter ( 24 ) and the nitrogen oxide absorption catalytic converter ( 25 ) linearly in the exhaust pipe ( 15 ) in this order from the downstream side with respect to the exhaust gas are arranged so that the combustion gas of the supplied fuel passes through the oxidation catalyst ( 23 ), the particulate filter ( 24 ) and the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ) in this order;
the gas channel ( 27 a) is provided so that the combustion gas turns after passing through the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ) and along the outer peripheral surfaces of the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ), the particle filter ( 24 ) and the oxidation catalyst ( 23 ) the gas channel ( 27 a) flows; and
the waste heat recovery area ( 26 ) is provided to cover the exterior of the oxidation catalyst ( 23 ), the particle filter ( 24 ), the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ) and the gas channel ( 27 a). 10. Abgassystem nach Anspruch 9, wobei:
der Wärmemotor (10) ein Fahrzeugmotor (10) ist; und
das Wärmemedium, das im Abwärmerückgewinnungsbereich (26) strömt, Motorkühlwasser ist, das zwischen dem Fahrzeugmotor (10) und einer Heizeinrichtung umläuft, die Luft im Fahrgastraum unter Verwendung des Motorkühlwassers als Heizquelle erhitzt. 10. The exhaust system of claim 9, wherein:
the heat engine ( 10 ) is a vehicle engine ( 10 ); and
the heat medium that flows in the waste heat recovery area ( 26 ) is engine cooling water that circulates between the vehicle engine ( 10 ) and a heater that heats air in the passenger compartment using the engine cooling water as a heating source. 11. Abgassystem nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Combuster (20), der in der Abgasleitung (15) derart angeordnet ist, dass das im Wesentlichen gesamte Abgas des Wärmemotors (10) durch den Combuster (20) hindurchtritt, wobei der Combuster (20) eine Verbrennungskammer (21) zur Verbrennung von Kraftstoff aufweist, wobei:
der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) im Combuster (20) vorgesehen ist. 11. The exhaust system according to claim 1, further comprising a combuster ( 20 ) which is arranged in the exhaust line ( 15 ) such that the substantially entire exhaust gas of the heat engine ( 10 ) passes through the combuster ( 20 ), the combuster ( 20 ) has a combustion chamber ( 21 ) for burning fuel, wherein:
the waste heat recovery area ( 26 ) is provided in the combuster ( 20 ). 12. Abgassystem nach Anspruch 11, weiter umfassend
eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung (22) zur Zuführung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer (21);
einen Oxidationskatalysator (23), der im Combuster (20) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite der Kraftstoffzuführungsvorrichtung (22) angeordnet ist, zur Erleichterung bzw. Ermöglichung der Oxidation des Abgases im Combuster (20);
einen Partikelfilter (24), der im Combuster (20) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators (23) vorgesehen ist, zum Einfangen mindestens von Ruß, der im Abgas enthalten ist; und
einen Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25), der im Combuster (20) an der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters (24) angeordnet ist, zur Absorption von Stickstoffoxid, das im Abgas enthalten ist, wobei:
der Combuster (20) einen Gaskanal (27a) an der bezogen auf das Abgas stromabwärtigen Seite des Stickstoffoxid-Absorption Katalysators (25) aufweist; der Gaskanal (27a) um den Oxidationskatalysator (23), den Partikelfilter (24) und den Stickstoffoxid-Absorptionskatalysator (25) herum vorgesehen ist; und
der Abwärmerückgewinnungsbereich (26) um den Gaskanal (27a) herum vorgesehen ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium im Abwärmerückgewinnungsbereich (26) und dem Abgas im Gaskanal (27a) durchzuführen. 12. The exhaust system of claim 11, further comprising
a fuel supply device ( 22 ) for supplying fuel into the combustion chamber ( 21 );
an oxidation catalytic converter ( 23 ), which is arranged in the combuster ( 20 ) on the downstream side of the fuel supply device ( 22 ) with respect to the exhaust gas, in order to facilitate or enable the oxidation of the exhaust gas in the combuster ( 20 );
a particulate filter ( 24 ) provided in the combuster ( 20 ) on the downstream side of the oxidizing catalyst ( 23 ) with respect to the exhaust gas for trapping at least soot contained in the exhaust gas; and
a nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ), which is arranged in the combuster ( 20 ) on the downstream side of the particle filter ( 24 ), for the absorption of nitrogen oxide contained in the exhaust gas, wherein:
the combuster ( 20 ) has a gas channel ( 27 a) on the downstream of the exhaust gas downstream side of the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ); the gas channel ( 27 a) around the oxidation catalyst ( 23 ), the particle filter ( 24 ) and the nitrogen oxide absorption catalyst ( 25 ) is provided; and
the waste heat recovery area ( 26 ) is provided around the gas channel ( 27 a) in order to carry out a heat exchange between the heat medium in the waste heat recovery area ( 26 ) and the exhaust gas in the gas channel ( 27 a).
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