DE112011102672T5 - Abwärmerückgewinnungssystem zum Einfangen von Energie nach Motornachbehandlungssytemen - Google Patents

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Abstract

Die Offenbarung sieht ein Abwärmerückgewinnungs (WHR, Waste Heat Recovery) System mit einem Rankine-Kreislauf-(RC, Rankine Cycle)Untersystem zum Umwandeln von Wärmeenergie eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor, und ein Verbrennungsmotor vor, der das Gleiche umfasst. Das WHR-System umfasst einen Abgas wärmetauscher, der strömungstechnisch an einem Abgasnachbehandlungssystem angeschlossen und ausgebildet ist, Wärme von dem Abgas auf ein Arbeitsfluid des RC-Untersystems zu übertragen. Eine Energieumwandlungsvorrichtung ist strömungstechnisch an dem Abgaswärmetauscher angeschlossen und ausgebildet verdampftes Arbeitsfluid aufzunehmen und die Energie der übertragenen Wärme umzuwandeln. Das WHR-System umfasst ein Steuermodul, welches ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des RC-Untersystems basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/371,784, die am 9. August 2010 eingereicht wurde, welche hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • ERKLÄRUNG BEZÜGLICH BUNDESTAATLICHER GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
  • Diese Erfindung wurde mit staatlicher Unterstützung unter der Bezeichnung „Exhaust Energy Recovery” gemacht, Vertragsnummer DE-FC26-05NT42419 vergeben durch das Institut für Energie (DOE, Department of Energy). Die Regierung hat bestimmte Rechte an der Erfindung.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Abwärmerückgewinnungssystem, und insbesondere eine Abwärmerückgewinnung aus Motorabgas unter Nutzung eines Rankine-Kreislaufs.
  • HINTERGRUND
  • Ein Rankine-Kreislauf (RC, rankine cycle), wie ein organischer Rankine-Kreislauf (ORC, organic rankine cycle), kann einen Teil der Wärmeenergie, der normalerweise verloren gehen würde (Abwärme) einfangen und einen Teil der eingefangenen Wärmeenergie in Energie umwandeln, die nützliche Arbeit leisten kann. Systeme, welche einen RC verwenden, werden manchmal Abwärmerückgewinnungs-(WHR, waste heat recovery)-Systeme genannt. Zum Beispiel kann Wärme von einem Verbrennungsmotorensystem, wie Abgaswärmeenergie oder Abwärme anderer Motorquellen (wie zum Beispiel Motoröl, geladenes Benzin oder Motorblockkühlmäntel) eingefangen werden und in nützliche Energie (zum Beispiel elektrische und/oder mechanische Energie) umgewandelt werden. Auf diese Weise kann ein Teil der Abwärmeenergie zurückgewonnen werden, um die Effizienz eines Systems mit einer oder mehreren Abwärmequellen zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung eines Abwäremrückgewinnungs- (WHR, waste heat recovery) system mit einem Rankine-Kreislauf (RC) Untersystem, um die Wärmeenergie von einem Abgasnachbehandlungssystem effizient wieder einzufangen.
  • In einem Aspekt der Offenbarung, hat das WHR-System ein RC-Untersystem zum Umwandeln von Wärmeenergie eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor und umfasst einen Abgaswärmetauscher, welcher stromabwärts zu einem Abgasnachbehandlungssystem strömungstechnisch angeschlossen ist. Der Abgaswärmetauscher ist ausgebildet, Wärme von dem Abgas auf ein Arbeitsfluid des RC-Untersystems zu übertragen, wobei eine Energieumwandlungsvorrichtung, welche an dem Abgaswärmetauscher strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid, welches die übertragene Wärme besitzt, aufzunehmen und die Energie der übertragenen Wärme umzuwandeln, ein Kondensator, welcher an der Energieumwandlungsvorrichtung strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid aufzunehmen, von welchem die Energie umgewandelt wurde, und eine Pumpe mit einem Einlass, welcher stromabwärts zu und an einem Auslass des Kondensators strömungstechnisch angeschlossen ist, und einem Auslass, welcher stromaufwärts zu und an einem Einlass des Wärmetauschers strömungstechnisch angeschlossen ist, umfasst ist. Die Pumpe ist ausgebildet, Fluid von dem Kondensator zu dem Wärmetauscher zu bringen. Das WHR-System umfasst ferner ein Steuermodul, welches ausgebildet ist, mindestens einen Parameter des RC-Untersystems, basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern.
  • In einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verbrennungsmotor einen Motorblock mit mehreren Zylindern, ein Abgassammelrohr, welches an dem Block strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, einen Durchgang für das Abgas bereitzustellen, welches aus der Verbrennung in den Zylindern entsteht, ein Abgasnachbehandlungssystem, welches an dem Abgassammelrohr strömungstechnisch angeschlossen ist und welches einen Dieseloxidationskatalysator (DOC, diesel oxidation catalyst) und einen Partikelfilter (PF), und ein Abwärmerückgewinnungssystem mit einem Rankine-Kreislauf-(RC)-Untersystem. Das RC-Untersystem umfasst einen Wärmetauscher, welcher stromabwärts zu einem Abgasnachbehandlungssystem strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, Wärme von dem Abgas auf ein Arbeitsfluid des RC-Untersystems zu übertragen, und eine Energieumwandlungsvorrichtung, welche mit dem Abgaswärmetauscher strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid, welches die übertragene Wärme besitzt, aufzunehmen, und die Energie der übertragenen Wärme umzuwandeln. Der Verbrennungsmotor umfasst ein Steuermodul, welches ausgebildet ist, Parameter des RC-Untersystems, basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm eines Abwärmerückgewinnungssystems mit einem RC-Untersystem zum kontrollierbaren Einfangen von Wärmeenergie von einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer verallgemeinerten beispielhaften Ausführungsform.
  • 2 ist ein Diagramm eines Abwärmerückgewinnungssystems mit einem RC-Untersystem zum kontrollierbaren Wiedereinfangen von Wärmeenergie aus einem Abgasnachbehandlungssystem mit einem SRC-Element gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • 3 ist ein Diagramm eines Abwärmerückgewinnungssystems mit einem RC-Untersystem zum kontrollierbaren Einfangen von Wärmeenergie aus einem Abgasnachbehandlungssystem mit einem SCR-Element, wobei das Nachbehandlungssystem mit einem Wärmetauscher eines RC-Untersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform integriert ist.
  • 4A und 4B zeigen Querschnitte eines Wärmetauschers und einer Umleitungsventilanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die 4C und 4D zeigen einen Querschnitt der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung mit einem Wärmetauscher und einer Umleitungsventilanordnung der 4A und 4B. 4C zeigt das Umleitungsventil in einer offenen Stellung. 4D zeigt das Umleitungsventil in einer geschlossenen Stellung.
  • 5 ist ein Diagramm eines Abwärmerückgewinnungssystems mit einem RC-Untersystem mit zwei Wärmetauscherabschnitten, die strömungstechnisch zum kontrollierbaren Einfangen der Wärmeenergie von dem Nachbehandlungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform an ein SCR eines Abgasnachbehandlungssystems angeschlossen sind und dieses von beiden Seiten umgeben.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Aspekte werden im Folgenden in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Die Offenbarung sollte jedoch nicht als auf diese Ausführungsformen beschränkt interpretiert werden. Vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, so dass die Offenbarung genau und vollständig ist und dem Fachmann ihr Umfang vollständig mitgeteilt wird. Beschreibungen von wohl bekannten Funktionen und Anlagen sind zugunsten von Klarheit und Prägnanz nicht vorgesehen.
  • Mit der Beschreibung übereinstimmende Ausführungsformen können die thermische Effizienz eines Motors, insbesondere eines Dieselmotorsystems unter Verwendung der Verbrennungsabgaswärmeenergie und der Wärmeenergie, welche durch ein Abgasnachbehandlungssystem erzeugt wird, erhöhen. Insbesondere verwenden Ausführungsformen eines WHR-Systems ein RC-(zum Beispiel ein ORC)Untersystem zum Übertragen/Umwandeln von Wärme nach mindestens einem Teil des Abgaswärmenachbehandlungssystems des Motors, um einen Teil der Abwärmeenergie des Motors selbst und auch Abwärme von dem Abgasnachbehandlungssystem wiedereinzufangen. Das WHR-System fängt, aufgrund der thermischen Behandlungsstrategie der Motoren mit Nachbehandlungssystemen, Wärmeenergie mit hoher Temperatur ebenso wie normale Wärmeenergie von Abgas ein. Das WHR-System kommuniziert mit der thermischen Behandlungsstrategie des Motors und mit der Motorlast, um die Parameter des RC-Untersystems anzupassen, um die Motoreffizienz und die Nachbehandlungseffizienz zu verbessern und/oder eine Bedingung für die maximale Abwärmerückgewinnung zu optimieren.
  • Das WHR-System kann auf jeden Motor angewendet werden, der ein Nachbehandlungssystem einsetzt, um die Motoreffizienz zu erhöhen. Das System kann auch ein Hybridantriebssystem durch Produktion zusätzlicher elektrischer Leistung, mechanischer Leistung und/oder andere Energieumwandlungsergebnisse (zum Beispiel Wärmeübertragung) zum Verbrauch ergänzen.
  • In einem beispielhaften WHR-System wird ein Teil der Energie, welche dazu benutzt wird, die Temperatur des Abgasstromes, zum Beispiel während der Regeneration des Partikelfilters (PF) (welcher auch als Feinstaub-filter (PM, particulate matter filter) bezeichnet wird) wiedereingefangen, und zum Benutzen auf eine Weise umgewandelt, die eine gesamte Effizienzmetrik eines Systems, welches das WHR-System umfasst, erhöht. Ein PM-Filter, der in einem Dieselmotorsystem verwendet wird, wird als Dieselpartikelfilter (DPF, diesel particulate filter) bezeichnet. Bekanntlich ist die Regeneration eines DPF ein Prozess, der mit dem Abbrennen oder „dem Oxidieren” von Ruß und anderem PM, welcher sich in dem Filter angesammelt hat, einhergeht. Allerdings, da die Diesel Abgastemperaturen oftmals nicht hoch genug sind, den angesammelten PM zu verbrennen, sind verschiede Maßnahmen verwendet worden, um die Abgastemperatur zu erhöhen oder die Oxidationstemperatur zu verringern.
  • Die Erhöhung in der Abgastemperatur kann die Ursache in der thermischen Behandlung des Motorabgases haben, zum Beispiel während der Treibstoffdosierung oder der Änderung von Betriebsparametern des Motors, oder in der Oxidierung der Rußladung in dem Partikelfilter. Zum Beispiel kann Dieseltreibstoff in das Abgas des Motors dosiert (eingespritzt) werden, um die Temperatur zu erhöhen und den PF zu regenerieren, obwohl die Abgastemperaturen auch durch sich ändernde Motorparameter erhöht werden können. Hierin beschriebene Ausführungsformen des WHR-Systems können einen Teil der Abgasenergie des Motors, so wie der Wärme, welche durch Oxidieren des Rußes in dem Filter erzeugt wird, wieder einfangen. Das WHR-System kommuniziert mit dem Motorsteuerungsmodul (ECM, engine control modul), das auch als eine Motorkontrolleinheit (ECU, engine control unit) bezeichnet wird, um die RC-Parameter in vorausschauender Weise anzupassen, um die sich ändernde Wärmebelastung aufgrund des Motorbetriebs und der thermischen Behandlung des Nachbehandlungssystems, wie dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und dem DPF-Filter zu berücksichtigen. Unter normalen Betriebsbedingungen, zum Beispiel, wenn der Motor sich nicht in dem Filterregenerationsmodus befindet, kann das System immer noch Energie von dem Motorabgas mit einer niedrigeren Temperatur zurückgewinnen.
  • 1 ist ein Diagramm eines WHR-Systems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das WHR-System 100 ist strömungstechnisch an ein Abgasnachbehandlungssystem 102 angeschlossen, welches wiederum strömungstechnisch über eine Leitung 103 an einem Abgassammelrohr (EXH. MAN., exhaust manifold) 104 eines Verbrennungsmotors 106 angeschlossen ist. Das Abgas, welches das Abgassammelrohr 104 verlässt, wird einem DOC 108 bereitgestellt, welcher stromaufwärts von und strömungstechnisch mit einem robusten Partikelfilter 110 (RPF, robust particulate filter, oder einer anderen PF-Art, wie zum Beispiel ein DPF) positioniert und angeschlossen ist, obwohl das Nachbehandlungssystem 102 ein oder mehrere andere Nachbehandlungselemente umfassen kann und mehrere Elemente als eine integrierte Vorrichtung bereitgestellt werden können. Der DOC 108 ist stromaufwärts zu dem RPF 101 vorgesehen, um NO zu oxidieren um NO2 zu erzeugen (wobei eine genaue Steuerung erforderlich ist, um das Massenverhältnis von NO/PM in dem Abgas aus dem Motor aufrecht zu erhalten), welches wiederum den PM in dem stromabwärts gerichteten RPF 110 oxidiert. Alternativ kann die Regeneration aktiv durch Erhöhung der Abgastemperatur durch eine Vielzahl von thermischen Behandlungsvorgehensweisen, wie zum Beispiel Motormanagement, einem Kraftstoffbrenner, ohm'schen Heizspulen oder verspätete Kraftstoffeinspritzung (in einen Motorzylinder) erreicht werden. Aktive Systeme können Dieselzugaben spät in dem Verbrennungsprozess nutzen, um sie über den Katalysator zu oxidieren, wobei sie den RPF 110 erhitzen und eingeschlossenen PM oxidieren.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst das WHR-System 100 ein ORC-Untersystem, das thermische Energie des Abgases auf das Arbeitsfluid des ORC überträgt, obwohl auch eine andere Art eines RC-Arbeitsfluids benutzt werden kann. Insbesondere umfasst das Untersystem des WHR-Systems 100 eine Pumpe 112 (zum Beispiel eine Förder- oder Flüssigkeitspumpe), die flüssiges Arbeitsfluid des ORC-Untersystems unter hohem Druck entlang der Leitung 113 zu einem Einlass eines Boilers (Wärmetauscher) 114 bringt. Der Boiler 114 umfasst einen Wärmeaustauschdurchgang, der strömungstechnisch mit dem Abgasnachbehandlungssystem 102 über eine Leitung 105 verbunden ist. Abgase, welche durch den Boiler 114 strömen, übertragen Wärme auf das Arbeitsfluid des ORC-Untersystems. Das Arbeitsfluid des ORC kann ein organisches Arbeitsfluid sein, wie zum Beispiel GenetronTM R-245fa von Honeywell, TherminolTM, Dowtherm J von der Dow Chemical Cooperation, Fluorinol, Tolluol, Dodekan, Isododekan, Methyl-Undekan, Neopentan, Oktan oder Wasser/Methanolgemische, oder Dampf in einer nicht-organischen RC-Ausführungsform. In dem Boiler 114 siedet das Arbeitsfluid und erzeugt Gas mit einem Druck, welches den Boiler 114 verlässt und in die Leitung 115 zu einem Einlass einer Energieumwandlungsvorrichtung 116, wie zum Beispiel einem Hochdruckexpander, (beispielsweise eine Turbine), strömt.
  • Die Energieumwandlungsvorrichtung 116 des ORC-Untersystems des WHR-Systems 100 ist im Stande, zusätzliche Leistung zu produzieren oder Energie zu einer anderen Vorrichtung oder System zu übertragen. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsvorrichtung 116 eine Turbine sein, die sich in Folge des expandierenden Arbeitsfluidgases dreht, um zusätzliche Leistung bereitzustellen, welche in das Motorantriebssystem eingespeist werden kann, um die Motorleistung entweder mechanisch oder elektrisch zu unterstützen (zum Beispiel durch Drehen eines Generators), oder sie kann dazu benutzt werden, elektrische Geräte, elektronische Komponenten oder eine Speicherbatterie (nicht gezeigt) mit Strom zu versorgen. Alternativ kann die Energieumwandlungsvorrichtung benutzt werden, um Energie von einem System zu einem anderen System zu übertragen (zum Beispiel um Wärmeenergie von dem WHR-System 100 auf ein Fluid für ein Heizsystem zu übertragen).
  • Das Arbeitsfluid, welches den Auslass der Energieumwandlungsvorrichtung 116 (zum Beispiel expandierte Gase einer Turbine) verlässt, strömt über eine Leitung 119 zu einem Kondensator 118, wo es gekühlt und kondensiert wird. Der Kondensator wird durch eine Quelle mit niedriger Temperatur (LTS, low temperature source) 120, wie zum Beispiel einem Flüssigkeitskühlkreislauf, welcher einen Kondensatorkühler (nicht gezeigt) und eine Kondensatorkühlpumpe (nicht gezeigt) umfasst, zum Beispiel ein Glycolkühlkreislauf, und/oder direkt mit einem luftgekühltem Wärmetauscher (zum Beispiel über Staudruckluft) gekühlt. Das kondensierte und gekühlte Arbeitsfluid verlässt den Auslass des Kondensators 118 und wird entlang einer Leitung 121 mit niedrigerem Druck zu einer Pumpe 112 geliefert, die den Druck des Arbeitsfluids erhöht, um den RC zu wiederholen. Obwohl nicht gezeigt, kann das ORC-Untersystem des WHR-Systems 100 andere Komponenten, wie zum Beispiel einen Überhitzer, welcher mit einem Boiler 114 bereitgestellt wird, einen Rekuperator, der Wärme von dem Arbeitsfluid von dem Auslass der Energieumwandlungsvorrichtung auf ein Kühlarbeitsfluid zwischen der Pumpe 112 und dem Boiler 114 überträgt, ein oder mehrere Aufnahmen und/oder ein oder mehrere andere Komponenten umfassen.
  • Wieder bezugnehmend auf 1 umfasst das WHR-System 100 ein Steuermodul 160, welches zum Beispiel ein ECU (oder ECM) sein kann, das die Leistungscharakteristik des Motors 106 und anderer Elemente des Abgasnachbehandlungssystems 102 überwacht. Das Steuermodul 160 kann aus einer einzelnen Einheit oder mehreren Steuereinheiten bestehen, die diese Überwachung gemeinsam durchführen und Funktionen des ORC des WHR-Systems 100 steuern. Während 1 das Steuermodul zeigt, welches in dem WHR-System 100 umfasst ist, ist darunter zu verstehen, dass das Steuermodul 160 auch separat von dem System bereitgestellt werden kann und elektrisch mit dem WHR-System 100 über ein oder mehrere Daten und/oder Leistungspfade kommuniziert. Das Steuermodul 160 kann auch Sensoren verwenden, wie zum Beispiel Druck, Temperatur NOx und NH3 Sensoren, um das Abgasnachbehandlungssystem 102 und/oder Komponenten des WHR-Systems 100 zu überwachen und zu bestimmen, ob diese Systems richtig funktionieren.
  • Das Steuermodul 160 kann Steuersignale erzeugen, um zumindest einen Parameter des RC-Untersystems basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorbestimmten thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern. Information kann durch Sensoren, die hierin beschrieben sind, bereitgestellt werden und vielleicht andere Information kann, zum Beispiel in einer Datenbank oder einem Speicher, der in dem Steuermodul 160 integriert oder separat davon ist, gespeichert sein. Beispielhafte Signalpfade zwischen dem Steuermodul 160, den Sensoren und anderen Geräten sind in 1 mit gestrichelten Linien 162–166 abgebildet. Es ist so zu verstehen, dass die gestrichelten Linien 162–166 entweder fest verdrahtete oder drahtlose Kommunikationspfade bezeichnen können.
  • Die Steuereinheit 160 kann einen Prozessor und Module in Form von Software oder Programmen umfassen, die auf für Computer lesbare Medien wie zum Beispiel einem Datenspeicher gespeichert sind, welche durch den Prozessor des Steuermoduls 160 ausführbar sind. In alternativen Ausführungsformen können die Module des Steuermoduls 160 elektronische Schaltkreise zum Durchführen einiger oder aller oder Teile der Prozesse, wobei analoge und/oder digitale Schalttechnik umfasst ist. Die Module können eine Kombination von Software, elektronischen Schaltkreisen und mikroprozessorbasierenden Komponenten aufweisen. Das Steuermodul 160 kann Daten empfangen, die die Leistungscharakteristik des Motors und die Abgaszusammensetzung bezeichnen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Motorlagesensordaten, Geschwindigkeitssensordaten, Abgasmassenstromsensordaten, Kraftstoffverbrauchsdaten, Drucksensordaten, Temperatursensordaten von Stellen überall im Motor 106 und in dem Abgasnachbehandlungssystem 102, Daten bezüglich ein oder mehrerer Elemente des WHR-Systems 100, oder andere Daten. Das Steuermodul 160 kann dann Steuersignale erzeugen und diese Signale ausgeben, um verschiedene Komponenten in dem Motor 106, dem Abgasnachbehandlungssystem 102 und dem WHR-System 100 zu steuern.
  • Das WHR-System 100 kann ein Teil der Wärmeenergie, welche für die thermische Behandlung verwendet wird, wie die Regeneration (wie etwa die Kraftstoffdosierung), zusätzlich zu der normalen Abgaswärmeenergie, die durch den Motor 106 erzeugt wird, wieder einfangen. Da das WHR-System 100 stromabwärts von dem RPF 110 (oder einer anderen Art des PF) vorgesehen ist, kann es einen Teil der Energie der Rußoxidation in dem RPF 110 wieder einfangen. Die Kommunikation zwischen einem oder mehreren Elementen des WHR-Systems 100, zum Beispiel, zwischen dem Steuermodul 160 (zum Beispiel einem ECM und/oder einem anderem Kontrollmodul) und Elementen des WHR-Systems 100, erlaubt dem WHR-System 100 die Rankine-Kreislaufparameter basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie, wie zum Beispiel der regelmäßigen Regeneration des RPF, in welchem Fall das detektierte Ereignis das Ablaufen einer Zeit eines verwendeten Zählers ist, anzupassen. Ein anderes detektierbares Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie (hernach „Nachbehandlungsereignis” bezeichnet) kann die Ankündigung einer Druckdifferenzmessung über den DPF umfassen, welcher einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. Ein anderes detektierbares Nachbehandlungsereignis kann ein Algorithmus zum Vorhersagen einer Rußbelastung sein, welcher bestimmt, dass die Regeneration durchgeführt werden muss und der Steuerung 160 die Ankündigung bereitstellt, dass die Regenerationen erfolgen werden, oder im Gange sind.
  • In einer Ausführungsform kann nach Detektion eines Nachbehandlungsereignisses ein Parameter des RC-Untersystems die Durchflussrate des Arbeitsfluids des ORC-Untersystems vorausschauend während Zuständen mit einer hohen Wärmeeingabe, wie zum Beispiel bei hoher Motorlast, oder während der PF-Regeneration, erhöht werden durch, zum Beispiel, Steuern der Pumpgeschwindigkeit, einen Durchflussbegrenzers, und/oder eine oder mehrere Ventile, um den Durchfluss des Arbeitsfluids in dem ORC-Kreislauf anzupassen, um die erhöhte Wärmeeingabe zu berücksichtigen. Das kann durch ein Steuersystem erreicht werden, welches mit dem ECM (das heißt über ein Steuermodul 160, welches in Verbindung mit dem ECM arbeitet) verbunden ist, durch das ECM selbst, das heißt, wobei das Steuermodul 160 das ECM ist), oder durch ein Steuermodul 160 des ECM.
  • In einem anderen Beispiel kann das WHR-System 100 (und andere Ausführungsformen des WHR-Systems, welche mit der Offenbarung übereinstimmen) Umleitungsfade zwischen und um die Systemkomponenten herum umfassen. Zum Beispiel kann mit einem WHR-System, welches einen Rekuperator umfasst, ein Umleitungsventil bereitgestellt sein, um den Rekuperator vollständig oder bis zu einem gewissen Umfang zu umgehen, wie zum Beispiel in der US-Anmeldung Nr. 12/058,810, eingereicht am 31. März 2008, welches als US-Patentschrift Nr. 7,997,076 am 16. August 2011 publiziert wird, wobei deren gesamter Inhalt hiermit durch die Bezugnahme aufgenommen ist. Nach Detektion eines Nachbehandlungsereignisses kann ein Ventil, welches die Umleitung des Rekuperators steuert, gesteuert werden, um das Arbeitsfluid zu veranlassen, den Betrag der Wärmerückgewinnung zu maximieren. In einer anderen Ausführungsform kann ein Sensor in dem Pfad des Arbeitsfluids bereitgestellt sein, um ein Eintreten eines Nachbehandlungsereignisses zu detektieren. Wie in 1 gezeigt, wird der Temperatursensor 170 in dem Abgasstrompfad stromaufwärts von dem Boiler 114 bereitgestellt. Die Steuerung empfängt ein Signal, welches als Ergebnis der Temperaturdetektion generiert wurde, und überwacht, wenn die Temperatur eine oder mehrere Grenzwerte (zum Beispiel entsprechend der Geschwindigkeit/Last) übersteigt. Wenn die detektierte Temperaturcharakteristik auf ein Nachbehandlungsereignis hinweist, kann die Steuerung die RC-Untersystemparameter in angemessener Weise anpassen, um den Wiederanfang der Abwärme zu erhöhen.
  • 2 ist ein Diagramm eines WHR-Systems 200 entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Die Objekte, welche ähnliche Bezugsnummern wie die Objekte in dem WHR-System 100 der 1 haben, (das heißt solche, die Bezugsnummern aufweisen, die um 100 höher sind als das Objekt der 1), sind oben beschrieben. Wie in 2 gezeigt, umfasst ein Nachbehandlungssystem 202 ein selektives, katalytisches Reduktions-(SCR)Element 211, welches stromabwärts zu und strömungstechnisch mit einem DOC 208 und DPF 210 verbunden ist. Obwohl nicht gezeigt, ist ein Reduktionsmittel-Dosierungssystem, wie zum Beispiel ein Dieselemissionsfluid(DEF)-Dosierungssystem stromaufwärts von dem SCR vorgesehen, um ein Reduktionsmittel wie zum Beispiel wasserfreies NH3, wasserhaltiges NH3 oder ein Ausgangsstoff, der zu NH3 umwandelbar ist, wie zum Beispiel Harnstoff-Amoniak oder Harnstoff, in den Abgasstrom einzugeben. Das Reduktionsmittel-Dosierungssystem kann eine Dosiereinrichtung, eine Dekompressionseinheit, und einen Mixer umfassen. Das Reduktionsmittel wird auf einem Katalysator in dem SCR absorbiert, wobei es üblicherweise die NOx Emissionen in dem Abgasstrom zu Stickstoff und Wasser umwandelt, und im Falle von Harnstoff, auch in Kohlenstoffdioxid.
  • Das behandelte Abgas fließt von dem SCR in das WHR-System 200, welches ein Abgasventil 222, ein Abgaswärmetauscher (zum Beispiel Boiler) 214 umfasst, und kann ein oder mehrere zusätzliche Wärmetauscher 215 umfassen, die Wärme mit anderen Abwärmequellen von dem Motor 106 (zu Beispiel Ladeluft, Motoröl, Wassermäntel, EGR, Kühlflüssigkeit usw.) austauschen. Das WHR-System 200 kann einen Teil der DOC 208 und DPF 210 Energie, welche durch Dosierung des Kraftstoffs und dem Abbrennen des Feinstaubs aus dem DPF 210 entsteht, wiedereinfangen und kann die Abwärme in dem Abgas von einem normalen Motorbetrieb einfangen und verwenden, um die Motorleistung zu unterstützen. In Ausführungsformen, welche ein oder mehrere zusätzliche Wärmetauscher 215 verwenden, können die Abgaswärmetauscher 214 parallel, seriell oder in Kombination von beidem mit anderen Abgaswärmequellen 215 des Motors eingebaut sein.
  • Das Abgasventil 222 ist steuerbar, um zu regulieren, wie viel Abgaswärmeeingabe für das WHR-System 200 verwendet wird. In einer Ausführungsform, kann ein Temperatursensor an dem Auslass und/oder Einlass des Wärmetauschers 214, innerhalb des Wärmetauschers 214, und/oder woanders in dem RC-Untersystem bereitgestellt sein, um eine Temperaturcharakteristik des Arbeitsfluids oder des Wärmetauschers 214 zu erkennen. Das Abgasventil 222 kann Abgas bei Bedarf über den Durchlauf 226 (Leitung) um die Last zu begrenzen, oder um die Überhitzung des Wärmetauschers und/oder des Arbeitsfluids zu verhindern. Zum Beispiel kann das RC-Untersystem oder Abgassystem einen Sensor umfassen, welcher ausgebildet ist, eine Temperatur des RC-Arbeitsfluids oder des Wärmetauschers 214 zu erkennen und eine Signalcharakteristik der erkannten Temperatur des Arbeitsfluids zu erzeugen. Der Sensor kann eine integrierte Vorrichtung oder eine Kombination von Vorrichtungen und Schalttechnik sein. Zum Beispiel kann das Steuermodul 260 oder ein anderes Modul, welches mit dem Steuermodul kommuniziert, eine Vergleichseinrichtung umfassen, die das erkannte Signal mit einem vorgegebenen Wert oder mit Bereichen von Werten vergleicht, und das Abgasventil 222 zwischen einer oder mehreren möglichen entsprechenden Ventilöffnungspositionen steuert. In einer anderen Ausführungsform, kann das Abgasventil 222 mechanisch durch eine Temperaturerkennungsvorrichtung, welche eine mechanische Reaktion auf Temperaturänderung aufweist, steuern. Das Abgasumleitungsventil 222 kann auch basierend auf einem vorausschauendem Plan in Betrieb gesetzt werden, zum Beispiel könnte bei einer bestimmten Motorengeschwindigkeit/-last der Wärmetauscher 214 um einen bestimmten Betrag umgangen werden, basierend auf früherer Kenntnis davon, wenn es aus Gründen der Lastungsbegrenzung erforderlich sein wird (das heißt, ein Vorsteuerungsschema, welches in dem ECU gespeichert ist, auf das durch die Steuereinheit 260 zugegriffen wird, oder woanders in dem Speicher des Motorsystems und durch die Steuereinheit 260 oder die ECU zugänglich).
  • 3 ist ein Diagramm eines WHR-Systems 300 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Wie in 2 sind die Objekte, welche in 3 gezeigt sind und welche ähnliche Nummern haben, wie die Referenznummern der Gegenstände, die oben beschrieben sind (das heißt, die Gegenstände haben Bezugsnummern um 100 oder 200 größer als diese in den 1 und 2), oben beschrieben. Das WHR-System 300 integriert ein Abgaswärmetauscher (zum Beispiel Boiler) 314 eines RC Untersystems mit einem DOC 308, einem DPF 310 und einem SCR 311 eines Nachbehandlungssystems derart, dass sie gemeinsam in einer integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302 zusammengepackt sind.
  • Die Anordnung 302 umfasst auch ein Abgasventil 322, das eine Menge des Abgases steuert, das durch das WHR-System 300 verwendet wird. Das Abgasventil 322 kann durch das Steuermodul 360 gesteuert werden, um eine Menge des Abgases, welches in dem Wärmeabgastauscher 314 strömt, zu steuern, indem es eine oder mehrere Umleitungsströmungspfade 326 (Leitung(en)) verwendet.
  • 4A bis 4D zeigen eine beispielhafte integrierte Nachbehandlung und einen Abgaswärmetauscher, der als die integrierte Nachbehandlungssystemanordnung 302 in einigen Ausführungsformen verwendet werden kann. 4A zeigt einen Querschnitt des Wärmetauscherbereichs der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302, welcher entlang einer Longitudinalachse 410 führt, welcher den Wärmetauscher 314 und eine Ventilanordnung mit einem Ventil 322 und einer Ventilbetätigungseinrichtung 330 umfasst. 4B ist ein Querschnitt der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302, welcher zu einer zu der Longitudinalachse 410 orthogonalen Ebene und durch den Wärmetauscher genommen wurde. Der Wärmetauscherbereich 314 der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302 kann ein Gehäuse 324 umfassen, das den Wärmetauscher 314 einschließt und die Umleitungsstromdurchgänge 326 festlegt. Die stromaufwärts gerichtete Seite des Tauscherbereichs der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302 umfasst eine Ablenkungsanordnung 328, die den Abgasstrom in Richtung des Wärmetauschers 314 führt.
  • Die 4C und 4D zeigen den Betrieb des Abgasventils 322. Mit Bezug auf 4C steuert das Steuermodul 360 die Betätigungseinrichtung 330 um das Abgasventil 322 zu öffnen. Das offene Ventil lässt das Abgas durch den Abgaswärmetauscher 314 strömen, wie durch die von dem Nachbehandlungsbereich der integrierten Nachbehandlungssystemanordnung 302 wegerichteten Pfeile gezeigt. In 4D, mit dem Abgasventil in der geschlossenen Position, wird das Abgas gezwungen um den Wärmetauscher 314 herum und durch die Durchgänge 326 zu strömen, wobei es den Wärmetauscher 314 auf diese Weise umgeht.
  • 5 ist ein Diagramm eines WHR-Systems 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Wie mit den 1 bis 3, sind die Objekte, welche in 5 gezeigt sind und welche ähnliche Nummern haben, wie die Referenznummern der Gegenstände, die oben beschrieben sind (das heißt, die Objekte haben eine Referenznummer um 100, 200 oder 400 größer als solche, welche in den 1 bis 4 gezeigt sind), oben beschrieben. Das WHR-System 500 umfasst eine integrierte Nachbehandlungs-/Abgaswärmetauscher/Ventilsystemanordnung 502, welche einen ersten Abgaswärmetauscher 514a stromabwärts von dem DOC 508 und DPF 510, ein erstes Ventil 520a stromabwärts von dem ersten Wärmetauscher 514a, ein SCR 511 stromabwärts von dem ersten Abgasventil 522a und ein zweites Abgasventil 522b stromabwärts von dem zweiten Abgaswärmetauscher 514b aufweist. Der Pfad des Arbeitsfluids des WHR-Systems 500 führt durch den zweiten Wärmetauscher 514b bevor es durch den ersten Abgaswärmetauscher 514a zirkuliert. Das erste Abgasventil 522a umfasst einen steuerbaren Umleitungsströmungsweg 526a zwischen dem DTF 510 und dem ersten Abgasventil 522a, und das zweite Abgasventil 522b umfasst einen steuerbaren Umleitungsströmungsweg zwischen dem SCR 511 und dem zweiten Abgasventil 522b. Das erste Abgasventil 522a und das zweite Abgasventil 522b weisen je eine Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) auf, die über das Steuermodul 560 steuerbar ist, um eine Menge des Abgasstromes durch den jeweiligen Abgaswärmetauscher 514a und 514b unabhängig zu steuern.
  • Das WHR 500 integriert einen Wärmetauscher 514a stromaufwärts von dem SCR Katalysator 511, um eine Temperaturregulation des SCR Systems durchzuführen, um seine Betriebseigenschaften und seine Langlebigkeit zu optimieren. In einigen Ausführungsformen sind Temperatursensoren in dem Pfad des Abgases an einer oder mehreren Positionen entlang des Nachbehandlungssystems bereitgestellt, zum Beispiel vor, nach und/oder innerhalb von einem oder mehreren der DOC 508, DPF 510 und SCR 511 Nachbehandlungsvorrichtungen. Das Steuermodul 560 überwacht die Abgastemperatur und wenn die Abgase eine höhere Temperatur als gewünscht oder für den SCR Katalysator erlaubt aufweisen, wird der Wärmetauscher 514 benutzt, um Abgaswärme zu beseitigen. Wenn die Abgase eine gewünschte oder vorgegebene Temperatur oder eine Temperatur darunter haben, kann der erste Wärmetauscher 514a mit dem Abgasventil 522a umgangen werden, um die Wärmeübertragung von dem Abgas zu dem ersten Wärmetauscher 514a zu verhindern. Der zweite Wärmetauscher 514b wird stromabwärts von dem SCR Katalysator 511 verwendet, um die Abwärmeeingabe nach dem SCR Katalysator 511 einzufangen ohne Auswirkungen auf die SCR Katalysatortemperatur zu haben. Das Abgasventil 522b ist stromabwärts des Wärmetauschers 514b, um die Wärmeeingabe in das ORC Untersystem des WHR-Systems 500 zu regulieren. Der erste und zweite Abgaswärmetauscher 514a und 514b können einen Aufbau, ähnlich zu dem intergierten Aufbau, welche in den 4A bis 4D gezeigt wird, haben, oder ein anderes Umgehungsdesign verwenden.
  • Daher umfassen Ausführungsformen, welche mit der Offenbarung übereinstimmen, ein Steuermodul des WHR-Systems, welches ausgebildet ist, die Elemente des RC-Systems zu steuern, um zumindest einen RC-Parameter des WHR-Systems, basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern. Diese Parameter können, sind aber nicht darauf beschränkt, die Steuerung der Temperatur der verschiedenen Systemelemente, die Steuerung einer Menge eines Abgasstromes durch den Wärmetauscher und/oder den RC Arbeitsfluidstrom über Steuerung der Ventile (zum Beispiel Abgasventile 222, 322, 522a, 522b) und/oder die Steuerung der Durchflussrate des Arbeitsfluids (zum Beispiel durch eine drehzahlvariable Pumpe 112, 212, 312 und 512, oder durch einen Durchflussbegrenzer) umfassen, ohne die thermische Behandlung des Nachbehandlungssystems negativ zu beeinträchtigen oder diese zu unterstützen. Das Steuermodul (zum Beispiel Steuermodul 160, 260, 360 und 560) kann Steuerdatensignale den Elementen des WHR-Systems (zum Beispiel WHR-System 100, 200, 300 und 500) entsprechend der Motorgeschwindigkeit/Last oder einer anderen thermischen Behandlungsstrategievariable bereitstellen, um direkt die Parameter des RC-Untersystems zu steuern, wie zum Beispiel in den Fall, in dem das Steuermodul ein ECM/ECU ist. Alternativ, kann das Steuermodul Datensignale von einem ECM/ECU empfangen und RC-Parameter basierend auf den empfangenen ECM/ECU Datensignalen steuern.
  • Andere Ausführungsformen eines WHR-Systems können andere Abwärmequellen umfassen, um die Leistungsrückgewinnung zu erhöhen, wobei Wärme von Öl des Verbrennungsmotors und/oder die Verwendung eines Rekuperatorwärmetauschers in dem Arbeitsfluidpfad von der Energieumwandlungsvorrichtung (zum Beispiel Turbine) zu dem Kondensator des RC Untersystems umfasst ist, um die thermische Effizienz des Kreislaufs, und im Pfad von der Fluidpumpe zu dem Abgaswärmetauscher (zum Beispiel Boiler) zu erhöhen.
  • Obwohl eine begrenzte Anzahl von beispielhaften Ausführungsformen hierin beschrieben ist, kann ein Fachmann leicht erkennen, dass es Möglichkeiten, Änderungen und Modifikationen zu jeder dieser Ausführungsformen geben kann und solche Variationen innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen würden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7997076 [0027]

Claims (14)

  1. Abwärmerückgewinnungssystem mit einem Rankine-Kreislauf-(RC)-Untersystem zum Umwandeln von Wärmeenergie eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor, aufweisend: – einen Abgaswärmetauscher, welcher stromabwärts zu einem Abgasnachbehandlungssystem strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Abgaswärmetauscher ausgebildet ist, Wärme von dem Abgas auf ein Arbeitsfluid des RC-Untersystems zu übertragen; – einer Energieumwandlungsvorrichtung, welche an dem Abgaswärmetauscher strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid, welches die übertragenen Wärme besitzt, aufzunehmen und die Energie der übertragenen Wärme umzuwandeln; – einem Kondensator, welcher an der Energieumwandlungsvorrichtung strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid aufzunehmen, von welchem die Energie umgewandelt wurde; – einer Pumpe mit einem Einlass, welcher stromabwärts zu und an einem Auslass des Kondensators strömungstechnisch angeschlossen ist und einem Aus- lass, welcher stromaufwärts zu und an einem Einlass des Wärmetauschers strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei die Pumpe ausgebildet ist, Fluid von dem Kondensator zu dem Wärmetauscher zu bringen; und – einem Steuermodul, welches ausgebildet ist, mindestens einen Parameter des RC-Untersystems basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern.
  2. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, wobei das Abgasnachbehandlungsuntersystem einen Partikelfilter aufweist, und die vorgegebene thermische Behandlungsstrategie eine Strategie zum Regenerieren des Partikelfilters umfasst.
  3. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, wobei das Abgasnachbehandlungsuntersystem ein selektives katalytisches Reduktionselement (SCR) umfasst, und die Steuerung des mindestens einen Parameters des RC-Untersystems eine Regulierung eines Betrages des Abgases, welches durch den Abgaswärmetauscher fließt, umfasst.
  4. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, ferner mit: einem Sensor, welcher ausgebildet ist, eine Temperatur des Arbeitsfluids zu erkennen und eine Signalcharakteristik der erkannten Temperatur des Arbeitsfluids zu erstellen; und einem Umleitungsventil, ausgebildet, eine Umleitung für den Abgasströmungsweg, welche den Wärmetauscher umleitet, bereitzustellen und parallel zu dem Strömungsweg des Abgases durch den Wärmetauscher, wobei das Steuermodul ausgebildet ist, das Umleitungsventil zu steuern, um Abgas basierend auf dem erstellten Signal umzuleiten.
  5. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, wobei das Nachbehandlungssystem ein Partikelfilter (PF) und ein selektives katalytisches Reduktionselement (SCR) aufweist und der Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscherabschnitt, welcher stromabwärts zu dem PF und stromaufwärts zu dem SCR positioniert ist, und einen zweiten Wärmetauscherabschnitt, welcher stromabwärts zu dem SCR positioniert ist, umfasst, wobei der erste und zweite Wärmetauscherabschnitt ein Umleitungssventil umfasst, welches ausgebildet ist, eine Umleitung für den Abgasströmungsweg bereitzustellen, welche den Wärmetauscherabschnitt umleitet und parallel zu einem Abgasströmungsweg durch den Wärmetauscherabschnitt verläuft.
  6. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 5, ferner mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, eine charakteristische Temperatur des Abgasstromes zu erkennen und ein die erkannte Temperaturcharakteristik des Abgases bezeichnendes Signal zu erstellen, wobei, wenn die Temperatur unter einem vorgegebenen Grenzwert ist, die Steuerung die Umleitungsventile steuert, um mehr Abgasstrom in dem zweiten Wärmetauscherabschnitt verglichen mit dem im ersten Wärmetauscherabschnitt bereitzustellen.
  7. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine gesteuerte Parameter des RC Untersystems eine Steuerung einer Durchflussmenge des Arbeitsfluids umfasst.
  8. Verbrennungsmotorsystem mit: – einem Motorblock mit mehreren Zylindern; – einem Abgassammelrohr, welches an dem Block strömungstechnisch angeschlossen und ausgebildet ist, einen Durchgang für das Abgas bereitzustellen, welches aus der Verbrennung in den Zylindern entsteht; – einem Abgasnachbehandlungssystem, welches an dem Abgassammelrohr strömungstechnisch angeschlossen ist und welches einen Dieseloxydationskatalysator (DOC) und einen Partikelfilter (PF) umfasst; – einem Abwärmerückgewinnungssystem, mit – einem Rankine-Kreislauf-(RC)-Untersystem, wobei das Untersystem einen Wärmetauscher umfasst, welcher stromabwärts zu einem Abgasnachbehandlungssystem Fluid gekoppelt ist, wobei der Abgaswärmetauscher ausgebildet ist, Wärme von dem Abgas auf ein Arbeitsfluid des RC-Untersystems zu übertragen, – und einer Energieumwandlungsvorrichtung, welche mit dem Abgaswärmetauscher Fluid gekoppelt und ausgebildet ist, das Arbeitsfluid, welches die übertragene Wärme besitzt, aufzunehmen und die Energie der übertragenen Wärme umzuwandeln; und – einem Steuermodul, welches ausgebildet ist, Parameter des RC-Untersystems basierend auf einem detektierten Nachbehandlungsereignis einer vorgegebenen thermischen Behandlungsstrategie des Nachbehandlungssystems zu steuern.
  9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei das Abgasnachbehandlungssystem und der Wärmetauscher eine integrierte Baugruppe aufweist.
  10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei die integrierte Baugruppe ferner aufweist: – mindestens einen Umleitungskanal, ausgebildet, eine Umleitung für den Abgasströmungsweg bereitzustellen, welcher den Wärmetauscher umgeht und parallel zu dem Abgasströmungsweg durch den Wärmetauscher ist, und – ein Ventil, ausgebildet, einen Betrag des Abgasstroms durch den zumindest einen Umleitungskanal basierend auf der Steuerung mindestens eines Parameters des RC-Untersystems zu steuern.
  11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, wobei das Abgasnachbehandlungssystem ferner ein selektives katalytisches Reduktionselement (SCR) umfasst.
  12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei der Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscherabschnitt, welcher stromabwärts zu dem DOC und dem PF und stromaufwärts zu dem SCR positioniert ist, und einen zweiten Wärmetauscherabschnitt, welcher stromabwärts zu dem SCR positioniert ist, umfasst, wobei der erste und der zweite Wärmetauscherabschnitt ein Umleitungsventil umfasst, welches ausgebildet ist, eine Umleitung für den Abgasströmungsweg bereitzustellen, welche den Wärmetauscherabschnitt umgeht und parallel zu einem Abgasströmungsweg durch den Wärmetauscherabschnitt verläuft.
  13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, ferner mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, eine charakteristische Temperatur des Abgasstromes zu erkennen und ein die erkannte Temperaturcharakteristik des Abgases bezeichnendes Signal zu erstellen, wobei, wenn die Temperatur unter einem vorgegebenen Grenzwert ist, die Steuerung die Umleitungsventile steuert, um in dem zweiten Wärmetauscherabschnitt mehr Abgasstrom verglichen mit dem im ersten Wärmetauscherabschnitt bereitzustellen.
  14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine gesteuerte Parameter des RC-Untersystems eine Steuerung einer Durchflussmenge des Arbeitsfluids umfasst.
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