JP7449445B2 - 自動車用の内燃機関及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の自動車用の内燃機関に関する。更に、本発明は、自動車に関する。

特許文献１には、内燃エンジンと、未燃焼ガスを内燃エンジンに供給するための未燃焼ガス管と、排気ガスを内燃エンジンから排出するための排気管と、排気管に組み込まれた少なくとも１つの排気ガス後処理装置と、を備えた内燃機関が開示されている。内燃機関は、更に、未燃焼ガス管又は排気管に組み込まれた、電動駆動可能なコンプレッサと、排気ガス後処理装置の上流側に接続された又は排気ガス後処理装置に組み込まれた、排気ガス後処理装置を流通するガスを加熱するための加熱装置と、を含む。内燃機関は、制御装置を有し、制御装置は、内燃エンジンの非動作時、内燃機関のコンポーネントの温度が規定の限界値を下回る場合、制御装置が必要に応じてコンプレッサを加熱装置と共に同時に駆動するように形成されている。

更に、特許文献２には、内燃エンジン、特に自動車の内燃エンジンの燃焼排気ガスを排出及び浄化するための排気ガス装置の事前コンディショニングのための方法が開示されており、排気ガス装置内では発熱素子によって空気が加熱される。ブロワによって、排気ガス装置内では、加熱された空気を用いて熱風フローが形成され、排気ガス装置の第１の触媒は、熱風フローによって最低動作温度に加熱される。最後に、特許文献３によれば、自動車用の内燃機関は、これを通じて排気ガスが流れ得る排気ガス系統と、その中に配置された排気ガスを後処理するための少なくとも１つの排気ガス後処理要素と、を備える内燃機関が公知であるとされている。
更に、特許文献４から公知のエンジンシステムは、シリンダブロックと、シリンダブロックに給気を供給するための給気ダクトと、シリンダブロックからの排気ガスがそれを通して流れる排気ダクトと、排気ダクトに配置されたタービン及び給気ダクトに配置されたコンプレッサを有する排気ガスターボチャージャとを有する。

ＤＥ １０ ２０１７ ２１３ ００４ Ａ１ ＤＥ １０ ２０１８ １２９ ９５５ Ａ１ ＤＥ １０ ２０１８ ００３ ９６１ Ａ１ ＥＰ ３ ０２０ ９３９ Ａ１

本発明の課題は、排気ガス後処理装置の加熱を特に有利にかつ特に迅速に行うことができるような、内燃機関及び自動車を作製することである。

本課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する内燃機関及び請求項１０の特徴を有する自動車によって解決される。本発明の好適な態様を備えた有利な実施形態は、その他の請求項に記載されている。

本発明の第１の態様は、自動車用の内燃機関に関し、その自動車は、内燃機関の出力軸を介して内燃機関によって駆動可能である。内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室と、空気が流通可能な吸気管と、を有し、吸気管を経由して燃焼室に空気を供給することができる。更に、内燃機関は、燃焼室からの排気ガスが流通可能な排気管を含み、排気管には、排気ガスの後処理のために排気ガス後処理装置が配置されている。加えて、排気管には、排気管を流通するガスを加熱するために、排気ガス後処理装置の上流側に少なくとも１つの発熱素子が配置されている。内燃機関は、電動アシスト型排気ガスターボチャージャを含み、排気ガスターボチャージャは、吸気管を流通する空気を圧縮するために、吸気管に配置されたコンプレッサホイールを第１のインペラとして有する。加えて、電動アシスト型排気ガスターボチャージャは、第２のインペラとして、排気管に配置されかつ排気ガスによって駆動可能なタービンホイールと、電気機械と、を有する。電気機械を使用して、加熱モードにおいて、排気ガス後処理装置を加熱するために、２つのインペラのうちの少なくとも１つを駆動することができ、これによって、加熱モードにおいて、加熱モード中、燃焼室内での燃焼プロセスは行われず、かつ出力軸は静止しており、少なくとも１つのインペラを使用して、排気管に空気を加熱媒体として搬送することができる。加熱媒体は、加熱モードにおいて、排気ガス後処理装置を加熱するために、発熱素子を使用して加熱される。したがって、例えば、加熱媒体は、発熱素子を使用して加熱又は加温することができる当該ガス又はある種のガスである。

排気ガス後処理装置を、特に有利にかつ特に迅速に加熱し得るようにするため、内燃機関は、排気ガスターボチャージャ内を延び、これを通じて加熱媒体が流れ得る少なくとも１つの配管要素を有する。配管要素により、加熱媒体の少なくとも一部を、排気ガスターボチャージャを通して吸気管から排気管へ案内可能である。好適には、配管要素の少なくとも半分超、特に配管要素全体が、排気ガスターボチャージャ内を延びる。例えば、配管要素は、その一端が、特に排気ガスターボチャージャ内で、第１の接続箇所で吸気管に流体的に接続され、その他端は、特に排気ガスターボチャージャ内で、第２の接続箇所で排気管に流体的に接続される。好適には、配管要素全体が、第１の接続箇所から第２の接続箇所まで排気ガスターボチャージャ内に連続的に延在する。

自動車は、好適には自動車両として、特に乗用車として形成されている。内燃機関は、往復ピストンエンジンとして形成されていてもよく、燃焼室を含むエンジンブロックを有してもよい。吸気管を経由して流体、典型的には空気が、燃焼室に流入する。点火モードにおいて、燃焼室内で燃焼プロセスが開始される。各燃焼プロセスにおいて、燃料空気混合気が燃焼され、これによって、内燃機関の排気ガスが発生する。燃料空気混合気は、吸気管を流通する上記の空気及び特に液体燃料を含み、液体燃料は、燃焼室に取り込まれ、特に直接噴射される。

特に排気ガス系統とも称される場合もある排気管では、排気ガス後処理装置は、排気ガスの後処理のために配置されている。換言すれば、排気ガス後処理装置は、特に少なくとも１つの触媒及び／又は、例えば、微粒子フィルタのような少なくとも１つのフィルタを使用して排気ガス浄化を行う。触媒を使用して、排気ガス中に存在する、例えば、一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素及び／又は未燃焼の炭化水素のような有害物質は、少なくとも１つの化学反応を使用して、無害な物質に変換される。したがって、触媒は、三元触媒として形成されていてもよい。触媒とは、特に化学反応の活性化エネルギーを著しく低減し、これにより化学反応の反応速度が急速に進行する構成要素と理解される。活性化エネルギーは、特に化学反応の開始時に必要とされるエネルギー量である。反応速度は、特に化学反応が進行する速度である。特にガスフロー又は液体フローから固体を留めておく構成要素をフィルタと称する。これによって、特に微粒子又は煤と称する固体物質又は有害物質を排気ガスからろ過することができる。

特に内燃機関の排気ガスの良好な浄化を可能にするには、排気ガス後処理装置、特に触媒が最低温度を有することが有利であり、最低温度は、特に変換温度又はライトオフ温度又は開始温度と称する場合がある。そのために、特に冷間始動では、排気ガス後処理装置の加熱が必要である。冷間始動とは、内燃機関の温度が周辺温度とほぼ一致する、特に内燃機関の運転開始、スタート、始動又は作動と理解される。内燃機関のスタートでは、内燃機関は、燃焼室内で燃焼プロセスが行われず、かつ出力軸が静止している停止エンジンとも称する状態から、特に点火モードとも称する作動状態に至る。冷間始動後、排気ガス後処理装置は、排気ガスを使用して加熱される。特に内燃エンジンと電動運転とが組み合わせられた車両の場合、排気ガスの質量流量が多くの作動状態で極めてわずかである又は存在しないことがあるため、排気ガスによる排気管の加熱又は保温は、特に困難である。特に自動車の電動走行を電動運転と称し、電動走行では、自動車は、少なくとも部分的に電気機械によって駆動される。

排気管で排気ガス後処理装置の上流側に配置された発熱素子は、特に冷間始動後、排気ガス後処理装置の加熱を加速することができる。発熱素子は、発熱素子を流通する又は発熱素子の周囲を流れるガス、例えば、排気ガスを加熱するように形成されている。ガスは、内燃機関の通常モードにおいて及び／又は冷間始動中は、排気ガスである。通常モードとは異なる内燃機関の加熱モードにおいて、ガスは、空気であり、空気は、発熱素子を使用して加熱されて、排気ガス後処理装置を加温又は加熱する加熱媒体として利用される。

排気ガス後処理装置の特に有利で迅速な加熱を可能とするために、本発明の配管要素が設けられ、配管要素は少なくとも優勢に又は完全に排気ガスターボチャージャ内を延び、これを通じて加熱媒体が流れ得る。加熱モードでは、加熱媒体の少なくとも一部を吸気管から排気ガスターボチャージャを通じて配管要素に案内可能であり、内燃機関の１つの燃焼室又は複数の燃焼室全てを迂回して、排気管及び発熱素子へと入る。加熱媒体は、例えば、電動又は電動アシスト型排気ガスターボチャージャを使用して、吸気管から排気管、発熱素子へと搬送される。この場合、２つの回転するインペラの内少なくとも１つは、電気エネルギーを使用して電気機械により駆動され、電気エネルギーは特に車載ネットワークと称され得る電源装置システムから得られ得る。したがって、加熱媒体は、吸気管から排気管、発熱素子へと、特にエンジンが動作しない場合に運ばれ得る。結果として、排気ガス後処理装置は特に優れて加熱され得る。したがて、排気ガス後処理装置を、特にエンジンが動作していない場合にコンディショニングすることが可能である。その結果、内燃機関が排出する汚染物質は、特に冷間起動後、特に少なくなる。

本発明の１つの実施形態では、バルブ要素が配管要素に配置され、それによって、配管要素を通じて流れる加熱媒体の量が調整され得る。この目的のために、バルブ要素は、制御装置に接続可能であり、それは特に制御部材と称することができ、例えば、制御ユニットにより代表される、又は制御ユニットと称される。配管要素は、バルブ要素により部分的にのみ又は完全に閉じられ得る。

更なる実施形態では、吸気管に配管要素が流体的に接続される第１の接続箇所が、コンプレッサホイールの上流側又は下流側に配置される。配管要素が流体的に排気管に接続される第２の接続箇所は、代替的に又は付加的にタービンホイールの上流側又は下流側に配置され、第１の接続箇所は第２の接続箇所の上流側に位置する。第１の接続箇所及び第２の接続箇所は、排気ガスターボチャージャの内部又は外部に配置され得る。吸気管を通じて流れる加熱媒体の少なくとも一部は、第１の接続箇所で分岐され、配管要素を使用して排気ガスターボチャージャを通して第２の接続箇所に案内可能とされ、かつ第２の接続箇所から排気管に導入可能とされる。

本発明の更なる実施形態では、内燃機関は、タービンホイールの下流側、特に排気ガス後処理装置の下流側に配置された分岐箇所で排気管に流体的に接続される排気ガス再循環ラインを有する。加えて、排気ガス再循環ラインは導入箇所で吸気管に流体的に接続される。導入箇所は、コンプレッサホイールの上流側又は下流側の吸気管に配置され得る。排気ガス再循環ラインにより、分岐箇所からの排気ガスの少なくとも一部が、排気管から分岐され、排気ガス再循環ラインに導入可能とされる。排気ガス再循環ラインに導入された排気ガスは、排気ガス再循環ラインを流通可能であり、排気ガス再循環ラインにより導入箇所に案内され、導入箇所で、特に低圧排気再循環とも称され得る吸気管に導入される。これにより、排気ガスは燃焼室に案内可能とされる。燃焼プロセス開始前に燃焼室内に既に存在する排気ガスの割合は、燃焼プロセスの間に形成され得る汚染物質を特に低く保ち得る。これは、一酸化窒素又は特に二酸化窒素であってもよく、その両者は特に窒素酸化物と一般に称する。加熱モードでは、例えば、加熱媒体の少なくとも一部が、分岐箇所から導入箇所に案内可能とされ、導入箇所から吸気管に導入可能とされる。結果として、発熱素子により加熱された加熱媒体の少なくとも一部が、発熱素子及び排気ガス後処理装置を通じて流れた後に配管要素を経て排気ガス後処理装置に戻されることができ、これにより再循環回路を形成する。このようにして、排気ガス後処理装置だけでなく、吸気管及び排気管のその他の部品も加熱される。結果として、排気ガス後処理装置と、排気ガス後処理装置を取り巻く排気管の部品との間の温度勾配は特に低く、すなわち排気ガス後処理装置から排気管の周囲部品へ発散される熱は特に少ない。言い換えると、排気ガス後処理装置の熱損失は特に低い。結果として、排気ガス後処理装置を加熱し、暖かく保つことが特に効率的に可能となる。加えて、加熱媒体は短時間で特に高温まで昇温可能とされ、排気ガス後処理装置が効率的かつ効果的に加熱され得る。再循環回路は、特にエンジンが動作していない場合に操作され得る。再循環回路内の加熱媒体は、特に電動の、少なくとも１つのインペラにより運ばれ得る又は少なくとも支援され得る。言い換えると、再循環回路は、電動の、少なくとも１つのインペラにより維持され得る。したがって、排気ガス後処理装置を、特にエンジンが動作していない場合にコンディショニングすることが可能である。その結果、内燃機関が排出する汚染物質は、特に冷間起動後、特に少なくなる。

更なる実施形態では、排気ガス再循環ラインに、排気ガス再循環バルブが配置されており、排気ガス再循環バルブを使用して、排気ガス再循環ラインを流通する排気ガス及び／又は加熱媒体の量は、調整可能である。そのために、排気ガス再循環バルブは、制御装置と接続可能であり、制御装置によって制御可能であり、ひいては動作可能である。排気ガス再循環ラインは、例えば、排気ガス再循環バルブを使用して、部分的にのみ又は完全に閉鎖することができる。

更なる実施形態は、内燃機関が、タービンホイールの上流側に配置された第１の分岐箇所で排気管に接続され、第２の分岐箇所で吸気管に接続される再循環ラインを有することを特徴とする。第２の分岐箇所は、好適にはコンプレッサホイールの下流側に配置され得る。例えば、再循環ラインにより、排気管を通じて流れる排気の一部が排気管から分岐可能とされ、再循環ラインに導かれる。再循環ラインに導入された排気ガスは、第１の流れ方向に再循環ラインを流通可能であり、これにより再循環ラインにより、第１の分岐箇所から第２の分岐箇所に導かれ、第２の分岐箇所で、特に高圧排気再循環と参照され得る吸気管に導入される。加熱モードでは、加熱媒体の少なくとも一部又は全体が、第２の分岐箇所で吸気管から分岐可能とされ、再循環ラインに導かれる。再循環ラインに導入された排気ガスは、第１の流れ方向と反対の第２の流れ方向に再循環ラインを流通可能であり、再循環ラインにより第２の分岐箇所から第１の分岐箇所に導かれる。この場合、加熱媒体は吸気管から発熱素子に導かれ、内燃機関の燃焼室又は全ての燃焼室を迂回し、加熱媒体と後続の排気ガス後処理装置が特に効率的に加熱され得る。

本発明の更なる実施形態では、再循環バルブが再循環ラインに配置され、それにより再循環ラインを通じて流れる排気ガス及び／又は加熱媒体の量が調整され得る。この目的で、再循環バルブは制御装置に接続可能とされ、かつ制御可能とされる。再循環ラインは、再循環バルブにより例えば、部分的にのみ又は完全に閉じられ得る。

更なる実施形態では、内燃機関は、排気ガス後処理装置の下流側に設置された第３の接続箇所及び発熱素子の上流側に配置された第４の接続箇所で排気管に流体的に接続される少なくとも１つの再循環ラインを有する。再循環ラインにより、加熱媒体の少なくとも一部が第３の接続箇所で排気管から分岐可能とされ、再循環ラインに導入され、第３の接続箇所から第４の接続箇所へ再循環され、第４の接続箇所で排気管に再導入される。電動の第２のインペラにより、加熱媒体は排気管に運ばれ得て、この中を、特に再循環ラインを経て循環する。

本発明の更なる実施形態では、再循環バルブが再循環ラインに配置され、それによって、再循環ラインを通じて流れる加熱媒体の量が調整可能とされる。この目的で、再循環バルブは制御装置に接続可能とされ、かつ制御可能とされる。再循環ラインは、再循環バルブにより例えば、部分的にのみ又は完全に閉じられ得る。

最終的に、発熱素子が少なくとも１つの電気的発熱素子及び／又は少なくとも１つの燃焼器及び／又は少なくとも１つの電気触媒を有する場合、特に有利であることが示された。電気的発熱素子とは、特に電流を熱に変換する発熱素子と理解される。特に液体状又はガス状の少なくとも１つの燃料が火炎の形成あり又はなしで、ひいては、特に熱を放出又は排出して触媒的に燃焼される発熱素子を、特に燃焼器と称する。電気触媒とは、特に、電気的発熱素子を使用して加熱される又は加熱可能である触媒と理解され、電気的発熱素子は、例えば、触媒のハウジングに固定されている、及び／又は触媒的な若しくは触媒として作用する触媒の構造体と接続されていてもよい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による本発明の内燃機関を有する自動車に関する。本発明の第１の態様の利点及び有利な形態は、本発明の第２の態様の利点及び有利な形態であると見なすことができ、逆もまた同様である。本発明による自動車は、好ましくは、自動車両として、特に乗用車若しくは貨物車として、又は旅客用バス若しくはモータサイクルとして形成されている。

本発明の更なる利点、特徴、及び詳細は、好ましい実施例の以下の説明及び図面の参照によって明らかになる。先の説明において言及した特徴及び特徴の組み合わせ、並びに以下の図面の説明で挙げる、及び／又は単一の図に単独で示す特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれ記載されている組み合わせのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせ又は単独でも使用可能である。

図面は、唯一の図において、本発明による内燃機関の概略図を示す。

唯一の図では、自動車用、特に好適には乗用車として形成された自動車両用の内燃機関１０の概略図が示されている。この場合、自動車は、内燃機関１０を使用して駆動可能である。内燃機関１０は、吸気管１２、少なくとも１つのシリンダ及び排気管１６を有する。シリンダは、燃焼室１４を部分的に画定する。内燃機関１０は、並進移動可能にシリンダに収納されているピストンを有する。ピストンは、燃焼室１４を部分的に画定する。図面に図示された実施例では、正確に４つの燃焼室１４を有する４気筒エンジンである。

吸気管は、吸気管を使用して燃焼室１４に案内される空気の形態の流体が流通可能である。燃焼室１４では、内燃機関１０の点火モード中に燃焼プロセスが進行し、燃焼プロセスから、内燃機関１０の排気ガスが結果として生じる。排気ガスは、排気ガス系統とも称される排気管１２を流通し、排気管１２を経由して燃焼室１４から出ることができる。排気管１６には、少なくとも１つの発熱素子１８及び排気ガス後処理装置２０が配置されており、発熱素子１８は、排気ガス後処理装置２０の上流側に配置されている。排気ガス後処理装置２０は、排気ガス浄化のための少なくとも１つの要素を含む。排気ガス浄化のための要素は、例えば、酸化触媒として、特にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）として、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＫ）として、ＳＣＲ触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）として、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）として、又はディーゼル微粒子フィルタ上のＳＣＲ触媒（ＳＤＰＦ）として、形成されていてもよい。

特に、排気ガスから一酸化炭素及び未燃焼の炭化水素を残留酸素との酸化を使用して取り除く触媒を、酸化触媒と称する。特に、燃焼プロセス時に少しの化学反応にも関与せず、ひいては、更なる化学反応のために酸素として使用される酸素分子を、残留酸素と称する。ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＫ）とは、特に、吸蔵成分を有する触媒と理解され、窒素酸化物は、吸蔵成分において化学的に結合され、ひいては、排気ガスから取り除かれる。その後、排気ガス中が酸素不足である内燃機関の動作状態において、窒素酸化物を吸蔵成分から再度遊離し、未燃焼の炭化水素又は一酸化炭素といった低減対象成分を用いて低減することができる。特に、導入された尿素溶液由来の尿素を用いて、窒素酸化物を化学反応で窒素及び水に変換する触媒を、ＳＣＲ触媒と称する。ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）とは、特に、煤又はダストと称される微粒子を排気ガスから取り除くフィルタと理解される。

同様に、内燃機関１０は、吸気管１２に第１のインペラ２４として配置されたコンプレッサホイールと、排気管１６に第２のインペラ２６として配置されたタービンホイールと、シャフトと、を有する、電動、電動アシスト型又は電動アシスト可能な排気ガスターボチャージャ２２を有する。第１のインペラ２４及び第２のインペラ２６は、シャフト上に配置されており、相対回転不能にシャフトに接続されている。第１のインペラ２４、第２のインペラ２６及びシャフトは、例えば、個別に相互に形成されたコンポーネントであり、コンポーネント間でシャフトの軸線方向及び半径方向に相互に行われる相対回転が行われないように、又は防止されるように相互に接続されている。第１のインペラ２４は、例えば、吸気管１２を経由して燃焼室１４に流入される空気を圧縮するために使用される。第２のインペラ２６を使用して、例えば、燃焼室１４から排気管１６に流入する排気ガスが膨張し、これによって、第２のインペラ２６が排気ガスによって駆動される。更に、内燃機関１０は、電気エネルギーを利用して排気ガスターボチャージャ２２を駆動することができる電気機械を有する。電気機械は、排気ガスターボチャージャ２２のシャフトを駆動して、第１のインペラ２４及び第２のインペラ２６をシャフトを使用して駆動するように形成されていてもよい。あるいは、電気機械は、第１のインペラ２４及び／又は第２のインペラ２６が電気機械によって直接駆動可能であるように形成されていてもよい。このことから、シャフトは、電気機械によって直接駆動されないと理解されたい。内燃機関１０はまた、例えば、内燃機関が特に内燃機関１０の点火モードにおいて自動車を駆動するトルクを供給することができる、クランクシャフトとして形成された出力軸を有する。内燃機関１０の加熱モードにおいて、２つのインペラ２４、２６のうちの少なくとも１つが電気機械を使用して電気的に駆動されることにより、空気は、加熱媒体として、電動アシスト型排気ガスターボチャージャ２２を使用して排気管１６に搬送される。加熱モード中、内燃機関の一部又は全部の燃焼室１４で燃焼プロセスは行われず、加熱モード中、出力軸は、静止したままである。更に、加熱モードにおいて、加熱媒体は、発熱素子１８によって加温されるため、加熱モードにおいて、加温された加熱媒体を使用して、排気ガス後処理装置２０は、加温又は加熱される。

特に有利に、かつ特に迅速に排気ガス後処理装置２０を加熱できるようにするために、内燃機関１０は、少なくとも１つの排気ガスターボチャージャ２２内に延在する配管要素２８を有し、これを通じて加熱媒体が流れ得る。配管要素２８により、加熱媒体の少なくとも一部を、燃焼室１４を迂回して、排気ガスターボチャージャ２２を通して吸気管１２から排気管１６へ案内可能である。加熱媒体は、排気ガスターボチャージャ２２の電気駆動されるインペラ（２４、２６）のうち少なくとも１つを使用して、吸気管１２から、排気管１６、発熱素子へと運ばれる。結果として、排気ガス後処理装置２０は、エンジンが駆動していない場合でも既に加熱可能とされ、したがって、特に有利な方法で条件付けされる。この理由から、内燃機関１０の汚染物質の排出は特に低い。エンジンが静止しているため、内燃機関１０では、燃焼プロセスが生じず、出力軸は静止していると理解される。

内燃機関１０は、第１の接続箇所３０及び第２の接続箇所３２を有する。第１の接続箇所３０で、配管要素２８は吸気管１２に流体的に接続され、接続箇所３０は排気ガスターボチャージャ２２内の第１のインペラの下流側に配置される。あるいは、第１の接続箇所３０は、例えば、第１のインペラの上流側及び／又は排気ガスターボチャージャ２２外部に配置され得る。これは図には示されていない。第２の接続箇所３２で、配管要素２８は排気管１６に流体的に接続し、接続箇所３２は、排気ガスターボチャージャ２２内の第２のインペラの上流側に配置される。あるいは、第２の接続箇所３２は、例えば、第２のインペラの上流側及び／又は排気ガスターボチャージャ２２外部に配置され得る。第１の接続箇所３０では、吸気管１２を通じて流れる加熱媒体の少なくとも一部が、配管要素２８により分岐され、排気ガスターボチャージャ２２を通して第２の接続箇所３２から排気管１６に導入可能とされる。

バルブ要素３４は、配管要素２８に配置され、それにより配管要素２８を流通する加熱媒体の量が調整され得る。このため、バルブ要素３４は、例えば、制御ユニットとして示される制御装置に接続され得る。

内燃機関１０は、排気ガス再循環ライン３６を有する。排気ガス再循環ライン３６は、排気ガス後処理装置２０の下流側に位置する分岐箇所３８で排気管１６に流体的に接続される。更に、排気ガス再循環ライン３６は導入箇所４０で吸気管１２に流体的に接続される。排気ガス再循環ライン３６により、特に燃焼運転時、排気管１６を通じて流れる排気ガスの少なくとも一部を、分岐箇所３８から導入箇所４０に案内可能であり、導入箇所４０から吸気管１２に導入可能である。導入箇所は、第１のインペラ２４の下流側の吸気管に配置されるが、あるいは図に示されていない第１のインペラ２４の上流側に配置されてもよい。加熱モードでは、加熱媒体の少なくとも一部を、分岐箇所３８から導入箇所４０に案内可能であり、かつ導入箇所４０から吸気管１２に導入可能である。したがって、加熱媒体の第１の排気再循環回路は、排気ガス再循環ライン３６を介した加熱モードにおいて表現可能とされ、ここで、加熱された加熱媒体の少なくとも一部が、排気ガス再循環ライン３６により、及び配管要素２８により、燃焼室を迂回して、発熱素子１８及びに排気ガス後処理装置２０に再度供給される。加熱媒体は、排気ガスターボチャージャ２２の電動インペラ２４及び／又は電動インペラ２６により運ばれる。排気ガス再循環バルブ４２は、排気ガス再循環ライン３６に配置され、これにより排気ガス再循環ラインを通じて流れる排気及び／又は加熱媒体の量が調整され得る。このため、排気ガス再循環バルブ４２は、例えば、制御ユニットとして示される制御装置に接続され得る。排気ガス再循環ライン３６として示されている第１の再循環回路により、排気ガス後処理装置２０は特に迅速かつ効率的に加熱され得て、内燃機関１０から放出される汚染物質の量は特に少なくなる。

例えば、排気フラップとして設計された第１の接続箇所３０の下流側の排気管１６に設置された排気ガスバルブ要素３５により、内燃機関１０を出る排気及び／又は加熱媒体の質量流量は削減され得る又は防止され得る又は蓄積され得る。定義された質量流量を設定するために、排気ガスバルブ要素３５は、例えば制御ユニットである制御装置に接続可能とされ、排気ガスバルブ要素３５は駆動可能とされ、したがって、動作可能とされ、特に制御又は調整可能とされる。排気ガスバルブ要素３５により少なくとも部分的に閉じられた排気管１６により、特に多量の加熱媒体が、再循環回路を流通可能とされ、すなわち、再循環回路上を又はそれに沿って循環し得る。その一方で、再循環回路は配管要素２８を備え、それによって再循環回路を流通する加熱媒体が配管要素２８を流れ、配管要素２８を介して循環する。この循環又は再循環により、排気ガス後処理装置２０が特に迅速かつ効果的に加熱されることが可能となる。

内燃機関１０は、第２のインペラ２６の上流側に配置された分岐箇所４６で排気管に流体的に接続され、第２の分岐箇所４８で吸気管１２に流体的に接続された再循環ライン４４を有する。第２の分岐箇所４８は、好適には第１のインペラ２４の下流側に配置され得る。再循環ライン４４によって、排気ガスの少なくとも一部を、第１の分岐箇所４６から第２の分岐箇所４８へ向かう第１の流れ方向に案内可能であり、かつ第２の分岐箇所４８から吸気管１２に導入可能である。加熱モードでは、加熱媒体を、第１の流れ方向と反対の、第２の分岐箇所４８から第１の分岐箇所４６に向かう第２の流れ方向に案内可能であり、かつ第１の分岐箇所４６から排気管１６に導入可能である。この場合、加熱媒体は、少なくとも第１の電動インペラ２４により吸気管から発熱素子１８へ燃焼室１４を迂回して運ばれ得る。再循環バルブ５０は、再循環ライン４４に配置され、これにより再循環ラインを通じて流れる排気ガス及び／又は加熱媒体の量が調整され得る。このため、再循環バルブ５０は、例えば、制御ユニットとして示される制御装置に接続され得る。

発熱素子１８は、電気的な発熱素子及び／又は燃焼器及び／又は電気的に加熱可能な触媒コンバータを有し得る。

内燃機関１０は、排気ガス後処理装置の下流側に設置された第３の接続箇所５４及び発熱素子の上流側、特にタービンホイール２６の上流側に配置された第４の接続箇所５６で排気管に流体的に接続される少なくとも１つの再循環ライン５２を有する。再循環ラインによって、排気管１６を通じて流れる加熱媒体の少なくとも一部が、第３の接続箇所５４で排気管１６から分岐可能とされ、第３の接続箇所５４から第４の接続箇所５６に戻り、第４の接続箇所５６で排気管１６に導入され、加熱媒体は、これに対して上流側に配置された戻り管により第３の接続箇所５４から第４の接続箇所５６に戻されるため、排気管１６に導入される。この加熱媒体の再循環が、その中を又はそれを通じて加熱媒体が接続箇所５４と接続箇所５６との間を循環し得る第２の再循環回路を形成する。第２の再循環回路は、電動排気ガスターボチャージャ２２により、特にエンジンが動作していない場合に作動され得る。第２の再循環回路は、第１の再循環回路とは独立に又は第１の再循環回路と共に作動され得る。再循環バルブ５８は、再循環ライン５２に配置され、これにより再循環ライン５２を通じて流れる加熱媒体の量が調整され得る。このため、再循環バルブ５８は、例えば、制御ユニットとして示される制御装置に接続され得る。

１０ 内燃機関
１２ 吸気管
１４ 燃焼室
１６ 排気管
１８ 発熱素子
２０ 排気ガス後処理装置
２２ 排気ガスターボチャージャ
２４ コンプレッサホイール
２６ タービンホイール
２８ 配管要素
３０ 第１の接続箇所
３２ 第２の接続箇所
３４ バルブ要素
３５ 排気ガスバルブ要素
３６ 排気ガス再循環ライン
３８ 分岐箇所
４０ 導入箇所
４２ 排気ガス再循環バルブ
４４ 再循環ライン
４６ 第１の分岐箇所
４８ 第２の分岐箇所
５０ 再循環バルブ
５２ 再循環ライン
５４ 第３の接続箇所
５６ 第４の接続箇所
５８ 再循環バルブ

Claims (8)

1. 自動車用の内燃機関（１０）であって、前記内燃機関（１０）を使用して前記自動車を駆動可能である出力軸を有し、前記内燃機関（１０）の少なくとも１つの燃焼室（１４）で供給される空気が流通可能な吸気管（１２）を有し、前記燃焼室（１４）からの排気ガスが流通可能な排気管（１６）を有し、前記排気ガスの後処理のために前記排気管（１６）に配置された排気ガス後処理装置（２０）を有し、前記排気管（１６）を流通するガスを加熱するために、前記排気管（１６）内で前記排気ガス後処理装置（２０）の上流側に配置された少なくとも１つの発熱素子（１８）を有し、及び電動アシスト型排気ガスターボチャージャ（２２）を有するものであり、前記排気ガスターボチャージャ（２２）は、前記吸気管（１２）を流通する前記空気を圧縮するための第１のインペラ（２４）として前記吸気管（１２）に配置されたコンプレッサホイールと、第２のインペラ（２６）として前記排気管（１６）に配置され、前記排気ガスによって駆動可能なタービンホイールと、電気機械と、を備え、前記電気機械を使用して、加熱モードにおいて前記排気ガス後処理装置（２０）を加熱するために、前記インペラ（２４、２６）のうちの少なくとも１つは、駆動可能であり、これによって、前記加熱モードにおいて、前記加熱モード中、前記燃焼室（１４）での燃焼プロセスは行われず、かつ前記出力軸は静止しており、前記少なくとも１つのインペラ（２４、２６）を使用して、前記排気管（１６）に空気を加熱媒体として搬送することができ、前記加熱モードにおいて、前記排気ガス後処理装置（２０）を加熱するために前記発熱素子（１８）を使用して、前記加熱媒体を加熱可能である、前記内燃機関（１０）において、
   少なくとも１つの配管要素（２８）により特徴付けられるものであって、前記少なくとも１つの配管要素（２８）は、前記排気ガスターボチャージャ（２２）内を延び、かつ前記加熱媒体が流通可能であり、前記少なくとも１つの配管要素（２８）を使用して、前記加熱媒体の少なくとも一部を、前記吸気管（１２）から前記排気ガスターボチャージャ（２２）を通して前記排気管（１６）に案内可能であり、
   排気ガス再循環ライン（３６）が設けられ、前記排気ガス再循環ライン（３６）は、前記タービンホイールの下流側に配置された分岐箇所（３８）で前記排気管（１６）に流体的に接続され、かつ前記コンプレッサホイールの下流側に配置されている導入箇所（４０）で前記吸気管（１２）に流体的に接続され、それにより前記排気ガスの少なくとも一部及び／又は前記加熱モードにおいて前記加熱媒体の少なくとも一部を、前記分岐箇所（３８）から前記導入箇所（４０）に案内可能であり、かつ前記導入箇所（４０）から前記吸気管（１２）に導入可能であり、
   これにより、前記加熱モードにおいて、前記加熱媒体の少なくとも一部が、前記排気ガス再循環ライン（３６）により、及び前記配管要素（２８）により、前記燃焼室（１４）を迂回して、前記発熱素子（１８）及び前記排気ガス後処理装置（２０）に再度供給可能とされる、前記内燃機関（１０）。
2. 前記配管要素（２８）に配置されたバルブ要素（３４）により特徴付けられるものであって、前記バルブ要素（３４）を使用して、前記配管要素（２８）を流通可能な前記加熱媒体の量を調整可能である、請求項１に記載の内燃機関（１０）。
3. 前記吸気管（１２）に前記配管要素（２８）が流体的に接続される第１の接続箇所（３０）が、前記コンプレッサホイールの上流側又は下流側に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関（１０）。
4. 前記排気管（１６）に前記配管要素（２８）が流体的に接続される第２の接続箇所（３２）が、前記タービンホイールの上流側又は下流側に配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。
5. 前記排気ガス再循環ライン（３６）に配置された排気ガス再循環バルブ（４２）により特徴付けられるものであって、前記排気ガス再循環バルブ（４２）を使用して、前記排気ガス再循環ライン（３６）内を流通可能な、前記排気ガス及び／又は前記加熱媒体の量を調整可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。
6. 再循環ライン（４４）により特徴付けられるものであって、前記再循環ライン（４４）は、前記タービンホイールの上流側に配置された第１の分岐箇所（４６）で前記排気管（１６）と流体的に接続され、かつ第２の分岐箇所（４８）で前記吸気管（１２）に流体的に接続され、それにより前記排気ガスの少なくとも一部を前記第１の分岐箇所（４６）から前記第２の分岐箇所（４８）に案内可能であり、かつ前記第２の分岐箇所（４８）から前記吸気管（１２）に導入可能である、及び／又は、前記加熱モードにおいて前記加熱媒体の少なくとも一部を前記第２の分岐箇所（４８）から前記第１の分岐箇所（４６）に案内可能であり、かつ前記第１の分岐箇所（４６）から前記排気管（１６）に導入可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。
7. 前記第２の分岐箇所（４８）は、前記コンプレッサホイールの上流側又は下流側に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関（１０）。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）を備える、自動車。
   

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