DE102017008336A1 - Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einen mit Verbrennungsluft versorgbaren Brennraum (14), mit wenigstens einer ersten Dosiereinrichtung (80), mittels welcher ein Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) in den Brennraum (14) einbringbar ist, mit wenigstens einer zweiten Dosiereinrichtung (20), mittels welcher ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft in diese einbringbar ist, und mit einer von Abgas aus dem Brennraum (14) durchströmbaren Abgasanlage (18), wobei:- wenigstens eine dritte Dosiereinrichtung (24), mittels welcher ein Reduktionsmittel zum Entsticken des Abgases in dieses einbringbar ist; und- wenigstens eine dem Reduktionsmittel und dem Kühlmedium gemeinsame Wärmequelle (58), mittels welcher sowohl zumindest ein Teil des Reduktionsmittels als auch zumindest ein Teil des Kühlmediums erwärmbar sind und- die Wärmequelle (58) wenigstens eine Mantelleitung (62) aufweist, in welcher sowohl zumindest ein Längenbereich (64) einer von dem Reduktionsmittel durchströmbaren ersten Leitung (32) als auch zumindest ein Längenbereich (66) einer von dem Kühlmedium durchströmbaren zweiten Leitung (40) aufgenommen ist.The invention relates to an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, having at least one combustion chamber (14) which can be supplied with combustion air, with at least one first metering device (80), by means of which a fuel for operating the internal combustion engine (10) can be introduced into the combustion chamber (14) is, with at least one second metering device (20), by means of which a different of the fuel cooling medium for cooling the combustion air can be introduced into this, and with a exhaust gas from the combustion chamber (14) can be flowed through exhaust system (18), wherein: - at least one third metering device (24), by means of which a reducing agent for Entsticken the exhaust gas is introduced into this; and - at least one heat source (58) common to the reducing agent and the cooling medium, by means of which both at least part of the reducing agent and at least part of the cooling medium can be heated and the heat source (58) has at least one sheathed conduit (62) in which both at least one length region (64) of a first line (32) through which the reducing agent can flow and at least one longitudinal region (66) of a second line (40) through which the cooling medium can flow are accommodated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the respective preamble of claim 1.
Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der
Außerdem ist wenigstens eine zweite Dosiereinrichtung vorgesehen, mittels welcher ein von dem Kraftstoff unterschiedliches und beispielsweise flüssiges Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft in die Verbrennungsluft einbringbar ist. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine eine Abgasanlage auf, welche von Abgas aus dem Brennraum durchströmbar ist. Der Kraftstoff und die Verbrennungsluft bilden beispielsweise in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches verbrannt wird. Aus dieser Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert das genannte Abgas, welches aus dem Brennraum aus- und in die Abgasanlage einströmen sowie die Abgasanlage durchströmen kann.In addition, at least one second metering device is provided, by means of which a different from the fuel and, for example, liquid cooling medium for cooling the combustion air into the combustion air can be introduced. Furthermore, the internal combustion engine has an exhaust system, which can be flowed through by exhaust gas from the combustion chamber. The fuel and the combustion air form, for example, in the combustion chamber, a fuel-air mixture, which is burned. This combustion of the fuel-air mixture results in said exhaust gas, which can flow out of the combustion chamber and into the exhaust system and can flow through the exhaust system.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders vorteilhafte Weise ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.Object of the present invention is to develop an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that in a particularly advantageous manner, a particularly low-emission operation of the internal combustion engine can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders vorteilhafte Weise ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist, ist erfindungsgemäß eine dritte Dosiereinrichtung vorgesehen, mittels welcher ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel zum Entsticken des Abgases in das Abgas einbringbar ist. Unter dem Entsticken des Abgases ist zu verstehen, dass mithilfe des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels zumindest ein Teil von in dem Abgas etwaig enthaltenen Stickoxiden (NOx) aus dem Abgas entfernt wird. Hierzu durchströmen das Abgas und das in das Abgas eingebrachte Reduktionsmittel beispielsweise wenigstens einen SCR-Katalysator der Abgasanlage, wobei der SCR-Katalysator zum Unterstützen beziehungsweise Bewirken einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR - Selective Catalytic Reduction - selektive katalytische Reduktion) ausgebildet ist. Im Rahmen der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) reagieren im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide mit dem Reduktionsmittel, insbesondere mit Ammoniak aus dem Reduktionsmittel, zu Stickstoff und Wasser, wodurch die Stickoxid-Emissionen in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Als das Reduktionsmittel wird beispielsweise eine Harnstofflösung, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung, verwendet.In order to develop an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly low-emission operation of the internal combustion engine is realized in a particularly advantageous manner, a third metering device is provided by which a particular liquid reducing agent for Entsticken the exhaust gas in the exhaust gas can be introduced , By de-staking the exhaust gas is meant that with the aid of the reducing agent introduced into the exhaust gas, at least part of nitrogen oxides (NO x ) possibly contained in the exhaust gas is removed from the exhaust gas. For this purpose, the exhaust gas and the reducing agent introduced into the exhaust gas flow through, for example, at least one SCR catalytic converter of the exhaust system, wherein the SCR catalytic converter is designed to support or effect a selective catalytic reduction (SCR - Selective Catalytic Reduction). In the context of selective catalytic reduction (SCR), nitrogen oxides contained in the exhaust gas react with the reducing agent, in particular with ammonia from the reducing agent, to form nitrogen and water, whereby the nitrogen oxide emissions can be kept to a particularly low level. As the reducing agent, for example, a urea solution, especially an aqueous urea solution, is used.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß wenigstens eine dem Reduktionsmittel und dem Kühlmedium gemeinsame Wärmequelle vorgesehen, mittels welcher sowohl zumindest ein Teil des Reduktionsmittels als auch zumindest ein Teil des Kühlmediums erwärmbar sind. Mit anderen Worten kann die Wärmequelle genutzt werden, um sowohl das Reduktionsmittel als auch das Kühlmedium zu erwärmen, sodass eine besonders vorteilhafte Verfügbarkeit des Kühlmediums und des Reduktionsmittels, welche zusammenfassend auch als Fluide bezeichnet werden, realisiert werden kann. Hierdurch können beispielsweise sowohl das Kühlmedium als auch das Reduktionsmittel auch bei geringen Temperaturen genutzt werden, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen, insbesondere die Stickoxid-Emissionen, der Verbrennungskraftmaschine besonders gering halten zu können. Da zum Erwärmen der Fluide die den Fluiden gemeinsame Wärmequelle genutzt wird, können ferner die Teileanzahl, das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.Furthermore, according to the invention, at least one heat source common to the reducing agent and the cooling medium is provided, by means of which both at least part of the reducing agent and at least part of the cooling medium can be heated. In other words, the heat source can be used to heat both the reducing agent and the cooling medium, so that a particularly advantageous availability of the cooling medium and the reducing agent, which are collectively referred to as fluids, can be realized. In this way, for example, both the cooling medium and the reducing agent can be used even at low temperatures in order to keep the fuel consumption and emissions, in particular the nitrogen oxide emissions, of the internal combustion engine particularly low. Since the fluid common to the fluids is used for heating the fluids, the number of parts, the weight, the space requirement and the costs of the internal combustion engine can furthermore be kept particularly low.
Erfindungsgemäß weist die Wärmequelle wenigstens eine Mantelleitung auf, in welcher sowohl zumindest ein Längenbereich einer von dem Reduktionsmittel durchströmbaren ersten Leitung als auch zumindest ein Längenbereich einer von dem Kühlmittel durchströmbaren zweiten Leitung aufgenommen ist beziehungsweise verläuft.According to the invention, the heat source has at least one sheath line, in which both at least one longitudinal region of a first line through which the reducing agent can flow and at least one longitudinal region of a second line through which the coolant can flow are received or run.
In Ausgestaltung der Erfindung weist die Wärmequelle eine elektrische Heizung und/oder eine von dem Kraftstoff durchströmbare Leitung, insbesondere eine Rücklaufleitung, auf, sodass die Fluide elektrisch und/oder mittels des insbesondere flüssigen Kraftstoffes erwärmt werden können.In an embodiment of the invention, the heat source has an electric heater and / or a line through which the fuel can flow, in particular a return line, so that the fluids can be heated electrically and / or by means of the liquid, in particular liquid.
Um eine Verbrennungskraftmaschine weiterzuentwickeln, dass auf besonders vorteilhafte Weise ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist erfindungsgemäß wenigstens eine dritte Dosiereinrichtung vorgesehen, mittels welcher ein Reduktionsmittel zum Entsticken des Abgases in dieses einbringbar ist. Außerdem ist erfindungsgemäß wenigstens eine von dem Kühlmedium durchströmbare Kühlleitung vorgesehen, über welche mittels des die Kühlleitung durchströmenden Kühlmediums zumindest ein Teil der dritten Dosiereinrichtung zu kühlen ist. Die dritte Dosiereinrichtung wird dabei beispielsweise derart gekühlt, dass ein Wärmeübergang von der dritten Dosiereinrichtung über die Kühlleitung auf das Kühlmedium übergeht, wodurch das Kühlmedium beispielsweise erwärmt wird. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Verfügbarkeit sowohl des Kühlmediums als auch des Reduktionsmittels sichergestellt werden, sodass ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist. In order to further develop an internal combustion engine that a particularly low-emission operation of the internal combustion engine can be realized in a particularly advantageous manner, at least a third metering device is provided according to the invention, by means of which a reducing agent for Entsticken the exhaust gas can be introduced into this. In addition, according to the invention, at least one cooling line through which the cooling medium can flow is provided, via which at least part of the third metering device is to be cooled by means of the cooling medium flowing through the cooling line. The third metering device is cooled, for example, such that a heat transfer from the third metering device via the cooling line to the cooling medium, whereby the cooling medium is heated, for example. In this way, a particularly advantageous availability of both the cooling medium and the reducing agent can be ensured, so that a particularly fuel-efficient low-emission operation of the internal combustion engine can be realized.
Der Erfindung liegt insbesondere die Idee zugrunde, die dritte Dosiereinrichtung zu temperieren und hierzu beispielsweise bereits vorhandene Bauelemente beziehungsweise Mittel und/oder Synergien zwischen der dritten Dosiereinrichtung und bereits vorhandenen Bauelementen beziehungsweise Mitteln zu nutzen, sodass die dritte Dosiereinrichtung besonders vorteilhaft temperiert werden kann. Die zweite Dosiereinrichtung ist ein System zur Fluideinspritzung, da das Kühlmedium ein Fluid ist. Das Kühlmedium ist beispielsweise Wasser beziehungsweise weist zumindest Wasser auf, wobei mittels der Dosiereinrichtung das Kühlmedium beispielsweise direkt in den Brennraum und/oder an einer stromauf des Brennraums angeordneten Stelle in die Verbrennungsluft eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden kann. Beispielsweise ist die zweite Dosiereinrichtung mit der dritten Dosiereinrichtung kombiniert, um die zweite und die dritte Dosiereinrichtung vorteilhaft temperieren, insbesondere erwärmen, zu können. Ferner ist es beispielsweise möglich, ein der zweiten Dosiereinrichtung oder der dritten Dosiereinrichtung gemeinsames Steuergerät vorzusehen, um die zweite Dosiereinrichtung und die dritte Dosiereinrichtung mittels desselben Steuergeräts ansteuern und somit regeln oder steuern zu können. In diesem Steuergerät ist beispielsweise eine der dritten Dosiereinrichtung und der zweiten Dosiereinrichtung gemeinsame Softwarestruktur vorgesehen, da beispielsweise sowohl durch das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas als auch durch das Einbringen des Kühlmediums in die Verbrennungsluft die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft beeinflusst werden können. Insbesondere ist es ferner möglich, fertig entwickelte SCR-Komponenten mit nur geringen Änderungen zu übernehmen, insbesondere dann, wenn als das Kühlmedium Wasser verwendet wird beziehungsweise wenn das Kühlmedium zumindest Wasser aufweist. Durch eine geschickte Kombination der dritten Dosiereinrichtung mit der zweiten Dosiereinrichtung können Synergien zwischen der zweiten Dosiereinrichtung und der dritten Dosiereinrichtung genutzt werden, um die zweite Dosiereinrichtung und die dritte Dosiereinrichtung vorteilhaft temperieren, das heißt kühlen und/oder erwärmen zu können.The invention is based in particular on the idea of tempering the third metering device and, for example, to use already existing components or means and / or synergies between the third metering device and already existing components or means, so that the third metering device can be tempered particularly advantageously. The second metering device is a system for fluid injection because the cooling medium is a fluid. The cooling medium is, for example, water or has at least water, wherein by means of the metering device, the cooling medium, for example, directly into the combustion chamber and / or arranged at a location upstream of the combustion chamber in the combustion air, in particular injected, can be. For example, the second metering device is combined with the third metering device in order to temper the second and third metering devices advantageously, in particular to heat them. Furthermore, it is possible, for example, to provide a control unit common to the second metering device or the third metering device in order to control the second metering device and the third metering device by means of the same control device and thus to be able to control or control them. In this control unit, for example, one of the third metering device and the second metering device common software structure is provided, since, for example, both by the introduction of the reducing agent in the exhaust gas and by introducing the cooling medium into the combustion air, the emissions of the internal combustion engine can be favorably influenced. In particular, it is also possible to take over ready-developed SCR components with only minor changes, in particular if water is used as the cooling medium or if the cooling medium has at least water. By a clever combination of the third metering device with the second metering device synergies between the second metering device and the third metering device can be used to temper the second metering device and the third metering advantageously advantageous, that is cool and / or can heat.
Ferner ist es denkbar, dass die Wärmequelle beispielsweise zumindest eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlmittelleitung aufweist, sodass beispielsweise das Reduktionsmittel und das Kühlmedium über die Kühlmittelleitung dadurch mittels des Kühlmittels erwärmt werden können, dass ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel über die Kühlmittelleitung an das Reduktionsmittel und an das Kühlmedium erfolgt. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit und wird genutzt, um die Verbrennungskraftmaschine zu kühlen. Hierzu durchströmt beispielsweise das Kühlmittel zumindest ein beispielsweise den Brennraum bildendes beziehungsweise begrenzendes Gehäuseteil, sodass ein Wärmeübergang von dem Gehäuseteil an das Kühlmittel erfolgt. Hierdurch wird das Kühlmittel erwärmt, sodass dann mittels des erwärmten Kühlmittels das Reduktionsmittel und das Kühlmedium erwärmt werden können.Furthermore, it is conceivable that the heat source has, for example, at least one coolant line through which a coolant can flow, so that, for example, the reducing agent and the cooling medium can be heated via the coolant line by means of the coolant, that a heat transfer from the coolant via the coolant line to the reducing agent and the cooling medium takes place. The coolant is for example a liquid and is used to cool the internal combustion engine. For this purpose, for example, the coolant flows through at least one, for example, the combustion chamber forming or limiting housing part, so that a heat transfer from the housing part to the coolant takes place. As a result, the coolant is heated, so that then by means of the heated coolant, the reducing agent and the cooling medium can be heated.
Bei der beispielsweise als Rücklaufleitung ausgebildeten, von dem Kraftstoff durchströmbaren Leitung handelt es sich insbesondere um einen Teil eines Rücklaufs, über welchen überschüssiger Kraftstoff von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise von der ersten Dosiereinrichtung abgeführt und beispielsweise zurück zu einem Tank zum Speichern des Kraftstoffes geführt wird. Bei dem Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um einen flüssigen Kraftstoff wie Benzin oder vorzugsweise Diesel.The line formed by the fuel, for example, as a return line, is in particular a part of a return line, via which excess fuel is discharged from the internal combustion engine or from the first metering device and, for example, fed back to a tank for storing the fuel. The fuel is preferably a liquid fuel such as gasoline or preferably diesel.
Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die der zweiten Dosiereinrichtung und der dritten Dosiereinrichtung gemeinsame Wärmequelle wenigstens eine Retarderfluidleitung aufweist, welche von einem Retarderfluid, insbesondere einer Retarderflüssigkeit, durchströmbar ist. Das Retarderfluid wird genutzt, um einen Retarder zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Durch dieses Abbremsen des Fahrzeugs wird das Retarderfluid beispielsweise erwärmt. In der Folge kann ein Wärmeübergang von dem Retarderfluid über die Retarderfluidleitung an das Reduktionsmittel und an das Kühlmedium erfolgen, wodurch die Fluide erwärmt werden.Alternatively or additionally, it is conceivable that the heat source common to the second metering device and the third metering device has at least one retarder fluid line through which a retarder fluid, in particular a retarder fluid, can flow. The retarder fluid is used to operate a retarder for braking the motor vehicle. By this deceleration of the vehicle, the retarder fluid is heated, for example. As a result, heat transfer from the retarder fluid to the reducing agent and to the cooling medium via the retarder fluid line may occur, thereby heating the fluids.
Die Wärmequelle ist somit eine von der zweiten Dosiereinrichtung und von der dritten Dosiereinrichtung unterschiedliche Energiequelle, welche genutzt wird, um die Fluide (Reduktionsmittel und Kühlmedium) auf ihre vorteilhafte Betriebstemperatur zu bringen oder auf dieser Betriebstemperatur zu halten. Vorzugsweise wird als die Wärmequelle wenigstens eine ohnehin vorhandene Komponente genutzt, um den Bauraumbedarf, die Kosten, die Teileanzahl und das Gewicht der Verbrennungskraftmaschine besonders gering halten zu können.The heat source is thus one of the second metering device and the third metering device different energy source, which is used to the fluids (reducing agent and cooling medium) to its advantageous operating temperature bring or maintain at this operating temperature. Preferably, at least one component which is present in any case is used as the heat source in order to be able to keep the space requirement, the costs, the number of parts and the weight of the internal combustion engine particularly low.
Die zweite Dosiereinrichtung umfasst beispielsweise ein Dosiermodul, welches motornah angeordnet ist. Hierbei kann beispielsweise, insbesondere je nach Stoffeigenschaften, das Kühlmedium genutzt werden, um das motornahe Dosiermodul zu kühlen. In der Folge können übermäßige Temperaturen des Dosiermoduls vermieden werden, sodass das Dosiermodul besonders vorteilhaft genutzt werden kann. Ferner ist es denkbar, dass die zweite Dosiereinrichtung wenigstens einen Injektor zum Einbringen des Kühlmediums in die Verbrennungsluft aufweist. Dabei weist beispielsweise die dritte Dosiereinrichtung wenigstens einen zweiten Injektor zum Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas auf. Vorzugsweise sind die Injektoren baugleich ausgestaltet, insbesondere mit dem Unterschied, dass der zweite Injektor einen Kühlkörper aufweist, während der erste Injektor den Kühlkörper nicht aufweist. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass insbesondere dann, wenn das Kühlmedium Wasser ist oder Wasser aufweist, für die zweite Dosiereinrichtung und für die dritte Dosiereinrichtung die gleiche Tanktechnik und/oder Leitungstechnik zu verwenden, wodurch die Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen und somit die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.The second metering device comprises, for example, a metering module, which is arranged close to the engine. In this case, for example, in particular depending on the material properties, the cooling medium can be used to cool the dosing module close to the engine. As a result, excessive temperatures of the metering can be avoided, so that the metering module can be used particularly advantageous. Furthermore, it is conceivable that the second metering device has at least one injector for introducing the cooling medium into the combustion air. In this case, for example, the third metering device has at least one second injector for introducing the reducing agent into the exhaust gas. Preferably, the injectors are configured identical, in particular with the difference that the second injector has a heat sink, while the first injector does not have the heat sink. Furthermore, it is conceivable, for example, that in particular when the cooling medium is water or water, to use the same tank technology and / or line technology for the second metering device and for the third metering device, whereby the number of different components and thus the cost of the internal combustion engine can be kept very low.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass wenigstens ein Kühlmediumtank zum Aufnehmen und Speichern des Kühlmediums vorgesehen ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, eine Scheibenreinigungsanlage des Kraftfahrzeugs mit dem Kühlmedium aus dem Kühlmediumtank zu versorgen. Dies bedeutet, dass der Kühlmediumtank sowohl zum Versorgen der zweiten Dosiereinrichtung als auch zum Versorgen der Scheibenreinigungsanlage mit dem Kühlmedium verwendet wird, sodass die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können. Mittels der Scheibenreinigungsanlage kann beispielsweise das Kühlmedium auf wenigstens eine Scheibe, insbesondere auf eine Windschutzscheibe und/oder eine Heckscheibe, des Kraftfahrzeugs gespritzt werden, um dadurch die Scheibe zu reinigen.Finally, it has proven to be advantageous that at least one cooling medium tank is provided for receiving and storing the cooling medium, wherein it is preferably provided to supply a windshield cleaning system of the motor vehicle with the cooling medium from the cooling medium tank. This means that the cooling medium tank is used both for supplying the second metering device and for supplying the window cleaning system with the cooling medium, so that the number of parts and thus the space requirement and the cost of the internal combustion engine can be kept particularly low. By means of the windscreen cleaning system, for example, the cooling medium can be sprayed onto at least one pane, in particular on a windshield and / or a rear window, of the motor vehicle, in order thereby to clean the pane.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde: Emissionen werden zunehmend als Nachteil von Verbrennungskraftmaschinen angesehen, sei es bei einer Zertifizierung oder unter anderen Gesichtspunkten. Dabei ist eine Vielzahl von Techniken zur Emissionsminderung bei Verbrennungsmotoren bekannt. Eine Möglichkeit zur Emissionsminderung ist beispielsweise ein inertes Fluid während einer im Brennraum stattfindenden Verbrennung zu nutzen, um Spitzentemperaturen im Brennraum abzusenken und damit zum Beispiel thermische Stickoxide nach Zeldovich zu begrenzen. Hierfür ist die Abgasrückführung mit Abgaskühler ein verbreitetes Beispiel, sodass beispielsweise rückgeführtes Abgas als das zuvor genannte inerte Fluid verwendet wird. Eine weitere Möglichkeit ist, das zuvor beschriebene Kühlmedium, welches beispielsweise zumindest Wasser umfasst, als das genannte inerte Fluid zu verwenden. Durch Einbringen, insbesondere direktes Einspritzen, das Kühlmediums, insbesondere Wasser, in den Brennraum kann eine besonders hohe spezifische Leistung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, wobei gleichzeitig die Entstehung von Stickoxiden besonders gering gehalten werden können.The invention is also based on the finding that emissions are increasingly regarded as a disadvantage of internal combustion engines, be it in certification or in other respects. A variety of techniques for emission reduction in internal combustion engines is known. One way to reduce emissions is, for example, to use an inert fluid during a combustion taking place in the combustion chamber to lower peak temperatures in the combustion chamber and thus to limit, for example, thermal nitrogen oxides according to Zeldovich. For this purpose, the exhaust gas recirculation with exhaust gas cooler is a common example, so that for example recirculated exhaust gas is used as the aforementioned inert fluid. Another possibility is to use the previously described cooling medium, which comprises, for example, at least water, as the said inert fluid. By introducing, in particular direct injection, the cooling medium, in particular water, in the combustion chamber, a particularly high specific power of the internal combustion engine can be realized, at the same time the formation of nitrogen oxides can be kept particularly low.
Ein Aspekt ist es dabei beispielsweise, ein vorhandenes SCR-System für die Abgasnachbehandlung als Basis zu nutzen, um zusätzlich eine besonders vorteilhafte Einbringung beziehungsweise Dosierung des Kühlmediums zu realisieren. Dabei umfasst das SCR-System beispielsweise eine Tankeinheit zum Aufnehmen und Speichern des Reduktionsmittels, wenigstens eine beheizbare Medienleitung, welche von dem Reduktionsmittel durchströmbar ist, wenigstens ein temperiertes Dosiermodul, welches beispielsweise der dritte Injektor ist und/oder das zuvor genannte Steuergerät als elektronische SCR-Steuer- und/oder Regeleinheit. Im Rahmen der Erfindung wird beispielsweise das SCR-System um die folgenden Umfänge erweitert:
- - Rechenleistung des Steuergeräts
- - Ein-/Ausgänge in einer Kontrolleinheit, insbesondere des Steuergeräts
- - Softwareumfänge
- - Fluidvorratsbehälter, mit Füllstandsüberwachung, wenn nötig mit Fördereinheit und/oder Qualitätssensor
- - Fluidleitung
- - Fluiddoser
- - Sensorik zur Dosierungsregelung, insbesondere als Closed-Loop-Regelung
- - Computing power of the controller
- - Inputs / outputs in a control unit, in particular of the control unit
- - Software scopes
- - Fluid reservoir, with level monitoring, if necessary with delivery unit and / or quality sensor
- - Fluid line
- - Fluid doser
- - Sensors for dosing control, especially as a closed-loop control
Die in ein Motorsteuergerät integrierte oder externe Steuer- und/oder Regeleinheit für das Kühlmedium kann so beispielsweise für die Abgasnachbehandlung und eine Zumessung des Kühlmediums genutzt werden beziehungsweise umgekehrt. Wenn als das Kühlmedium beispielsweise Wasser verwendet wird, so kann auch eine Kombination von Fluidleitungen zur Vereinfachung des Gesamtsystems dienen. Eine elektrische Heizung und eine Leitungsverlegung mit Befestigungspunkten im Kraftfahrzeug kann dann beispielsweise gemeinsam genutzt werden. Dazu können die Leitungen des SCR-Systems und der zweiten Dosiereinrichtung mit einer elektrischen Heizung parallel geführt werden und durch eine gemeinsame Isolationshülle wie beispielsweise die zuvor genannte Mantelleitung gemeinsam geheizt und im Kraftfahrzeug befestigt werden.The integrated into an engine control unit or external control and / or control unit for the cooling medium can be used for example for exhaust aftertreatment and a metering of the cooling medium or vice versa. If, for example, water is used as the cooling medium, a combination of fluid lines can also be used to simplify the overall system. An electric heater and a wiring with attachment points in the vehicle can then be shared, for example become. For this purpose, the lines of the SCR system and the second metering device can be performed in parallel with an electric heater and heated together by a common insulation shell such as the aforementioned sheathed cable and fastened in the motor vehicle.
Insbesondere ist es denkbar, dass die erste Leitung und die zweite Leitung koaxial zueinander angeordnet sind, sodass beispielsweise die erste Leitung zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leitung verläuft oder umgekehrt. Dies stellt eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Leitungen für eine gemeinsame Verlegung und Befestigung dar. Vorteilhaft ist hier, wenn beispielsweise die erste Leitung, insbesondere mit elektrischer Heizung, in der zweiten Leitung verläuft, sodass die zweite Leitung zumindest einen Teil der ersten Leitung umgibt, sodass dann beispielsweise das Kühlmedium als Kühlfluid verwendet werden kann, sodass auch bevorzugt bei höherer Temperatur zur Emissionsminderung wirksam ist und im Einsatz sein sollte.In particular, it is conceivable that the first line and the second line are arranged coaxially with each other, so that, for example, the first line extends at least partially within the second line or vice versa. This is a further possibility for arranging the lines for a common installation and fastening. It is advantageous here, for example, if the first line, in particular with electrical heating, runs in the second line, so that the second line surrounds at least a part of the first line, so that then, for example, the cooling medium can be used as cooling fluid, so that also preferably at a higher temperature for emission reduction is effective and should be in use.
Bei einer solchen koaxialen Anordnung kann beispielsweise die zentrale Lage der inneren Leitung, welche beispielsweise als Schlauch ausgebildet ist, durch Verbindungen zur äußeren, als Hülle fungierenden Leitung stabilisiert werden. Vorteilhafterweise werden hierzu Stabilisatoren eingesetzt, welche gleichzeitig als Heizelement zum Beheizen zumindest einer der Leitungen, insbesondere zum Beheizen beider Leitungen, ausgeführt sind. In einer weiteren Version werden die Stabilisatoren zusätzlich als Strömungselemente ausgeführt, um die Strömung des äußeren Mediums günstig zu beeinflussen. Dies kann auch aktiv ausgeführt werden, damit bei gewünschtem starken Wärmeübergang im äußeren Medium zunehmend turbulente Strömungsverhältnisse eingestellt werden.In such a coaxial arrangement, for example, the central position of the inner conduit, which is formed for example as a tube, be stabilized by connections to the outer, acting as a sheath line. Advantageously, this stabilizers are used, which are simultaneously designed as a heating element for heating at least one of the lines, in particular for heating both lines. In another version, the stabilizers are additionally designed as flow elements in order to favorably influence the flow of the outer medium. This can also be carried out actively, so that when desired strong heat transfer in the outer medium increasingly turbulent flow conditions are set.
Bei Temperaturen, die ein Gefrieren des Reduktionsmittels zur Folge haben könnten, wird die elektrische Heizung zugeschaltet. Dadurch wird beispielsweise zuerst die erste Leitung erwärmt und dann zusätzlich das Kühlmedium. Das Kühlmedium dient also zusätzlich noch als Temperaturschutz nach außen. Sollte das Kühlmedium höhere Anforderungen an die Betriebstemperatur haben als das Reduktionsmittel, so kann die Anordnung auch so gewählt werden, dass die zweite Leitung innen und die erste Leitung außen angeordnet ist und/oder dass die Heizung auf der innenliegenden Leitung angebracht wird und so mehr auf das außen liegende Medium wirkt.At temperatures that could cause freezing of the reducing agent, the electric heater is switched on. As a result, for example, first the first line is heated and then additionally the cooling medium. The cooling medium thus also serves as a temperature protection to the outside. If the cooling medium has higher requirements for the operating temperature than the reducing agent, then the arrangement can also be chosen so that the second line inside and the first line is arranged outside and / or that the heater is mounted on the inner line and so on more the external medium works.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine; -
2 eine schematische Querschnittsansicht zweier Leitungen der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform; -
3 eine schematische Querschnittsansicht der Leitungen gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
4 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine; und -
5 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine.
-
1 a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention; -
2 a schematic cross-sectional view of two lines of the internal combustion engine according to a first embodiment; -
3 a schematic cross-sectional view of the lines according to a second embodiment; -
4 a schematic representation of an internal combustion engine; and -
5 a schematic representation of an internal combustion engine.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Der jeweilige Zylinder
Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine
Die Dosiereinrichtung
Die Dosiereinrichtung
In der Folge können die Dosiereinrichtungen
Ferner umfasst die jeweilige Dosiereinrichtung
Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb auf besonders einfache und insbesondere kostengünstige Weise zu realisieren, ist wenigstens eine dem Reduktionsmittel und dem Kühlmedium gemeinsame Wärmequelle
Alternativ zu der zweiten Ausführungsform ist es denkbar, dass die Leitung
Der Injektor zum Einbringen des Kühlmediums ist beispielsweise in einer thermisch weniger anspruchsvollen Umgebung verbaut, sodass der Injektor zum Einbringen des Fluidmediums ohne Kühlung beziehungsweise Kühlkörper vorgesehen werden kann.The injector for introducing the cooling medium is installed, for example, in a thermally less demanding environment, so that the injector for introducing the fluid medium without cooling or heat sink can be provided.
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Gehäuseteilhousing part
- 1414
- Zylindercylinder
- 1616
- Ansaugtraktintake system
- 1818
- Abgasanlageexhaust system
- 2020
- Dosiereinrichtungmetering
- 2222
- Dosiereinheitdosing
- 2424
- Dosiereinrichtungmetering
- 2626
- Dosiereinheitdosing
- 2828
- Tanktank
- 3030
- Heizungheater
- 3232
- Leitungmanagement
- 3434
- Pumpepump
- 3636
- Tanktank
- 3838
- Heizungheater
- 4040
- Leitungmanagement
- 4242
- Pumpepump
- 4444
- Steuergerätcontrol unit
- 4646
- Steuergerätcontrol unit
- 4848
- Kontroll- und/oder RegeleinheitControl and / or regulating unit
- 5050
- Kabelbaumharness
- 52a-e52a-e
- Sensorsensor
- 5454
- Filterfilter
- 5656
- Filterfilter
- 5858
- Wärmequelleheat source
- 6060
- Heizungheater
- 6262
- Mantelleitungsheathed cable
- 6464
- Längenbereichlength range
- 6666
- Längenbereichlength range
- 6868
- Stabilisatorstabilizer
- 7070
- Scheibedisc
- 7272
- ScheibenreinigungsanlageWindshield washing system
- 7474
- Tanktank
- 7676
- Leitungmanagement
- 7878
- RücklaufleitungReturn line
- 8080
- Dosiereinrichtungmetering
- 8282
- Vorlaufleitungsupply line
- 8484
- Injektoreninjectors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 0229235 A1 [0002]WO0229235 A1 [0002]
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017008336.3A DE102017008336A1 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102017008336.3A DE102017008336A1 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017008336A1 true DE102017008336A1 (en) | 2019-03-07 |
Family
ID=65363441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017008336.3A Withdrawn DE102017008336A1 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017008336A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002029235A1 (en) | 2000-09-30 | 2002-04-11 | Michael Hartkopf | Method and device for reducing fuel consumption |
-
2017
- 2017-09-06 DE DE102017008336.3A patent/DE102017008336A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002029235A1 (en) | 2000-09-30 | 2002-04-11 | Michael Hartkopf | Method and device for reducing fuel consumption |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |