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DE102017102104B3 - Method and device for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine Download PDF

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DE102017102104B3
DE102017102104B3 DE102017102104.3A DE102017102104A DE102017102104B3 DE 102017102104 B3 DE102017102104 B3 DE 102017102104B3 DE 102017102104 A DE102017102104 A DE 102017102104A DE 102017102104 B3 DE102017102104 B3 DE 102017102104B3
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Jens Kitte
Torsten Tietze
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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Zufuhr von Wärme zu abgasrelevanten Bauteilen bzw. Abgasnachbehandlungskomponenten ein Kreisprozess durchgeführt wird. Dabei wird einem Arbeitsmedium Wärme zugeführt. Das erwärmte Arbeitsmedium wird dann mittels eines Verdichters komprimiert, wobei Arbeit aufgewendet wird. Dem erwärmten und komprimierten Arbeitsmedium wird wiederum dadurch Wärme entzogen, dass das stromauf einer Turbine angeordnete abgasrelevante Bauteil bzw. die betreffende Abgasnachbehandlungskomponente erwärmt wird. Das abgekühlte Arbeitsmedium wird im weiteren Verlauf dann über der Turbine entspannt, so dass ein Teil der zur Kompression des erwärmten Arbeitsmediums aufgewendeten Arbeit zurückgewonnen wird. Dem durch die Entspannung noch weiter abgekühlten Arbeitsmedium stromab der Turbine wird erneut Wärme zugeführt und der zuvor beschriebene Kreislauf beginnt erneut.The method according to the invention is characterized in that a cyclic process is carried out for the supply of heat to exhaust-relevant components or exhaust aftertreatment components. In this case, heat is supplied to a working medium. The heated working medium is then compressed by means of a compressor, whereby work is spent. Heat is withdrawn from the heated and compressed working medium in turn by heating the exhaust gas-relevant component arranged upstream of a turbine or the exhaust gas aftertreatment component in question. The cooled working medium is then expanded over the turbine in the further course, so that part of the work expended for compression of the heated working medium is recovered. The still further cooled by the relaxation of the working fluid downstream of the turbine heat is supplied again and the cycle described above begins again.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine gemäß den Patentansprüchen. The present invention relates to a method and a device for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine according to the claims.

Für einen wirksamen Betrieb der Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, in der Abgasanlage angeordneten Bauteilen Wärme zuzuführen. In der Abgasanlage angeordnete Bauteile sind insbesondere Filter oder Katalysatoren. Eine Wärmezufuhr zu einem solchen Bauteil erfolgt vor allem dann, wenn die Brennkraftmaschine noch nicht gestartet ist oder nur mit geringer Belastung und somit niedriger Abgastemperatur betrieben wird. Durch eine solche Wärmezufuhr wird die Abgasnachbehandlung günstig beeinflusst, da beispielsweise ein in der Abgasanlage angeordneter Katalysator auf diese Weise auch dann betriebsfähig ist, wenn dem Katalysator nicht ausreichend Wärme durch das Abgas zugeführt wird. Für eine solche Wärmezufuhr sind verschiedene Ansätze zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei beispielsweise ein Katalysator elektrisch beheizt wird. Beispielsweise gemäß der DE 10306586 A1 ist ein Ansatz Stand der Technik, wobei vor dem Start einer Brennkraftmaschine mittels eines E-ATL ein in der Abgasanlage angeordneter Katalysator vorgewärmt wird. Dabei gelangt vom Verdichter des E-ATL verdichtete und somit erwärmte Luft zum Katalysator. Ein ähnliches Vorgehen ist auch aus der DE 102013001080 A1 oder der WO 2013175198 A1 bekannt. For an effective operation of the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, it is known to supply heat to components arranged in the exhaust system. In the exhaust system arranged components are in particular filters or catalysts. A heat supply to such a component takes place especially when the internal combustion engine is not started or is operated only with low load and thus lower exhaust gas temperature. By such a heat supply, the exhaust aftertreatment is favorably influenced because, for example, arranged in the exhaust system catalyst in this way is also operable when the catalyst is not sufficiently supplied heat through the exhaust gas. For such a heat supply various approaches to the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine are known, for example, a catalyst is electrically heated. For example, according to the DE 10306586 A1 is an approach prior art, wherein prior to the start of an internal combustion engine by means of an E-ATL preheated in the exhaust system catalyst is preheated. In this case, compressed and thus heated air from the compressor of the E-ATL reaches the catalyst. A similar procedure is also from the DE 102013001080 A1 or the WO 2013175198 A1 known.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Ansätze gemäß dem Stand der Technik weiter zu verbessern. It is an object of the present invention to further improve the known approaches according to the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen gelöst. This object is achieved by means of a method and a device according to the claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Zufuhr von Wärme zu abgasrelevanten Bauteilen bzw. Abgasnachbehandlungskomponenten ein Kreisprozess durchgeführt wird. Dabei wird einem Arbeitsmedium Wärme zugeführt. Das erwärmte Arbeitsmedium wird dann mittels eines Verdichters komprimiert, wobei Arbeit aufgewendet wird. Dem erwärmten und komprimierten Arbeitsmedium wird wiederum dadurch Wärme entzogen, dass das stromauf einer Turbine angeordnete abgasrelevante Bauteil bzw. die betreffende Abgasnachbehandlungskomponente erwärmt wird. Das abgekühlte Arbeitsmedium wird im weiteren Verlauf dann über der Turbine entspannt, so dass ein Teil der zur Kompression des erwärmten Arbeitsmediums aufgewendeten Arbeit zurückgewonnen wird. Dem durch die Entspannung noch weiter abgekühlten Arbeitsmedium stromab der Turbine wird erneut Wärme zugeführt und der zuvor beschriebene Kreislauf beginnt erneut. The method according to the invention is characterized in that a cyclic process is carried out for the supply of heat to exhaust-relevant components or exhaust aftertreatment components. In this case, heat is supplied to a working medium. The heated working medium is then compressed by means of a compressor, whereby work is spent. Heat is withdrawn from the heated and compressed working medium in turn by heating the exhaust gas-relevant component arranged upstream of a turbine or the exhaust gas aftertreatment component in question. The cooled working medium is then expanded over the turbine in the further course, so that part of the work expended for compression of the heated working medium is recovered. The still further cooled by the relaxation of the working fluid downstream of the turbine heat is supplied again and the cycle described above begins again.

Insbesondere erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, welche zunächst ein abgasrelevantes Bauteil aufweist, das in einer Abgasablage der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Insbesondere handelt es sich bei diesem Bauteil um zumindest einen Katalysator. Es kommen natürlich auch andere für eine Abgasnachbehandlung relevante Bauteile in Betracht. Weiterhin ist in der Abgasanlage stromab des Bauteils eine Turbine angeordnet. Darüber hinaus verbindet eine erste Kurzschlussleitung die Abgasanlage stromab der Turbine mit einer Ansauganlage. Außerdem ist in der Ansauganlage stromab der Einmündung der ersten Kurzschlussleitung in die Ansauganlage ein Verdichter angeordnet. Ferner verbindet eine zweite Kurzschlussleitung die Ansauganlage stromab des Verdichters mit der Abgasanlage stromauf des Bauteils. In particular, the method according to the invention is carried out in conjunction with an internal combustion engine, which initially has an exhaust gas-relevant component which is arranged in an exhaust gas deposit of the internal combustion engine. In particular, this component is at least one catalyst. Of course, other components that are relevant for exhaust aftertreatment also come into consideration. Furthermore, a turbine is arranged downstream of the component in the exhaust system. In addition, a first short circuit line connects the exhaust system downstream of the turbine with an intake system. In addition, a compressor is arranged in the intake downstream of the junction of the first short-circuit line in the intake. Furthermore, a second short circuit line connects the intake downstream of the compressor with the exhaust system upstream of the component.

Erfindungsgemäß wird der Verdichter mittels einer elektrischen Maschine angetrieben und zwar dann, wenn eine Zufuhr von Wärme zu dem Bauteil erfolgen soll, so dass ein Arbeitsmedium von der Abgasanlage durch die erste Kurzschlussleitung in die Ansauganlage gefördert wird. Dem Arbeitsmedium wird stromauf des Verdichters Wärme zugeführt und im weiteren Verlauf wird das Arbeitsmedium mittels des Verdichters komprimiert. Im noch weiteren Verlauf wird das Arbeitsmedium mittels der zweiten Kurzschlussleitung von der Ansauganlage in die Abgasanlage und somit zu dem Bauteil geleitet. Auf diese Weise wird die Wärme, welche dem Arbeitsmedium vor der Kompression zugeführt wurde und dem Arbeitsmedium durch die Kompression zugeführt wurde, zu dem Bauteil geleitet und an das Bauteil abgegeben. According to the invention, the compressor is driven by means of an electric machine, specifically when a supply of heat to the component is to take place, so that a working medium is conveyed from the exhaust system through the first short-circuit line into the intake system. The working fluid is supplied upstream of the compressor heat and in the course of the working fluid is compressed by means of the compressor. In still further course, the working medium is conducted by means of the second short-circuit line from the intake system into the exhaust system and thus to the component. In this way, the heat which has been supplied to the working medium prior to compression and supplied to the working medium by the compression is conducted to the component and delivered to the component.

Nachdem das Arbeitsmedium das Bauteil passiert hat, wird das Arbeitsmedium erfindungsgemäß in der Turbine entspannt. Dabei wird ein Teil der Arbeit durch einen Antrieb des Verdichters wieder zurückgewonnen, welche bei der Kompression des Arbeitsmediums mittels des Verdichters aufgewendet wurde. Stromab der Turbine wird das entspannte Arbeitsmedium über die erste Kurzschlussleitung von der Abgasanlage wieder in die Ansauganlage geleitet und dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters wird erneut Wärme zugeführt. After the working medium has passed through the component, the working medium is expanded according to the invention in the turbine. In this case, a part of the work is recovered by a drive of the compressor, which was spent in the compression of the working medium by means of the compressor. Downstream of the turbine, the expanded working medium is conducted back into the intake system via the first short-circuit line from the exhaust system, and heat is again supplied to the working medium upstream of the compressor.

Die erfindungsgemäße Energierückführung führt zu einer hohen Effizienz des Gesamtsystems, da die Wärmeenergie, welche nicht von dem zu erwärmenden Bauteil aufgenommen wurde, durch die Entspannung des Arbeitsmediums über der Turbine wieder in kinetische Energie umgewandelt wird, welche wiederum dem Antrieb des Verdichters dient. D. h. es wird die zum Antrieb des Verdichters mittels der elektrischen Maschine notwendige elektrische Energie reduziert. The energy return according to the invention leads to a high efficiency of the overall system, since the heat energy, which was not absorbed by the component to be heated, is converted back into kinetic energy by the relaxation of the working medium above the turbine, which in turn serves the drive of the compressor. Ie. it is the drive to the compressor by means of Electric machine reduces necessary electrical energy.

Weiterhin ist es von großem Vorteil, dass durch die Entspannung des Arbeitsmediums mittels der Turbine die Temperatur des Arbeitsmediums nach der Turbine reduziert wird, so dass eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsmedium und einer Wärmequelle zur Zufuhr von Wärme zu dem Arbeitsmedium zur Verfügung steht. D. h. infolge dieser großen Temperaturdifferenz, beispielsweise zwischen einem Speichermedium in einem Wärmespeicher und dem erfindungsgemäß zirkulierenden Arbeitsmedium ist ein großer Wärmestrom von dem Wärmespeicher in das Arbeitsmedium möglich. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Konzepts gegenüber beispielsweise einem klassischen elektrischen Katalysator besteht darin, dass der COP deutlich größer ist als 1. Insbesondere werden schon vorhandene Komponenten einer Brennkraftmaschine für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Insbesondere wird ein vorhandener AGR-Wärmetauscher für die Zufuhr von Wärme zu dem Arbeitsmedium verwendet. Dieser AGR-Wärmetauscher wird erfindungsgemäß vorteilhaft mit einem Wärmespeicher gekoppelt, so dass gespeicherte Wärme über einen elektrisch angetriebenen Verdichter bzw. einen E-ATL auf ein höheres Temperaturniveau gehoben wird. Der Arbeitsaufwand des Verdichters bleibt dabei erfindungsgemäß aufgrund der partiellen Rückgewinnung über die Turbine gering. Furthermore, it is of great advantage that the relaxation of the working medium by means of the turbine, the temperature of the working fluid is reduced to the turbine, so that a large temperature difference between the working fluid and a heat source for supplying heat to the working fluid is available. Ie. As a result of this large temperature difference, for example between a storage medium in a heat accumulator and the working medium circulating according to the invention, a large heat flow from the heat accumulator into the working medium is possible. The advantage of the inventive concept compared to, for example, a classic electric catalyst is that the COP is significantly greater than 1. In particular, already existing components of an internal combustion engine are used for the method according to the invention. In particular, an existing EGR heat exchanger is used for the supply of heat to the working medium. This EGR heat exchanger is advantageously coupled according to the invention with a heat accumulator, so that stored heat is raised to a higher temperature level via an electrically driven compressor or an E-ATL. The workload of the compressor remains according to the invention due to the partial recovery via the turbine low.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen. Further advantageous embodiments can be found in the following detailed description.

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 gezeigt. Die Brennkraftmaschine 1 ist beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Ottomotor. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst eine Abgasablage 2. In der Abgasanlage 2 sind Bauteile 3 für eine Abgasnachbehandlung angeordnet. Ein Bauteil 3 ist beispielsweise ein Katalysator oder ein Partikelfilter, also ein Abgasnachbehandlungsapparat. Das Bauteil kann jedoch auch eine Abgassonde sein oder ein Injektor, beispielsweise für die Zufuhr eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage 2. Natürlich können auch mehrere solcher Bauteile 3 in der Abgasanlage 2 angeordnet sein, zum Beispiel in Reihe hintereinander geschaltet. In der Abgasanlage 2 ist stromab des Bauteils 3 die Turbine 4 eines Abgasturboladers 5 angeordnet. In 1 is an internal combustion engine 1 shown. The internal combustion engine 1 is for example a diesel engine or a gasoline engine. The internal combustion engine 1 includes an exhaust stack 2 , In the exhaust system 2 are components 3 arranged for exhaust aftertreatment. A component 3 is for example a catalyst or a particulate filter, so an exhaust aftertreatment apparatus. However, the component may also be an exhaust gas probe or an injector, for example for the supply of a reducing agent in the exhaust system 2 , Of course, several such components 3 in the exhaust system 2 be arranged, for example, connected in series one behind the other. In the exhaust system 2 is downstream of the component 3 the turbine 4 an exhaust gas turbocharger 5 arranged.

Stromab der Turbine 4 zweigt von der Abgasanlage 2, d. h. von der Leitung, welche die Abgasanlage 2 bildet, eine erste Kurzschlussleitung 6 ab. Die erste Kurzschlussleitung 6 verbindet die Abgasanlage 2 mit einer Ansauganlage 7 der Brennkraftmaschine 1. Stromab der Einmündung der ersten Kurzschlussleitung 6 in die Ansauganlage 7, d. h. in die Leitung, welche die Ansauganlage 7 bildet, ist der Verdichter 8 des Abgasturboladers 5 angeordnet. Die erste Kurzschlussleitung 6 ist insbesondere eine so genannte Niederdruck-Abgasrückführleitung, so wie dem Fachmann hinlänglich bekannt ist. D. h. mittels dieser Niederdruck-Abgasrückführleitung wird während des Betriebes der Brennkraftmaschine 1 Abgas von der Abgasanlage 2 stromab der Turbine 4 zu der Ansauganlage 7 stromauf des Verdichters 8 geleitet und im weiteren Verlauf der Brennkraftmaschine 1, d. h. der dort erfolgenden Verbrennung, zugeführt. Stromab des Verdichters 8 zweigt von der Ansauganlage 7 eine zweite Kurzschlussleitung 9 ab. Die zweite Kurzschlussleitung 9 verbindet die Ansauganlage 7 und die Abgasanlage 2. Stromab der Einmündung der zweiten Kurzschlussleitung 9 in die Abgasanlage 2 ist in der Abgasanlage 2 das zumindest eine Bauteil 3 für eine Abgasnachbehandlung angeordnet, also insbesondere ein Katalysator. Die zweite Kurzschlussleitung 9 ist insbesondere eine so genannte Hochdruck-Abgasrückführleitung, so wie dem Fachmann hinlänglich bekannt ist. Sowohl in der ersten Kurzschlussleitung 6 als auch der zweiten Kurzschlussleitung 9 ist jeweils ein Ventil V angeordnet. Mittels des Ventils V in der ersten Kurzschlussleitung 6 kann ein Überströmen eines Mediums von der Abgasanlage 2 in die Ansauganlage 7 gesteuert werden. Das Medium ist insbesondere gasförmig, beispielsweise Abgas, Luft oder ein Gemisch aus Abgas und Luft. Mittels des Ventils V in der zweiten Kurzschlussleitung 9 kann ein Überströmen eines Mediums von der Ansauganlage 7 in die Abgasanlage 2 gesteuert werden. Das Medium ist insbesondere gasförmig, beispielsweise Luft, Abgas oder ein Gemisch aus Luft und Abgas. Downstream of the turbine 4 branches off the exhaust system 2 ie from the pipe, which is the exhaust system 2 forms, a first short circuit line 6 from. The first short circuit line 6 connects the exhaust system 2 with an intake system 7 the internal combustion engine 1 , Downstream of the junction of the first short circuit line 6 in the intake system 7 , ie in the pipe, which the intake system 7 is the compressor 8th the exhaust gas turbocharger 5 arranged. The first short circuit line 6 is in particular a so-called low-pressure exhaust gas recirculation line, as well known to those skilled in the art. Ie. By means of this low-pressure exhaust gas recirculation line is during operation of the internal combustion engine 1 Exhaust from the exhaust system 2 downstream of the turbine 4 to the intake system 7 upstream of the compressor 8th passed and in the further course of the internal combustion engine 1 , ie the there taking place combustion supplied. Downstream of the compressor 8th branches off the intake system 7 a second short circuit line 9 from. The second short circuit line 9 connects the intake system 7 and the exhaust system 2 , Downstream of the junction of the second short-circuit line 9 in the exhaust system 2 is in the exhaust system 2 the at least one component 3 arranged for exhaust aftertreatment, so in particular a catalyst. The second short circuit line 9 is in particular a so-called high-pressure exhaust gas recirculation line, as is well known to those skilled in the art. Both in the first short circuit line 6 as well as the second short circuit line 9 in each case a valve V is arranged. By means of the valve V in the first short-circuit line 6 may be an overflow of a medium from the exhaust system 2 in the intake system 7 to be controlled. The medium is in particular gaseous, for example exhaust gas, air or a mixture of exhaust gas and air. By means of the valve V in the second short-circuit line 9 may be an overflow of a medium from the intake system 7 in the exhaust system 2 to be controlled. The medium is in particular gaseous, for example air, exhaust gas or a mixture of air and exhaust gas.

Der Abgasturbolader 5 mit der Turbine 4 und dem Verdichter 8 umfasst eine elektrische Maschine 10. D. h. es handelt sich bei dem Abgasturbolader 5 um einen so genannten E-ATL, also insbesondere einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader. Mit anderen Worten – die Turbine 4 und der Verdichter 8 des Abgasturboladers 5 sind (unmittelbar) mittels einer Welle miteinander verbunden. Denkbar ist allerdings auch eine nur mittelbare Verbindung von Turbine 4 und Verdichter 8, wie beispielsweise in der US 20150292398 A1 gezeigt. Demnach kann die Turbine 4 auch mit einer ersten elektrischen Maschine verbunden sein und der Verdichter 8 kann mit einer zweiten elektrischen Maschine (welche dann der elektrischen Maschine 10 nach 1 entspricht) verbunden sein, wobei die beiden elektrischen Maschinen wiederum miteinander verbunden sind, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines elektrischen Energiespeichers. Jedenfalls kann der Verdichter 8 des Abgasturboladers 5 nach 1 elektrisch angetrieben werden. The turbocharger 5 with the turbine 4 and the compressor 8th includes an electric machine 10 , Ie. This is the exhaust gas turbocharger 5 to a so-called E-ATL, so in particular an electrically assisted exhaust gas turbocharger. In other words - the turbine 4 and the compressor 8th the exhaust gas turbocharger 5 are (directly) connected to each other by means of a shaft. It is also conceivable, however, an only indirect connection of turbine 4 and compressors 8th , such as in the US 20150292398 A1 shown. Accordingly, the turbine can 4 also be connected to a first electric machine and the compressor 8th can with a second electric machine (which then the electric machine 10 to 1 corresponds), wherein the two electrical machines are in turn connected to each other, optionally with the interposition of an electrical energy storage. Anyhow, the compressor can 8th the exhaust gas turbocharger 5 to 1 be driven electrically.

Erfindungsgemäß wird der Verdichter 8 des Abgasturboladers 5 dann elektrisch mittels der elektrischen Maschine 10 angetrieben, wenn eine Zufuhr von Wärme zu dem Bauteil 3 erfolgen soll. Mit anderen Worten wird der elektrische Antrieb des Verdichters 8 des Abgasturboladers 5 beispielsweise mittels der elektrischen Maschine 10 in Abhängigkeit einer Zustandsgröße des Bauteils 3 für die Abgasnachbehandlung (Temperatur), in Abhängigkeit der Abgastemperatur (gemessen oder modelliert) oder des Zustands der Brennkraftmaschine 1 (in Betrieb/nicht in Betrieb, Betrieb mit niedriger Last/Betrieb mit hoher Last) gesteuert. Dementsprechend werden auch die gegebenenfalls vorhandenen Ventile V in der ersten Kurzschlussleitung 6 und der zweiten Kurzschlussleitung 9 gesteuert. According to the invention, the compressor 8th the exhaust gas turbocharger 5 then electrically by means of the electric machine 10 driven when a supply of heat to the component 3 should be done. With In other words, the electric drive of the compressor 8th the exhaust gas turbocharger 5 for example by means of the electric machine 10 depending on a state variable of the component 3 for the exhaust aftertreatment (temperature), as a function of the exhaust gas temperature (measured or modeled) or the state of the internal combustion engine 1 (in operation / not in operation, low load operation / high load operation) controlled. Accordingly, the optionally existing valves V in the first short-circuit line 6 and the second short-circuit line 9 controlled.

Beispielsweise wird der Verdichter 8 des Abgasturboladers 5 elektrisch mittels der elektrischen Maschine 10 angetrieben, wenn die Brennkraftmaschine 1 noch nicht gestartet ist und ein Start kurz bevor steht oder wenn die Brennkraftmaschine 1 gerade gestartet wurde. Jedenfalls soll eine Zufuhr von Wärme zu dem Bauteil 3 erfolgen, da das Bauteil 3, das insbesondere ein Abgasnachbehandlungsapparat ist, noch nicht die für einen wirksamen Betrieb notwendige Betriebstemperatur aufweist. Erfindungsgemäß erfolgt daher ein Antrieb des Verdichters 8 mittels der elektrischen Maschine 10. D. h. mittels des Verdichters 8 wird ein gasförmiges Medium (Gas), das im weiteren Verlauf als Arbeitsmedium bezeichnet wird, gefördert und verdichtet bzw. es stellt sich ein Gasmassenstrom ein. Das Arbeitsmedium ist insbesondere Luft oder ein Gemisch aus Luft und Abgas. Das Arbeitsmedium wird durch den Antrieb des Verdichters 8 mittels der elektrischen Maschine 10 von der Abgasanlage 2 durch die erste Kurzschlussleitung 6 in die Ansauganlage 7 gefördert. Natürlich nur dann, wenn das Ventil V in der ersten Kurzschlussleitung 6 geöffnet ist. For example, the compressor 8th the exhaust gas turbocharger 5 electrically by means of the electric machine 10 driven when the internal combustion engine 1 not yet started and a start is imminent or if the internal combustion engine 1 just started. In any case, a supply of heat to the component 3 done because the component 3 , which is in particular an exhaust aftertreatment apparatus, does not yet have the operating temperature necessary for effective operation. According to the invention, therefore, a drive of the compressor 8th by means of the electric machine 10 , Ie. by means of the compressor 8th is a gaseous medium (gas), which is referred to in the following as the working medium, promoted and compressed or it turns a gas mass flow. The working medium is in particular air or a mixture of air and exhaust gas. The working fluid is generated by the drive of the compressor 8th by means of the electric machine 10 from the exhaust system 2 through the first short circuit line 6 in the intake system 7 promoted. Of course, only if the valve V in the first short circuit line 6 is open.

Erfindungsgemäß wird dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters 8 Wärme zugeführt. Wie in 1 gezeigt, kann die Zufuhr von Wärme dadurch erfolgen, dass in der ersten Kurzschlussleitung 6 ein Wärmetauscher 11 angeordnet ist. Mittels des Wärmetauschers 11 kann Wärme von einem beispielsweise flüssigen Medium auf das Arbeitsmedium übertragen werden, so wie allgemein bekannt. Insbesondere ist der Wärmetauscher 11 ein so genannter AGR-Kühler, mit dem dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 mit einer bestimmten Last betrieben wird und Abgas von der Abgasanlage 2 zur Ansauganlage 7 über die erste Kurzschlussleitung 6 geleitet wird, vom Abgas Wärme abgeführt wird. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wirkt der Wärmetauscher 11 mit einem Wärmespeicher 12 zusammen bzw. ist mit einem Wärmespeicher 12 verbunden. Der Wärmespeicher 12 kann ein Latent-Wärmespeicher sein. Insbesondere können der Wärmetauscher 11 und der Wärmespeicher 12 eine Einheit bilden, beispielsweise dadurch, dass der Wärmetauscher 11 von dem Wärmespeicher 12 umschlossen ist. Der Wärmespeicher 12 umfasst beispielsweise Paraffin als Speichermittel. According to the invention, the working medium is upstream of the compressor 8th Heat supplied. As in 1 shown, the supply of heat can be done by that in the first short-circuit line 6 a heat exchanger 11 is arranged. By means of the heat exchanger 11 For example, heat can be transferred from an example liquid medium to the working medium, as is well known. In particular, the heat exchanger 11 a so-called EGR cooler, with which when the internal combustion engine 1 is operated with a given load and exhaust from the exhaust system 2 to the intake system 7 over the first short circuit line 6 is conducted, heat is dissipated by the exhaust gas. In one embodiment of the present invention, the heat exchanger acts 11 with a heat storage 12 together or is with a heat storage 12 connected. The heat storage 12 can be a latent heat storage. In particular, the heat exchanger 11 and the heat storage 12 form a unit, for example, characterized in that the heat exchanger 11 from the heat storage 12 is enclosed. The heat storage 12 includes, for example, paraffin as a storage agent.

Das Arbeitsmedium, dem wie beschrieben stromauf des Verdichters 8 Wärme zugeführt wurde, wird im weiteren Verlauf mittels des Verdichters 8 komprimiert, so dass der Druck des Arbeitsmediums stromab des Verdichters 8 in der Ansaugleitung 7 größer ist, als stromauf des Verdichters 8. Im noch weiteren Verlauf wird das Arbeitsmedium mittels der zweiten Kurzschlussleitung 9 von der Ansauganlage 7 in die Abgasanlage 2 und somit zu dem Bauteil 3 geleitet, natürlich nur dann, wenn das Ventil V in der ersten Kurzschlussleitung 6 geöffnet ist. Folglich wird die Wärme, welche dem Arbeitsmedium einerseits mittels des Wärmetauschers 11 vor der Kompression zugeführt wurde und dem Arbeitsmedium andererseits durch die Kompression zugeführt wurde, zu dem Bauteil 3 geleitet. Insbesondere wird diese Wärme dem Bauteil 3 zugeführt bzw. an das Bauteil 3 abgegeben, beispielsweise dadurch, dass das Bauteil 3 von dem Arbeitsmedium umströmt oder durchströmt wird. The working fluid, as described upstream of the compressor 8th Heat was supplied, in the further course by means of the compressor 8th compressed so that the pressure of the working fluid downstream of the compressor 8th in the intake pipe 7 is greater than upstream of the compressor 8th , In still further course, the working medium by means of the second short-circuit line 9 from the intake system 7 in the exhaust system 2 and thus to the component 3 directed, of course, only if the valve V in the first short-circuit line 6 is open. Consequently, the heat, which the working fluid on the one hand by means of the heat exchanger 11 on the other hand, before the compression was supplied and the working medium, on the other hand, was supplied by the compression, to the component 3 directed. In particular, this heat is the component 3 supplied or to the component 3 given, for example, that the component 3 is flowed around or flowed through by the working medium.

Nachdem das Arbeitsmedium das Bauteil 3 passiert hat und zumindest ein Teil der in dem Arbeitsmedium enthaltenen Wärme dem Bauteil 3 zugeführt wurde, wird das Arbeitsmedium in der Turbine 4 des Abgasturboladers 5 entspannt. Dabei wird ein Teil der Arbeit wieder zurückgewonnen, die bei der Kompression des Arbeitsmediums aufgewendet wurde. D. h. durch diese Entspannung erfolgt ein (zusätzlicher) Antrieb des Verdichters 8 und zwar entweder unmittelbar – nämlich dann, wenn die Turbine 4 und der Verdichter 8 mittels einer Welle miteinander verbunden sind oder mittelbar, wenn die Turbine 4 und der Verdichter 8 elektrisch miteinander verbunden sind, siehe Beschreibung oben mit Bezug auf die US 20150292398 A1 . After the working medium the component 3 has happened and at least a part of the heat contained in the working medium the component 3 was fed, the working fluid in the turbine 4 the exhaust gas turbocharger 5 relaxed. Here, a part of the work is recovered, which was spent in the compression of the working medium. Ie. By this relaxation takes place an (additional) drive of the compressor 8th either directly - namely, when the turbine 4 and the compressor 8th by means of a shaft connected to each other or indirectly, if the turbine 4 and the compressor 8th electrically connected to each other, see description above with reference to the US 20150292398 A1 ,

Stromab der Turbine 4 wird das entspannte Arbeitsmedium wieder über die erste Kurzschlussleitung 6 von der Abgasanlage 2 in die Ansauganlage 7 geleitet, wobei der beschriebene Ablauf erneut beginnt, da dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters 8 wieder Wärme zugeführt wird und im weiteren Verlauf das Arbeitsmedium mittels des Verdichters 8 wieder komprimiert wird und so weiter. D. h. es wird erfindungsgemäß ein Kreisprozess gebildet. Dabei wird einem Arbeitsmedium Wärme zugeführt, das erwärmte Arbeitsmedium wird komprimiert, wobei Arbeit aufgewendet wird, dem erwärmten und komprimierten Arbeitsmedium wird dadurch Wärme entzogen, dass das stromauf der Turbine 4 in der Abgasanlage 2 angeordnete Bauteil 3 erwärmt wird, das abgekühlte Arbeitsmedium wird im weiteren Verlauf über einer Turbine 4 entspannt, so dass ein Teil der zur Kompression des erwärmten Arbeitsmediums aufgewendeten Arbeit zurückgewonnen wird, dem durch die Entspannung noch weiter abgekühlten Arbeitsmedium stromab der Turbine 4 wird erneut Wärme zugeführt und der zuvor beschriebene Kreislauf beginnt erneut. Downstream of the turbine 4 The relaxed working medium is again via the first short-circuit line 6 from the exhaust system 2 in the intake system 7 directed, wherein the process described starts again, since the working fluid upstream of the compressor 8th Heat is supplied again and in the course of the working fluid by means of the compressor 8th is compressed again and so on. Ie. It is inventively formed a cycle. In this case, heat is supplied to a working medium, the heated working medium is compressed, whereby work is spent, the heated and compressed working medium is thereby deprived of heat that the upstream of the turbine 4 in the exhaust system 2 arranged component 3 is heated, the cooled working fluid is in the course of a turbine 4 relaxed, so that a part of the work expended for the compression of the heated working medium is recovered, the working medium cooled further by the relaxation downstream of the turbine 4 Heat is supplied again and the cycle described above begins again.

Beispielsweise beträgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die zur Kompression des erwärmten Arbeitsmediums von dem Verdichter 8 aufgenommene Arbeit unter bestimmten Randbedingungen 168 kJ und die von der Turbine 4 zurückgewonnene Arbeit 130 kJ, so dass die von der elektrischen Maschine 10 zu verrichtende Arbeit 38 kJ beträgt. Die dem Arbeitsmedium vor der Kompression mittels des Wärmetauschers zugeführte Wärmemenge beträgt 32 kJ. Infolgedessen beträgt die Wärmemenge, welche dem Bauteil 3 zugeführt wird 70 kJ (= 38 kJ + 32 kJ). Somit ist das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zur eingesetzten elektrischen Leistung (COP) gleich 1,84 (70 kJ/38 kJ). For example, according to the inventive method for the compression of the heated working medium of the compressor 8th Work undertaken under certain conditions 168 kJ and that of the turbine 4 recovered work 130 kJ, so that of the electric machine 10 work to be done is 38 kJ. The amount of heat supplied to the working fluid before compression by means of the heat exchanger is 32 kJ. As a result, the amount of heat which is the component 3 is fed 70 kJ (= 38 kJ + 32 kJ). Thus, the ratio of generated thermal power to applied electrical power (COP) is equal to 1.84 (70 kJ / 38 kJ).

Wie in 2a gezeigt, beträgt die dem Bauteil 3, hier einem Katalysator, u. a. aus dem Wärmespeicher 12 zugeführte Wärmeleistung E_th, zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens, rund 11 kW. Zu diesem Zeitpunkt ist auch die vom Verdichter 8 aufgenommene Leistung E_el maximal und beträgt mehr als 6 kW. Wie gemäß 2a zu erkennen ist, sinkt sowohl die dem Bauteil 3 zugeführte Wärmeleistung E_th als auch die vom Verdichter 8 aufgenommene Leistung E_el über der Zeit ab. Das liegt darin begründet, dass sowohl die von dem Bauteil 3 aufgenommene Wärmeleistung als auch die vom Wärmespeicher 12 abgegebene Wärmeleistung gegen null gehen und sich die vom Verdichter 8 aufgenommene Leistung E_el der von der Turbine 4 abgegebenen Leistung E_ab angleicht. Jedenfalls streben die vom Verdichter 8 aufgenommene Leistung E_el als auch die dem Bauteil 3 zugeführte Wärmeleistung E_th gegen null. As in 2a shown, that is the component 3 , here a catalyst, including from the heat storage 12 supplied heat output E_th, at the beginning of the process according to the invention, around 11 kW. At this time is also the compressor 8th absorbed power E_el maximum and is more than 6 kW. As per 2a can be seen, both the component sinks 3 supplied heat output E_th as well as that of the compressor 8th absorbed power E_el over time. This is due to the fact that both of the component 3 absorbed heat output as well as the heat storage 12 delivered heat output go to zero and that of the compressor 8th absorbed power E_el of the turbine 4 adjusted output E_ab. In any case, they strive for the compressor 8th absorbed power E_el as well as the component 3 supplied heat output E_th to zero.

Wie in 2b gezeigt, erreicht die Wandtemperatur T_w des Bauteils 3 bzw. des Katalysators unter bestimmten Randbedingungen nach 10 Sekunden 150 °C und nach 24 Sekunden 177 °C. As in 2 B shown reaches the wall temperature T_w of the component 3 or the catalyst under certain boundary conditions after 10 seconds 150 ° C and after 24 seconds 177 ° C.

Claims (10)

Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine (1) umfassend: – eine Abgasanlage (2), in der ein Bauteil (3) für eine Abgasnachbehandlung angeordnet ist, – eine in der Abgasanlage (2) stromab des Bauteils (3) angeordnete Turbine (4), – eine erste Kurzschlussleitung (6), welche die Abgasanlage (2) stromab der Turbine (4) mit einer Ansauganlage (7) verbindet, – einen in der Ansauganlage (7) stromab der Einmündung der ersten Kurzschlussleitung (6) in die Ansauganlage (7) angeordneten Verdichter (8), – eine zweite Kurzschlussleitung (9), welche die Ansauganlage (7) stromab des Verdichters (8) mit der Abgasanlage (2) stromauf des Bauteils (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Verdichter (8) mittels einer elektrischen Maschine (10) angetrieben wird, wenn eine Zufuhr von Wärme zu dem Bauteil (3) erfolgen soll, so dass ein Arbeitsmedium von der Abgasanlage (2) durch die erste Kurzschlussleitung (6) in die Ansauganlage (7) gefördert wird, – dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters (8) Wärme zugeführt wird und das Arbeitsmedium im weiteren Verlauf mittels des Verdichters (8) komprimiert wird, – im noch weiteren Verlauf das Arbeitsmedium mittels der zweiten Kurzschlussleitung (9) von der Ansauganlage (7) in die Abgasanlage (2) und somit zu dem Bauteil (3) geleitet wird, so dass die Wärme, welche dem Arbeitsmedium vor der Kompression zugeführt wurde und dem Arbeitsmedium durch die Kompression zugeführt wurde, zu dem Bauteil (3) geleitet und an das Bauteil (3) abgegeben wird, – nachdem das Arbeitsmedium das Bauteil (3) passiert hat, das Arbeitsmedium in der Turbine (4) entspannt wird und dabei ein Teil der Arbeit durch einen Antrieb des Verdichters (8) wieder zurückgewonnen wird, welche bei der Kompression des Arbeitsmediums mittels des Verdichters (8) aufgewendet wurde, – stromab der Turbine (4) das entspannte Arbeitsmedium über die erste Kurzschlussleitung (6) von der Abgasanlage (2) wieder in die Ansauganlage (7) geleitet wird und dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters (8) erneut Wärme zugeführt wird. Method for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine ( 1 ) comprising: - an exhaust system ( 2 ), in which a component ( 3 ) is arranged for exhaust aftertreatment, - one in the exhaust system ( 2 ) downstream of the component ( 3 ) arranged turbine ( 4 ), - a first short-circuit line ( 6 ), which the exhaust system ( 2 ) downstream of the turbine ( 4 ) with an intake system ( 7 ), - one in the intake system ( 7 ) downstream of the mouth of the first short-circuit line ( 6 ) into the intake system ( 7 ) arranged compressors ( 8th ), - a second short-circuit line ( 9 ), which the intake system ( 7 ) downstream of the compressor ( 8th ) with the exhaust system ( 2 ) upstream of the component ( 3 ), characterized in that: - the compressor ( 8th ) by means of an electric machine ( 10 ) is driven when a supply of heat to the component ( 3 ), so that a working medium from the exhaust system ( 2 ) through the first short-circuit line ( 6 ) into the intake system ( 7 ), - the working fluid upstream of the compressor ( 8th ) Heat is supplied and the working medium in the further course by means of the compressor ( 8th ) is compressed, - in the further course of the working medium by means of the second short-circuit line ( 9 ) from the intake system ( 7 ) into the exhaust system ( 2 ) and thus to the component ( 3 ) is conducted, so that the heat which has been supplied to the working medium before the compression and the working medium was supplied by the compression, to the component ( 3 ) and to the component ( 3 ), - after the working fluid has absorbed the component ( 3 ), the working medium in the turbine ( 4 ) and some of the work by a drive of the compressor ( 8th ) which is recovered during the compression of the working medium by means of the compressor ( 8th ), - downstream of the turbine ( 4 ) the relaxed working medium via the first short-circuit line ( 6 ) from the exhaust system ( 2 ) back into the intake system ( 7 ) and the working medium upstream of the compressor ( 8th ) Heat is supplied again. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Verdichters (8) mittels der elektrischen Maschine (10) in Abhängigkeit einer Zustandsgröße des Bauteils (3), in Abhängigkeit der Abgastemperatur oder in Abhängigkeit des Zustands der Brennkraftmaschine (1) gesteuert wird. Method according to claim 1, characterized in that the drive of the compressor ( 8th ) by means of the electric machine ( 10 ) as a function of a state variable of the component ( 3 ), depending on the exhaust gas temperature or in dependence of the state of the internal combustion engine ( 1 ) is controlled. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Verdichters (8) mittels der elektrischen Maschine (10) dadurch in Abhängigkeit des Zustands der Brennkraftmaschine (1) gesteuert wird, dass der Verdichter (8) dann mittels der elektrischen Maschine (10) angetrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine (1) noch nicht gestartet ist und ein Start kurz bevor steht, während die Brennkraftmaschine (1) gestartet wird oder wenn die Brennkraftmaschine (1) gerade gestartet wurde. Method according to claim 2, characterized in that the drive of the compressor ( 8th ) by means of the electric machine ( 10 ) characterized in dependence on the state of the internal combustion engine ( 1 ) is controlled that the compressor ( 8th ) then by means of the electric machine ( 10 ) is driven when the internal combustion engine ( 1 ) has not yet started and a start is imminent while the internal combustion engine ( 1 ) is started or when the internal combustion engine ( 1 ) was just started. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Verdichters (8) mittels der elektrischen Maschine (10) dadurch in Abhängigkeit einer Zustandsgröße des Bauteils (3) gesteuert wird, dass der Verdichter (8) dann mittels der elektrischen Maschine (10) angetrieben wird, wenn eine Zufuhr von Wärme zu dem Bauteil (3) notwendig ist, da das Bauteil (3) nicht die für einen wirksamen Betrieb notwendige Betriebstemperatur aufweist. Method according to claim 2, characterized in that the drive of the compressor ( 8th ) by means of the electric machine ( 10 ) as a function of a state variable of the component ( 3 ) is controlled that the compressor ( 8th ) then by means of the electric machine ( 10 ) is driven when a supply of heat to the component ( 3 ) necessary is because the component ( 3 ) does not have the operating temperature necessary for effective operation. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergerichtete Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist. Device for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine ( 1 ), characterized in that for carrying out the method according to one of claims 1 to 4 prepared engine ( 1 ) is provided. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) ein Katalysator, ein Partikelfilter, eine Abgassonde oder ein Injektor ist. Device according to claim 5, characterized in that the component ( 3 ) is a catalyst, a particulate filter, an exhaust gas probe or an injector. Vorrichtung nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (4) und der Verdichter (8) und die elektrische Maschine (10) Teil eines Abgasturboladers (5) sind. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the turbine ( 4 ) and the compressor ( 8th ) and the electric machine ( 10 ) Part of an exhaust gas turbocharger ( 5 ) are. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Wärme zu dem Arbeitsmedium stromauf des Verdichters (8) mittels eines Wärmetauschers (11) erfolgt. Device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the supply of heat to the working medium upstream of the compressor ( 8th ) by means of a heat exchanger ( 11 ) he follows. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (11) mit einem Wärmespeicher (12) zusammenwirkt. Device according to claim 8, characterized in that the heat exchanger ( 11 ) with a heat storage ( 12 ) cooperates. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (12) ein Latent-Wärmespeicher ist und der Wärmetauscher (11) und der Wärmespeicher (12) eine Einheit bilden. Device according to claim 9, characterized in that the heat storage ( 12 ) is a latent heat storage and the heat exchanger ( 11 ) and the heat storage ( 12 ) form a unit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3102210A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-23 Renault S.A.S. PROCESS FOR ACTIVATING A POST-TREATMENT SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND ASSOCIATED DEVICE
DE102017220441B4 (en) * 2017-11-16 2025-12-11 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation and energy recovery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306586A1 (en) * 2002-02-15 2003-09-04 Toyota Motor Co Ltd Controller for internal combustion engine has pre-heating mode for pre-heating defined part of engine by operating electric motor before starting engine, opening flow channel to this region
WO2013175198A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-28 Perkins Engines Company Limited Method and apparatus for controlling the starting of an internal combustion engine
DE102013001080A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Audi Ag Method for operating a drive device and corresponding drive device
US20150292398A1 (en) * 2012-10-08 2015-10-15 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Charging device for internal combustion engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306586A1 (en) * 2002-02-15 2003-09-04 Toyota Motor Co Ltd Controller for internal combustion engine has pre-heating mode for pre-heating defined part of engine by operating electric motor before starting engine, opening flow channel to this region
WO2013175198A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-28 Perkins Engines Company Limited Method and apparatus for controlling the starting of an internal combustion engine
US20150292398A1 (en) * 2012-10-08 2015-10-15 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Charging device for internal combustion engines
DE102013001080A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Audi Ag Method for operating a drive device and corresponding drive device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017220441B4 (en) * 2017-11-16 2025-12-11 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with cooled exhaust gas recirculation and energy recovery
FR3102210A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-23 Renault S.A.S. PROCESS FOR ACTIVATING A POST-TREATMENT SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND ASSOCIATED DEVICE

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