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Title:
EGR SYSTEM WITH WATER-TYPE COOLING ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/016331
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an EGR system 1 having an EGR line 1.1, an EGR cooler 1.2 within the EGR line 1.1 and an EGR flap 1.3 on the EGR line 1.1, and having at least one cooling fluid injection valve 2.1 for supplying cooling fluid to the recirculated exhaust gas. A particle filter 3 is provided which is positioned upstream of the cooling fluid injection valve 2.1, wherein the at least one cooling fluid injection valve 2.1 is positioned upstream of the EGR cooler 1.2 with a spacing a to the EGR cooler 1.2.

Inventors:
FISCHER MICHAEL (DE)
KREUTZIGER PHILIPP (DE)
SUN YONG (US)
SAHOO DIPANKAR (US)
Application Number:
PCT/EP2018/069675
Publication Date:
January 24, 2019
Filing Date:
July 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TENNECO GMBH (DE)
International Classes:
F02M26/35; F02M26/05; F02M26/33; F02M26/28
Domestic Patent References:
WO2014080266A12014-05-30
Foreign References:
DE102016208208A12017-11-16
US5785030A1998-07-28
DE112007000779T52009-04-16
EP0596855A11994-05-11
DE102015119204A12016-05-12
FR2993933A12014-01-31
DE102015108224A12016-06-23
EP3098406A12016-11-30
Attorney, Agent or Firm:
STT SOZIETÄT THEWS & THEWS (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. AGR-System (1) mit einer AGR-Leitung (1.1), einem AGR-Kühler (1.2) innerhalb der AGR-Leitung (1.1) und einer AGR-Klappe (1.3) an der AGR- Leitung (1.1) und mit mindestens einem Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) zur Versorgung des rückgeführten Abgases mit Kühl-Fluid,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein Partikelfilter (3) vorgesehen ist, der stromauf des Kühl-Fluid- Einspritzventils (2.1) platziert ist, wobei das mindestens eine Kühl-Fluid- Einspritzventil (2.1) stromauf des AGR-Kühlers (1.2) mit einem Abstand a zum AGR-Kühler (1.2) platziert ist.

2. AGR-System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das mindestens eine Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) mit einer Einspritzachse (2.1a) innerhalb der AGR-Leitung (1.1) platziert ist.

3. AGR-System nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich um eine Hochdruck-AGR handelt.

4. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass stromab des Fluid-Einspritzventils (2.1) die AGR-Leitung (1.1) katalysatorfrei ausgebildet ist.

5. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Partikelfilter (3) ein Filtergehäuse (3.1) aufweist, welches über eine Anschlusszone (3.2) mit der AGR-Leitung (1.1) verbunden ist, wobei mindestens ein Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) im Filtergehäuse (3.1) stromab des Partikelfilters (3) oder in der Anschlusszone (3.2) platziert ist. 6. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die AGR-Klappe (1.3) ein Klappengehäuse (1.4) aufweist, über welches die AGR-Klappe (1.3) mit der AGR-Leitung (1.1) verbunden ist, wobei mindestens ein Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) im Klappengehäuse (1.4) platziert ist.

7. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass innerhalb der AGR-Leitung (1.1) im Bereich des jeweiligen Kühl- Fluid-Einspritzventils (2.1) Verdampferelemente (4.1) und/oder

Mischerelemente (4.2) vorgesehen sind, die mit Kühl-Fluid aus dem Kühl- Fluid-Einspritzventil (2.1) benetzbar sind.

8. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) derart platziert ist, dass der Partikelfilter (3) rückseitig benetzt wird.

9. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) mindestens eine Einspritzdüse aufweist, die eine mittlere Kühl-Fluid-Tröpfchengröße von maximal 10 bis 100 Mikrometer gewährleistet.

10. AGR-System nach einem der Ansprüche 2 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einspritzachse (2.1a, 2.2a) zumindest eines Teils der Kühl-Fluid- Einspritzventile (2.1, 2.2) rechtwinklig oder radial zu einer Abgashaupt- strömungsrichtung V ausgerichtet ist und/oder dass die Einspritzachse (2.1a, 2.2a) zumindest eines Teils der Kühl-Fluid-Einspritzventile (2.1, 2.2) entgegen der Abgashauptströmungsrichtung V ausgerichtet ist. 11. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Partikelfilter (3) eine 3-Wege-Katalysator-Beschichtung aufweist, womit HC und CO oxidierbar und NOx reduzierbar ist. 2. AGR-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Abstand a des Kühl-Fluid-Einspritzventils (2.1) zum AGR- Kühler (1.2) und/oder die Platzierung des Kühl-Fluid-Einspritzventils (2.1) entlang der AGR-Leitung (1.1) und/oder die Platzierung des Kühl-Fluid- Einspritzventils (2.1) am Filtergehäuse (3.1) und/oder die Platzierung des Kühl-Fluid-Einspritzventils (2.1) am Klappengehäuse (1.4) und/oder die Auswahl der Verdampferelemente (4.1) der Art, der Anzahl oder der Platzierung und/oder der Tröpfchengröße nach derart ausgebildet werden, dass in Bezug auf das durch das Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) eingetragene Kühl-Fluid eine Verdampfungsrate von mindestens 20 % bis 30 % oder von mindestens 80 % bis 90 % erreicht wird, bevor das mit Kühl-Fluid beaufschlagte Abgas den AGR-Kühler (1.2) erreicht.

13. Verfahren zum Betrieb eines AGR-Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das rückgeführte Abgas nur mit Kühl-Fluid beaufschlagt wird, um die Temperatur in der AGR-Leitung (1.1) abzusenken, wobei stromab des Kühl-Fluid-Einspritzventils (2.1) keine katalytische Behandlung des Abgases erfolgt. Verfahren zum Betrieb eines AGR-Systems nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass durch das Kühl-Fluid-Einspritzventil (2.1) ein Kühl-Fluid- Massestrom c eingetragen wird und in der AGR-Leitung (1.1) ein Abgas- Massestrom e geführt wird, wobei für ein Verhältnis R zwischen dem Kühl- Fluid-Massestrom k und dem Abgas-Massestrom e gilt:

R = c/e und R >= x, mit 0,01 <= x <= 0,3 oder 0,2 <= x <= 1 ,5 oder 1 <= x <= 7 oder 5 <= x <= 12 oder 11 <= x <= 15 oder 14 <= x <= 20.

Description:
AGR-System mit Wasserkühlung

Die Erfindung bezieht sich auf ein AGR-System mit einer AGR-Leitung, einem AGR-Kühler innerhalb der AGR-Leitung und einer AGR-Klappe an der AGR- Leitung und mit mindestens einem Einspritzventil für ein Kühlmedium zur Ver- sorgung des rückgeführten Abgases mit einem Kühl-Fluid. Hierzu zählen können z. B. Wasser oder andere Flüssigkeiten mit einer möglichst hohen Verdampfungsenthalpie.

Als AGR-System wird eine Abgasrückführleitung bezeichnet. Ein AGR-System besteht in der Regel zumindest aus einer Abgasrückführungsleitung (AGR- Leitung), die an der Auslassleitung abzweigt und in der Einlassleitung mündet, einem Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) innerhalb der AGR-Leitung und einer Abgasrückführungsklappe (AGR-Klappe) an der AGR-Leitung. Bei Vorliegen eines Turboladers wird unterschieden zwischen einer Hochdruck-AGR (HP- AGR), einer Niederdruck-AGR (LP-AGR) und einer Maximaldruck-AGR (MP- AGR). Während bei der HP-AGR und der MP-AGR die AGR-Leitung vor der Turbine abzweigt, zweigt die AGR-Leitung bei der LP-AGR nach der Turbine ab. Bei der HP-AGR mündet die AGR-Leitung stromab des Verdichters. Bei der MP-AGR und bei der LP-AGR mündet die AGR-Leitung stromauf des Verdichters. Ein Partikelfilter ist spezifiziert insbesondere dadurch, dass Partikel, die größer als 15-25nm und insbesondere größer als 10nm sind, zurückgehalten werden. Idealerweise könnten die zurückgehaltenen Partikelgrößen sogar noch kleiner werden. Zusätzlich kann der Partikelfilter über eine katalytisch wirksame Be- schichtung verfügen, um Verschmutzungen wie Fouling durch HC und/oder NOx zu vermeiden und die Reinheit des AGR-Systems zu verbessern. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Effektivität des Systems aus.

Es ist bereits ein AGR-System mit einer Wassereinspritzung aus der DE 10 2015 119 204 A1 bekannt. Der Wasserinjektor ist dabei im AGR-Kühler plat- - -

ziert. Das Wasser dient zunächst zum Reinigen des AGR-Kühlers, aber auch zum Kühlen des rückgeführten Abgases und zur AGR-Ergänzung.

FR 2 993 933 A1 beschreibt ein WGS-System, bei dem zur Generierung von Wasserstoff Wasserdampf mittels des Katalysators katalysiert wird. Das zu- rückgeführte, mit Wasserstoff angereicherte Abgas wird mittels des Kühlers gekühlt.

DE 10 2015 108 224 A1 beschreibt ein klassisches AGR-System mit verschiedenen AGR-Varianten, eine Hochdruck-AGR und mehrere Niederdruck-AGR- Varianten. Innerhalb der jeweiligen AGR-Leitung ist ein Partikelfilter angeord- net. Der Partikelfilter in der Hochdruck-AGR hat eine katalytisch wirkende Be- schichtung zur Umwandlung von HC, CO und NOx. In der Niederdruck-AGR ist dem Partikelfilter ein 3-Wege-Katalysator vorgeschaltet.

EP 3 098 406 A1 beschreibt ein AGR-System unter Anwendung von Wasser zum Reinigen. Aus der WO 2014/080266 A1 ist ebenfalls ein AGR-System bekannt. Dabei wird das rückgeführte Abgas im Einlasskrümmer mit Wasser beaufschlagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein AGR-System derart auszubilden und anzuordnen, dass eine verbesserte und effizientere Kühlung des rückgeführten Abgases möglich ist. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass ein Partikelfilter vorgesehen ist, der stromauf des Kühl-Fluid-Einspritzventils platziert ist, wobei das mindestens eine Kühl-Fluid-Einspritzventil stromauf des AGR-Kühlers mit einem Abstand a zum AGR-Kühler platziert ist. Hierdurch wird erreicht, dass das rückgeführte Abgas zunächst durch den Partikelfilter mechanisch und/oder che- misch gereinigt wird, sodass eine Reinigung des stromab angeordneten Kühlers und die Bereitstellung von flüssigem Wasser hierzu nicht mehr notwendig sind. Zudem gewährleistet der Abstand a zum Kühler einen ausreichenden Verdampfungsgrad des zugesetzten Kühl-Fluids wie Wasser oder andere Flüssigkeiten - -

mit einer hohen Verdampfungsenthalpie, sodass eine effektivere Kühlung gewährleistet ist.

Zudem können nach der Reinigung der AGR durch den ggf. auch beschichteten Partikelfilter weitere Strömungselemente wie Mischer und/oder Verdampfer zur Steigerung der Verdampfung des eingespritzten Wassers eingesetzt werden, ohne dass eine nachteilige Ablagerungsbildung auf diesen Komponenten zu befürchten ist.

Das vorgenannte AGR-System und die damit einhergehende AGR-Kühlung sind für einen Ottomotor und auch für einen Dieselmotor anwendbar. Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn das mindestens eine Kühl-Fluid- Einspritzventil mit einer Einspritzachse innerhalb der AGR-Leitung platziert ist. Alternativ zur Platzierung innerhalb der AGR-Leitung ist auch die Platzierung innerhalb des Klappengehäuses der AGR-Klappe oder innerhalb des Filtergehäuses des Partikelfilters möglich. Bei der Anordnung innerhalb der AGR- Leitung können verschiedene Verdampferelemente und/oder Mischerelemente, die in der AGR-Leitung platziert sind, unmittelbar mit Kühlmittel versorgt werden bzw. stehen unmittelbar mit dem mit Kühlmittel angereicherten Abgasstrom in Wirkungsverbindung.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn es sich um eine Hochdruck-AGR handelt. Insbesondere bei einer Hochdruck-AGR sind die erfindungsgemäßen Vorteile betreffend eine verbesserte, mithin optimale Kühlung des zurückgeführten Abgases vorteilhaft. Ungeachtet dessen kann eine solche vorteilhafte Kühlung durch Anwendung der erfindungsgemäßen Kühlung auch für eine Niederdruck- AGR oder eine Maximaldruck-AGR Anwendung finden. Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn stromab des Fluid-Einspritzventils die AGR-Leitung katalysatorfrei ausgebildet ist, mithin kein weiterer Katalysator in der AGR-Leitung bzw. der Abgasleitung vorgesehen ist. Die AGR-Leitung mündet in der Einlassleitung stromauf des Einlasskrümmers. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Partikelfilter ein Filtergehäuse aufweist, welches über eine Anschlusszone mit der AGR-Leitung verbunden ist, wobei mindestens ein Kühl-Fluid-Einspritzventil im Filtergehäuse stromab des Partikelfilters oder in der Anschlusszone platziert ist. Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die AGR-Klappe ein Klappengehäuse aufweist, über welches die AGR-Klappe mit der AGR-Leitung verbunden ist, wobei mindestens ein Kühl-Fluid-Einspritzventil im Klappengehäuse platziert ist. Vorteilhaft kann es hierzu sein, wenn der Leitungsquerschnitt im Injektionsbereich vergrößert ist, um die lokale Gasströmungsgeschwindigkeit herabzusetzen und damit die VerweilzeitA/erdampfungszeit zu vergrößern.

Insbesondere in der Anschlusszone und im Klappengehäuse ist ein erweiterter Leitungsquerschnitt bzw. Strömungsquerschnitt anwendbar. Die dort maßgeblich reduzierte Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet eine höhere Verweilzeit des Kühlmittels. Somit lässt sich die Einbringung bzw. Verteilung und Verdamp- fung von eingespritztem Kühlmittel wie insbesondere Wasser vorteilhaft durchführen. Letzteres gilt natürlich auch für erweiterte Strömungsquerschnitte betreffend das Partikelfiltergehäuse.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Leitungsquerschnitt im Injektionsbereich vergrößert ist, um die lokale Gasströmungsgeschwindigkeit herabzusetzen und damit die Verweilzeit/Verdampfungszeit zu vergrößern.

Zudem kann die Injektion so durchgeführt werden, dass ein Auftreffen des eingespritzten Fluids auf kalte Außen- bzw. Gehäusewände vermieden oder gering gehalten wird. Diesbezüglich kann es vorteilhaft sein, wenn die inneren Bauteile strukturiert gestaltet sind oder eine spezielle Oberflächenstruktur oder Rauigkeit aufweisen, um einen Wärmeaustausch zwischen Kühl-Fluid und Abgasstrom zu maximieren.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn im Falle einer zusätzlichen Beheizung des zumindest teilweisen Gehäuses und/oder des Gasstroms die Beheizung durch Mikrowellen-, UV- oder Plasma-Strahlung erzeugt wird. Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn innerhalb der AGR-Leitung im Bereich des jeweiligen Kühl-Fluid-Einspritzventils Verdampferelemente und/oder Mischerelemente vorgesehen sind, die mit Kühl- Fluid bzw. Wasser aus dem Kühl-Fluid-Einspritzventil benetzbar sind. Zudem können Turbulenzerzeugungsmittel an den Außenwänden vorgesehen sein, die eine Ablösung der Strömung von der jeweiligen Wand ermöglichen.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn das Kühl-Fluid-Einspritzventil derart platziert ist, dass der Partikelfilter bzw. das Partikelfiltersubstrat rückseitig benetzt wird. Der Partikelfilter wird hierbei rückseitig im Bereich des Strömungsaustritts benetzt. Durch das Benetzen des Partikelfilters wird eine verbesserte Verdampfung des eingespritzten Kühl-Fluids erreicht. Letzteres insbesondere aufgrund der großen Oberfläche des Partikelfiltersubstrats.

Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Kühl-Fluid-Einspritzventil mindestens eine Einspritzdüse aufweist, die eine mittlere Kühl-Fluid-Tröpfchengröße von maximal 10 bis 100 Mikrometer gewährleistet. Eine möglichst geringe Tröpfchengröße ist vorteilhaft für die damit erreichbare Verdampfungsrate des zugegebenen bzw. eingespritzten Kühl-Fluids. Vorteilhafterweise verdampft der maßgebliche Teil des Kühl-Fluids vor Eintritt in den AGR-Kühler, sodass erfin- dungsgemäß die durch den AGR-Kühler zu leistende Kühlleistung geringer ist bzw. die damit erreichte AGR-Temperatur minimiert wird.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Einspritzachse zumindest eines Teils der Kühl-Fluid-Einspritzventile rechtwinklig oder radial zu einer Abgas- hauptströmungsrichtung V ausgerichtet ist und/oder wenn die Einspritzachse zumindest eines Teils der Kühl-Fluid-Einspritzventile entgegen der Abgas- hauptströmungsrichtung V ausgerichtet ist. Durch die radiale bzw. entgegengesetzt ausgerichtete Einspritzdüse lässt sich ein erhöhter Grad an Verdampfung des Kühl-Fluids erreichen. Letzteres insbesondere deshalb, weil die zugeführten Kühlflüssigkeitströpfchen einen verstärkten Beschleunigungsvorgang mit Rücksicht auf die Relativgeschwindigkeit zum AGR-Abgasstrom aufweisen. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Partikelfilter eine 3-Wege Katalysator- Beschichtung aufweist, womit HC und CO oxidierbar und NOx reduzierbar ist. Durch die Anwendung einer 3-Wege-Katalysator-Beschichtung am bzw. im Partikelfilter wird gleichzeitig zur Partikelfilterung eine Oxidation von Kohlen- Wasserstoffen und Kohlenmonoxid erreicht und eine Reduktion von Stickoxiden. Hierdurch wird zum einen die Verunreinigungs- bzw. Versottungsgefahr des nachgeschalteten Kühlers reduziert. Letzteres maßgeblich durch die Oxidation bzw. Beseitigung von HC. Zudem wird aufgrund der Reduktion der Stickoxide der pH-Wert des Abgasstroms maßgeblich erhöht, sodass ein erweiterter Schutz der nachfolgenden Abgasführungselemente, insbesondere des Abgaskühlers, gewährleistet ist.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Abstand a des Kühl-Fluid- Einspritzventils zum AGR-Kühler und/oder die Platzierung des Kühl-Fluid- Einspritzventils entlang der AGR-Leitung und/oder die Platzierung des Kühl- Fluid-Einspritzventils am Filtergehäuse und/oder die Platzierung des Kühl-Fluid- Einspritzventils am Klappengehäuse und/oder die Auswahl der Verdampferelemente der Art, der Anzahl oder der Platzierung und/oder der Tröpfchengröße nach derart ausgebildet werden, dass in Bezug auf das durch das Kühl-Fluid-Einspritzventil eingetragene Kühl-Fluid bzw. Wasser eine Ver- dampfungsrate von mindestens 20 % bis 30 %, vorzugsweise von mindestens 80 % bis 90 % erreicht wird, bevor das mit Kühl-Fluid bzw. Wasser beaufschlagte Abgas den AGR-Kühler erreicht. Im Unterschied zum Stand der Technik dient das eingegebene Kühl-Fluid zum Kühlen des AGR-Abgasstroms. Eine Reinigung des stromab befindlichen Kühlers mittels zugesetztem Fluid wie Wasser ist nicht notwendig, da das Abgas vor dem Hintergrund des stromauf angeordneten Partikelfilters bereits gereinigt ist. Vor diesem Hintergrund ist ein leichter Kühl-Fluid-Überschuss, mithin eine Verdampfungsrate von unter 100 % sinnvoll, um einen Verdampfungspuffer, mithin stets eine maximale Verdampfungsleistung insgesamt zu erreichen. Ein übermäßiger Kühl-Fluid-Überschuss, der letztlich mit in den AGR-Kühler geführt wird, ist jedoch gerade nicht notwendig. Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das rückgeführte Abgas nur mit Kühl- Fluid beaufschlagt wird, um die Temperatur in der AGR-Leitung abzusenken, wobei stromab des Kühl-Fluid-Einspritzventils keine katalytische Behandlung des Abgases erfolgt. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn durch das Kühl-Fluid-Einspritzventil ein Kühl-Fluid-Massestrom c eingetragen wird und in der AGR-Leitung ein Abgas- Massestrom e geführt wird, wobei für ein Verhältnis R zwischen dem Kühl- Fluid-Massestrom c und dem Abgas-Massestrom e gilt:

R = c/e und R >= x, mit 0,01 <= x <= 0,3 oder 0,2 <= x <= 1 ,5 oder 1 <= x <= 7 oder 5 <= x <= 12 oder 11 <= x <= 15 oder 14 <= x <= 20. Zwecks Bestimmung der Masse wird auf das Mengenverhältnis von Kühl-Fluid bzw. Wasserdampf einerseits und Abgas andererseits in Mol abgestellt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt: Figur 1 eine Prinzipskizze eines Abgassystems eines Motors mit HP- und

LP-AG R;

Figur 2a-6 Prinzipskizzen von Teilen der AGR-Leitung mit entsprechenden

Komponenten.

Ein in Figur 1 dargestelltes Abgassystem 5.2 ist einer Brennkraftmaschine 5.1 zugeordnet und weist einen Verdichter 5.4 sowie eine Turbine 5.5, einen stromab des Verdichters 5.4 angeordneten Frischluftkühler 5.3 in der Frischluftleitung und eine Drosselklappe 5.8 sowie einen 3-Wege-Katalysator 5.6 und einen Partikelfilter 5.7 in der Hauptabgasleitung auf.

Zudem dargestellt ist ein Hochdruck-AGR-System 1 sowie ein Niederdruck- AGR-System 1 '. Beim Hochdruck-AGR-System 1 zweigt eine AGR-Leitung 1.1 stromauf der Turbine 5.5 ab und mündet in der Frischluftleitung stromab des Verdichters 5.4. Innerhalb der AGR-Leitung 1.1 sind angeordnet ein Partikelfilter 3 sowie stromab des Partikelfilters 3 ein Kühl-Fluid- Einspritzventil 2.1. Stromab besagten Ventils 2.1 ist vorgesehen ein AGR- Kühler 1.2, an den sich eine AGR-Klappe 1.3 anschließt, letztere stromauf der Mündung der AGR-Leitung 1.1 in die Frischluftleitung.

In entsprechender Weise zweigt eine Niederdruck-AGR-Leitung 1.1 ' stromab der Turbine 5.5 ab und mündet in der Frischluftleitung stromauf des Verdich- ters 5.4. Auch in der Niederdruck-AGR-Leitung 1.1' sind ein Partikelfilter 3', ein nachgeschaltetes Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.1', ein AGR-Kühler 1.2' sowie eine AGR-Klappe 1.3' vorgesehen.

In den Figuren 2a bis 6 wird nachfolgend skizziert dargestellt, welche Architektur für die Kühl-Fluid-Einspritzventile sowie welche weiteren Hilfsmittel vorgese- hen sind.

Nach Figur 2a ist in der AGR-Leitung 1.1 stromab des Partikelfilters 3 eine Mehrzahl von Kühl-Fluid-Einspritzventilen 2.1 , 2.2, 2.3 vorgesehen, über die ein Kühl-Fluid wie insbesondere Wasser eingespritzt wird. Das jeweilige Kühl-Fluid- Einspritzventil 2.1 , 2.2, 2.3 weist eine Einspritzventilachse 2.1a, 2.2a, 2.3a auf, welche in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung V des Abgasstroms in einem Winkel von etwa 45° angestellt ist. Während die Einspritzventilachse 2.1a mit Bezug auf besagten Anstellwinkel in Richtung der Hauptströmungsachse V verläuft, sind die Einspritzventilachsen 2.2a und 2.3a entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung V angeordnet. Das am weitesten stromab liegende Kühl- Fluid-Einspritzventil weist in Bezug auf eine nicht näher dargestellte Einspritzdüse einen Abstand a zum AGR-Kühler .2 bzw. dessen Klappengehäuse 1.4 auf. Zwecks Anschluss des AGR-Kühlers bzw. des AGR-Kühlergehäuses 1.4 an die AGR-Leitung 1.1 ist eine Anschlusszone 1.5 vorgesehen, welche bei der Bestimmung des Abstandes a nicht berücksichtigt wird. Im Falle einer Berück- sichtigung einer solchen Anschlusszone 1.5 wäre der Abstand a entsprechend reduziert. Der Abstand a sollte mindestens 30 bis 100 mm aufweisen.

Zudem ist nach Figur 2a vorgesehen, dass das Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.3 betreffend die Einspritzventilachse 2.3a ebenfalls in einer Anschlusszone 3.2 des Partikelfilters 3 angeordnet ist und betreffend die Ausrichtung bzw. Platzie- rung derart angeordnet ist, dass das Kühl-Fluid auf den rückwärtigen Teil des Partikelfilters 3 bzw. dessen Substrats auftritt und dort über das ausströmende Abgas verdampft wird.

Nach Figur 2b sind ergänzend zu der Ausführungsform nach Figur 2a mehrere Verdampfer- und Mischerelemente 4.1 , 4.2 vorgesehen. Nach Figur 2b sind zwei Verdampferelemente 4.1 und zwei Mischerelemente 4.2 vorgesehen. Festzuhalten bleibt, dass jedes Verdampferelement ebenfalls ein Mischerelement darstellt, mithin eine Mischwirkung aufweist und gleichfalls jedes Mischerelement auch eine weitere Verdampfungswirkung aufweist, sodass ungeachtet der Platzierung nach Figur 2b und der graphischen Ausgestaltung sowohl Verdampferelemente als auch Mischerelemente gleichwertig einsetzbar sind.

Nach Ausführungsbeispiel Figur 3a ist zusätzlich zwischen dem Partikelfilter 3 und dem AGR-Kühler 1.2 eine AGR-Klappe 1.3 vorgesehen. Die AGR- Klappe 1.3 ist in einem AGR-Gehäuse 1.4 angeordnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel Figur 2b ist das Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.2 am Klappengehäuse 1.4 vorgesehen zwecks Eintrags von Kühl-Fluid in den Bereich der Abgasklappe. Zudem ist ein weiteres Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.3 vorgesehen, welches ebenfalls am Klappengehäuse 1.4 angeordnet ist. Die Einspritzventilachse 2.2a verläuft dabei ebenfalls in Hauptströmungsrichtung V, während die Einspritzventilachse 2.3a entgegen der Hauptströmungsrichtung V verläuft.

In der vorstehend genannten Anschlusszone 3.2 des Partikelfilters 3 sowie in einer entsprechenden Anschlusszone (weiter nicht dargestellt) des Klappengehäuses 1.4 besteht ein im Vergleich zur AGR-Leitung 1.1 vergrößerter Strömungsquerschnitt, welcher mit einer verzögerten bzw. verminderten Strö- mungsgeschwindigkeit des AGR-Gases einher geht. Damit einher geht demnach eine vergrößerte Verweilzeit des dort eingespritzten Kühl-Fluids, was wiederum zu einer verbesserten Verdampfungsrate desselben führt.

Nach Ausführungsbeispiel Figur 3b sind im Unterschied zum Ausführungsbeispiel Figur 3a innerhalb der AGR-Leitung wiederum verschiedene Verdampferelemente 4.1 bzw. Mischerelemente 4.2 vorgesehen. Ein Verdampferelement 4.1 befindet sich unmittelbar stromab des Partikelfilters 3, während ein Mischerelement 4.2 innerhalb der stromab liegenden AGR- Leitung l .1 platziert ist. Zudem ist ein Verdampferelement 4.1 stromab der AGR-Klappe 1.3 vorgesehen und ein weiteres Mischerelement 4.2 im Bereich der Anschlusszone 1.5 des AGR-Kühlers 1.2. Sowohl nach Ausführungsbetspiel Figur 3a als auch nach Figur 3b wird der Abstand a definiert durch den Abstand des am weitesten stromab liegenden Kühl-Fluid-Einspritzventils 2.3 zum AGR- Kühler 1.2.

Nach Ausführungsbeispiel Figur 4 ist stromab des Partikelfilters 3 ein Verdampferelement 4.1 größerer Bauart vorgesehen. Hierbei handelt es sich um einen AGR-Leitungsabschnitt, welcher eine Rückströmung in Bezug auf die Abgashauptströmung V bewirkt. Durch diese Rückströmung (hier mit Pfeil gekennzeichnet) wird ein erhöhter Strömungsweg erzeugt, welcher wiederum die im Abgas stattfindende Verdampfung fördert. Hierzu sind stromauf besagten Verdampferelements 4.1 zwei Kühl-Fluid- Einspritzventile 2.1 , 2.3 vorgesehen, die unmittelbar stromab des Partikelfilters 3 platziert sind. Die jeweilige Einspritzventilachse 2.1a, 2.3a verläuft hierbei rechtwinklig bzw. radial zur Hauptströmungsrichtung V. Stromab des Verdampferelements 4.1 sind zwei nacheinander platzierte Mischerelemente 4.2 angeordnet, wobei zwischen beiden Mischerelementen 4.2 das Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.2 vorgesehen ist. Stromauf des AGR-Kühlers 1.2 ist wiederum ein Verdampferelement 4.1 platziert.

Nach Ausführungsbeispiel Figur 5 ist das Verdampferelement 4.1 stromab einer AGR-Klappe 1.3 platziert. Das Verdampferelement 4.1 weist zusammen mit der AGR-Klappe 1.3 ein gemeinsames Gehäuse auf. Innerhalb dieses Gehäuses (nicht weiter dargestellt) sind zwischen der AGR-Klappe 1.3 und dem Verdampferelement 4.1 zwei Kühl-Fluid-Einspritzventile 2.2, 2.3 vorgesehen, deren jeweilige Einspitzventilachse 2.2a, 2.3a rechtwinklig bzw. radial zur Hauptströmungsrichtung V ausgerichtet ist. Zudem ist stromab des Partikelfilters 3 innerhalb einer Anschlusszone 3.2 desselben ein Kühl-Fluid-Einspritzventil 2.4 mit einer Einspritzventilachse 2.4a vorgesehen und im Abgasklappengehäuse ist zudem ein Kühl-Fluid- Einspritzventil 2.1 vorgesehen. Zwischen dem Partikelfilter 3 und der AGR- Klappe 1.3 befinden sich ein Verdampferelement 4.1 und ein Mischerelement 4.2. Ein weiteres Mischerelement 4.2 ist in der AGR- Leitung 1.1 zwischen dem Verdampferelement 4.1 und dem AGR-Kühler 1.2 platziert.

Gemäß Ausführungsbeispiel Figur 6 ist unmittelbar stromab des Partikelfilters 3 eine Einspritzzone vorgesehen, gebildet durch zwei Kühl-Fluid- Einspritzventil.1 , 2.2, deren Einspritzventilachsen 2.1a, 2.2a rechtwinklig zur Hauptströmungsrichtung V angeordnet sind. Innerhalb der Anschlusszone 3.2 eines Partikelfiltergehäuses 3.1 ist ein kegel- bzw. trichterförmiges Mischerelement 4.2 vorgesehen. Innerhalb der sich anschließenden AGR- Leitung 1.1 ist ein weiteres Verdampferelement 4.1 vorgesehen. Der Abstand a wird wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen auch definiert durch den Abstand zwischen dem stromab liegenden Kühl-Fluid-Einspritzventil und dem AGR-Kühler 1.2.

Bezugszeichenliste

1 AGR-System - HP

r AGR-System - LP

1.1 AGR-Leitung

r AGR-Leitung

1.2 AGR-Kühler

1.2' AGR-Kühler

1.3 AGR-Klappe

1.3' AGR-Klappe

1.4 Klappengehäuse, AGR-Gehäuse

1.5 Anschlusszone

2.1 Kühl-Fluid-Einspritzventil; H20-Einspritzventil

2.1a Einspritzventilachse

2.1' Kühl-Fluid-Einspritzventil; H2O-Einspritzventil

2.2 Kühl-Fluid-Einspritzventil; H20-Einspritzventil

2.2a Einspritzventilachse

2.3 Kühl-Fluid-Einspritzventil; H20-Einspritzventil

2.3a Einspritzventilachse

2.4 Kühl-Fluid-Einspritzventil; H20-Einspritzventil

2.4a Einspritzventilachse

3 Partikelfilter

3' Partikelfilter

3.1 Filtergehäuse

3.2 Anschlusszone

4.1 Verdampferelement

4.2 Mischerelement

5.1 Brennkraftmaschine

5.2 Abgassystem

5.3 Frischluftkühler

5.4 Verdichter

5.5 Turbine

5.6 3-Wege-Katalysator - 1 "

Partikelfilter

Drosselklappe

Abstand

Hauptströmungsrichtung