本发明涉及一种用于机动车辆的内燃机以及具有这样的内燃机的机动车辆。
背景技术：
传统的内燃机通常装配有排气再循环系统，从而减少在汽油发动机和柴油发动机中的燃料的燃烧期间产生的氮氧化物的排放。
在引入到内燃机的燃烧室中的燃料空气混合物的燃烧期间，所使用的碳氢化合物分子的燃料被氧气氧化。引入到燃烧室中的氧气由此几乎甚至完全被消耗，使得几乎没有更多的氧气分子出现在排气中。如果排气现在与引入到燃烧室中的新风混合，新风和排气的混合物的氧气浓度降低。然而为了完全燃烧注入到燃烧室中的燃料，在当前的内燃机中，由于较低的氧气浓度而注入较少的燃料，使得内燃机的燃料消耗整体减少。
不管之前说明的能够通过排气再循环系统的减少的燃料消耗的优点，同样有益的是在内燃机中使用具有最可能的防爆震性能的燃料，特别是如果内燃机为汽油发动机。以这种方式，由于相关燃烧室中的燃料-空气混合物的大部分的同时爆炸(本领域技术人员已知该效果为术语“爆震”)，能够防止内燃机的摩擦轴承与其他磨损敏感部件暴露至不期望的高负荷。
技术实现要素：
因此，本发明的目的为针对内燃机提供一种改进的实施例，其特征在于低燃料消耗和良好的磨损特性。
根据本发明，该问题由独立权利要求的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
本发明的基本构思因此为提供一种具有排气再循环系统的内燃机，其中液态燃料另外注入到待再循环的排气中，并且彻底地与待再循环的排气混合。对本发明必要的是布置在排气再循环系统中的催化剂燃料蒸发器，通过所述催化剂燃料蒸发器，通过燃料的蒸发包含在燃料中的长链碳氢化合物转变为具有更小的链长度的碳氢化合物。
这样的长链碳氢化合物到短链碳氢化合物的转变与混合有排气的燃料的防爆震性能的提高有关。在汽油发动机的情况下防爆震性能由辛烷数量或爆震数量表达。根据本发明，转变的燃料的辛烷数量或爆震数量因此增加。以这种方式，由于具有提高的防爆震性能的、包含在待再循环的排气中、与待再循环的排气一起引入到燃烧室总的燃料的结果，改进了内燃机的耐磨性。另外，内燃机的燃料消耗通过再循环的气体的辅助而以明显的程度减少。
内燃机包括至少一个汽缸，所述至少一个汽缸具有用于空气-燃料混合物的燃烧的燃烧室。而且，设置有新风供给器，用于将新风供给到至少一个汽缸的燃烧室中。而且，设置有排气去除系统，用于将在至少一个汽缸的燃烧室中产生的排气从燃烧室或汽缸去除。另外，内燃机包括与新风供给器流体地连通的排气再循环系统，以及用于从汽缸去除的排气到汽缸中的再循环的排气去除系统。而且，燃料供给装置布置在排气再循环系统中，用于将燃料引入到被引导穿过排气再循环系统的排气中。根据本发明，布置在排气再循环系统中的燃料蒸发器构造为用于包含在引入到排气中的燃料中的碳氢化合物的化学转变。
根据优选的实施例，用于冷却排气与从燃料蒸发器脱离的燃料的混合物的排气冷却器布置在燃料蒸发器的下游。在当前情况下以及下文中的术语“下游”涉及排气的流过排气再循环系统的主要流动方向。通过所述措施，排气中的燃料的不期望的热损失能够被保持得低，或者理想地甚至能够被避免。
在有益的进一步的发展中，燃料蒸发器构造为用于将包含在排气中的长链碳氢化合物转变为短链碳氢化合物的催化剂燃料蒸发器。这意味着燃料蒸发器在包含在燃料中的碳氢化合物的氧化期间用作催化剂。在该情况下，包含在排气中的燃料被蒸发。燃料中的氧化反应所需的温度级别从根本上由待再循环的排气提供。通过前述进一步的发展，能够以简单的方式提高在燃料蒸发器中转变的燃料的防爆震性能。
方便地，燃料蒸发器能够构造为用于将碳氢化合物成分c8h18转变为碳氢化合物成分c3h8。在变型中，通过催化剂燃料蒸发器的适当的构造，其他碳氢化合物成分也能够被转变。
特别方便地，燃料蒸发器以在碳氢化合物链的转变之后由至少2roz提高燃料的爆震数量的方式而构造。
在另一个有益的实施例中，燃料蒸发器包括限定外壳内部的蒸发器外壳，排气和燃料能够流过所述外壳内部。在该进一步的发展中，催化剂涂层能够被施加至蒸发器外壳的外壳内壁。以这种方式，实施化学氧化反应所需的催化剂能够设置有高截面。
根据另一个优选的实施例，燃料蒸发器包括电加热装置，其用于加热排气与待在燃料蒸发器中转变的燃料的混合物。以这种方式，如果排气不应当具有为此所需的温度，则还能够实现氧化反应的开始所需的温度。
特别优选地，燃料供给装置能够包括至少一个燃料注入器，其用于将燃料注入到排气再循环系统中。通过这样的燃料注入器，能够实现排气与所注入的待在燃料蒸发器中转变的燃料的特别均匀的混合。结果，在燃料蒸发器中实现了包含在燃料中的碳氢化合物的特别均匀的转变。
在本发明的进一步有益的进一步发展中，排气冷却器构造为热交换器，排气和待冷却的燃料的混合物以及与该混合物流体地分离的冷却剂能够流过所述热交换器。为了冷却排气与燃料的混合物，流过热交换器的冷却剂也能够在其中热联接至排气和引导穿过热交换器的未转变的燃料的混合物。能够以各种不同的形式经济地获得热交换器，并且因此能够特别简单且因此花费有效地集成在排气再循环系统中。
优选地，设置有排气再循环系统和燃料蒸发器的内燃机构造为汽油发动机。
本发明还涉及一种具有前述内燃机的机动车辆。内燃机的前述益处因此也被转移至根据本发明的机动车辆。
根据优选的实施例，机动车辆设置有制冷系统。所述制冷系统包括制冷回路，冷却剂流过所述制冷回路，在所述制冷回路中包含构造为热交换器的排气冷却器。
在有益的进一步的发展中，所述热交换器包括与制冷回路流体连通的第一流动路径，用于冷却剂流过。热交换器另外地包括与排气再循环系统流体地连通的第二流动路径，用于待冷却的排气和燃料的混合物流过。在该进一步的发展中，第一流动路径热连接至第二流动路径，用于冷却热交换器中的排气与燃料的混合物。通过这样的例如能够构造为肋片管热交换器或堆板式热交换器的热交换器，制冷剂与待冷却的排气的有效的热联接是可能的。
方便地，制冷系统能够是设置在机动车辆中、用于对机动车辆的车辆内部进行空气调节的空气调节系统的一部分。以这种方式，作为标准在任何情况下安装在机动车辆中的空气调节系统能够用作用于冷却待再循环的排气和燃料的混合物的制冷系统。因此免除了为此目的单独的制冷系统的设置，这与明显的成本益处有关。
本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及通过参照附图的相关附图描述获得。
所理解的是，在没有离开本发明的范围的情况下，前述特征以及将在下文中进一步描述的特征不仅能够用在分别给出的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明优选的示例性实施例出现在附图中并且在下面的描述中详细地说明。
在附图中：
图1示出了根据本发明的内燃机的示例，
图2示出了对于本发明必要的、布置在内燃机的排气再循环系统中的燃料蒸发器。
具体实施方式
图1在示意图中图示了能够被设计为汽油发动机的根据本发明的内燃机1。在图1的示例中，内燃机1被实施为四缸发动机，并且因此具有四个汽缸2。在每个汽缸2中，设置有燃烧室3，用于引入到燃烧室3中的燃料-空气混合物的燃烧。所理解的是，在示例的变型中，能够在内燃机1中设置不同数量的汽缸2以及因此不同数量的燃烧室3。
而且内燃机1包括新风供给管4，其用于将新风6供给到汽缸2的燃烧室3中。这能够是未详细在附图中示出的内燃机1的新风系统的一部分。新风6到燃烧室3中的供给能够通过布置在新风供给管4中的阀装置26的辅助来控制。内燃机1还包括排气去除系统5，其用于将由燃料-空气混合物在汽缸2的燃烧室3中产生的排气7去除。排气去除系统5能够是未在附图中详细示出的排气系统的一部分，所述排气系统经由通常设计为歧管的各个排气管9而将排气7从燃烧室3去除。
内燃机1还包括排气再循环系统8，其用于从燃烧室3去除到内燃机1的汽缸2中的排气7的部分再循环。为此，支路24设置在排气去除系统5中，在所述支路24中，排气再循环系统8从排气去除系统5处分叉。从内燃机1的汽缸2去除的排气7的一部分留在支路24中的排气去除系统5中，并且随后被引导穿过排气再循环系统8。排气再循环系统8具有再循环管线10，待再循环的排气7流过所述再循环管线10。再循环管线10以再循环管11的方式形成为至少是分段的。排气再循环系统与排气去除系统5以及新风供给管4流体地连通。排气7到燃烧室3中的再循环能够通过布置在排气再循环系统8中的阀装置27的辅助控制。
如能够在图1的简图中看出的，用于将流体燃料15供给到引导穿过排气再循环系统8的排气7中的燃料供给装置13布置在排气再循环系统8中。燃料供给装置13在图1中仅非常示意地示出。燃料供给装置13能够包括一个或多个燃料注入器14，通过所述一个或多个燃料注入器14的辅助燃料15以流体的形式被注入到排气再循环系统8中。燃料注入器14也能够构造为燃料喷嘴，使得燃料15被注入到排气再循环系统8中。引入到排气再循环系统8中的燃料15与引导穿过排气再循环系统8的排气7混合。换言之，形成排气7与燃料15的混合物。
另外，燃料蒸发器12布置在排气再循环系统8中，并且具体地布置在燃料供给装置13的下游，即，燃料供给装置13与新风供给管4之间。术语“下游”在本文中涉及排气7流过排气再循环系统8的主要方向。因此，燃料供给装置13相对于所述流动主要方向布置在燃料蒸发器12的上游中，即，排气去除系统5与燃料蒸发器12之间。燃料蒸发器12用于将混合有排气7的液态燃料15蒸发。在该情况下，包含在燃料15中的碳氢化合物被化学地转变。
图2以单独的视图示出了燃料蒸发器12。根据图2，燃料蒸发器12能够具有蒸发器外壳16，通过所述蒸发器外壳16燃料蒸发器12被包含在排气再循环系统8的再循环管11中或再循环管线10中。蒸发器外壳16限定了外壳内部17，排气7与燃料15能够流过所述外壳内部17。催化剂涂层设置在外壳内壁25上，特别是设置在蒸发器外壳16的内周壁上。燃料蒸发器12因此构造为催化剂燃料蒸发器12，用于将包含在燃料15中的长链碳氢化合物转变为短链碳氢化合物。为此目的，氧化反应在包含催化剂涂层18的外壳内部17中发生，通过所述氧化反应，通过将氧气(o2)作为氧化剂供给，长链碳氢化合物c8h18被转变为短链碳氢化合物c3h8。这样，释放了二氧化碳(co2)。燃料15的氧化优选地在严重的空气缺乏的情况下(λ<0.1)进行。
为了达到在排气7中的氧化反应所需的温度(通常300℃或更高)，燃料蒸发器12设置有电加热装置19。电加热装置19用于当待再循环的排气7没有达到所需温度等级时，加热燃料蒸发器12中的排气7与待转变燃料15的混合物。如果排气7的温度足够高以在进入燃料蒸发器12时触发氧化反应，则能够免除通过电加热装置19对燃料15与排气7的混合物的另外的加热。电加热装置19能够例如构造为仅在图2中非常示意性地指示的电加热线圈20，所述电加热线圈20布置在外壳内部17中。氧化反应的开始所需的温度能够通过电加热装置19的辅助并且通过包含在热排气7中的热能而达到，没有燃料15的热值的减少。
具有从燃料蒸发器12脱离的短链碳氢化合物成分c3h8的汽油燃料15在转变后具有比进入燃料蒸发器12之前的具有长链碳氢化合物成分c8h18的液态燃料15更高的抗爆震性能。在示例情况下，燃料15的辛烷或爆震数量在转变的过程中从roz98增加至roz≥100的数值。
为了在碳氢化合物成分的转变之后再次冷却排气7与燃料15的混合物，排气冷却器21布置在燃料蒸发器12的下游，即，燃料蒸发器12与新风供给管4之间。这用于冷却从燃料蒸发器脱离的排气7和燃料5的混合物。排气冷却器21仅仅粗略地示意性地指示在图1的简图中。排气冷却器21能够构造为热交换器22或包括这样的热交换器22。这样的热交换器22在技术上实现为传统的堆板式热交换器，特别是实现为所谓的肋片管热交换器是可行的。其他实现的技术形式对本领域技术人员是已知的，并且因此能够在根据本发明的内燃机1中实施。
具有增加的爆震数量的排气7和转变的燃料15的待冷却的混合物以已知的方式流过热交换器22。另外，与燃料15和排气7的该混合物流体分离、未在图1中详细示出的冷却剂也流过热交换器22。在热交换器22内部该冷却剂热联接至该混合物，用于冷却燃料15与排气7的混合物。混合物的温度通过热从燃料15和排气7的热混合物向冷却剂的传递而按照期望地降低。
在流过排气冷却器21或热交换器22之后，燃料15与排气7的混合物经由开放到新风供给管4中的支路23被从排气再循环系统8引入到新风供给管4中。因此，排气7能够被再次与新风6一起引入到内燃机1的燃烧室3中。
前述内燃机1能够被用于装配有制冷系统28的机动车辆。这样的制冷系统28能够为安装在机动车辆中的空气调节系统的一部分，通过所述空气调节系统来对机动车辆的内部进行空气调节。在该情况下，制冷系统28包括制冷回路29，其中包含构造为热交换器22的排气冷却器21。在该情况下，制冷剂k接管用于冷却排气7与燃料15的混合物的冷却剂的前述功能。在该变型中，出现在机动车辆中的制冷系统28因此被用于冷却排气7与燃料15的混合物。为了该目的，热交换器22能够具有与制冷回路29流体连通的第一流动路径，用于冷却剂k流过。而且，热交换器22具有与用于流过的排气7与燃料15的待冷却的混合物的排气再循环系统8流体连通的第二流动路径。在该情况下，用于冷却排气7和燃料15的混合物的第一流动路径热连接至热交换器22中的第二流动路径。