DE102009030430A1

DE102009030430A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102009030430A1
Application number: DE200910030430
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Onnen; Stefan Dipl.-Ing. Arndt (BA); Jens Markus Dipl.-Ing. Bertelmann; Michael Dipl.-Ing. Jesberg; Jens Dipl.-Ing. Kleffel; Marc Oliver Dipl.-Ing. Wagner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein Zylinder mittels einer Motorbremseinrichtung in einen Bremsbetrieb genommen wird. Eine durch das In-Bremsbetrieb-Nehmen erzeugte Last wird durch ein Beaufschlagen wenigstens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff zumindest teilweise ausgeglichen. In diesem Mischbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ist ein gezieltes Erhöhen der Temperatur des Abgases ermöglicht. Dies sorgt dafür, dass eine der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung eine gewünschte Temperatur erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein Zylinder mittels einer Motorbremseinrichtung in einen Bremsbetrieb genommen wird.
Die DE 103 52 498 A1 beschreibt einen Zylinder mit einer Dekompressionsbremse in Form eines Zusatzventils, welches zusätzlich zum Auslassventil gegen Ende des Verdichtungstakts geöffnet werden kann. Der Druck im Zylinder wird so abgebaut und im anschließenden Expansionstakt kann nur noch eine verringerte Arbeit an die Kurbelwelle abgegeben werden. Wird der Zylinder nicht befeuert, etwa weil sich die Verbrennungskraftmaschine im Schubbetrieb befindet oder das Kraftfahrzeug gebremst wird, so bewirkt das Öffnen des Zusatzventils ein zusätzliches Bremsen der Verbrennungskraftmaschine. In einem Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, wenn also eine positive Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine gegeben ist, bewirkt das Öffnen des Vorsatzventils, das die in dem befeuerten Zylinder generierten Verbrennungsabgase weniger Energie an den Kolben abgeben. Stattdessen entweichen während des Kompressionstakts aus dem befeuerten Zylinder über das geöffnete Zusatzventil heiße Verbrennungsgase in die Abgasauslassleitung. Durch diesen Wärmeeintrag in die Abgasauslassleitung wird eine Abgasreinigungseinrichtung gezielt aufgeheizt.
Das Öffnen des Zusatzventils beim Befeuern des Zylinders geht also mit einer Verringerung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine einher.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches ein erhöhtes Einbringen von Wärme in einen Abgasstrang ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein Zylinder mittels einer Motorbremseinrichtung in einem Bremsbetrieb genommen wird, wird eine durch das In-Bremsbetrieb-Nehmen erzeugte Last durch ein Beaufschlagen wenigstens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise ausgeglichen. Dadurch, dass die Last durch Betätigen der Motorbremseinrichtung verbrennungskraftmaschinenintern erzeugt wird, kann insbesondere bei niedriger Motorlast und/oder niedriger Motordrehzahl, insbesondere etwa in einem Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, Wärme in einen Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden. Das Bereitstellen von energiereichem, warmem Abgas ist also über einen besonders breiten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine hinweg ermöglicht.
Durch das gezielte In-Bremsbetrieb-Nehmen wenigstens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine wird das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine derart erhöht, dass die Verbrennungskraftmaschine einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad aufweist, welcher mit einer deutlichen Anhebung der Abgastemperatur mit hohem Massendurchsatz im Vergleich zu einem Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mit ungebremsten Zylindern führt.
Dadurch, dass ein effizientes Einbringen von Wärmeenergie in den Abgasstrang auch in einem niedrigen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist, ist die Verbrennungskraftmaschine mit geringen Geräuschemissionen betreibbar.
Das Einbringen der Wärmeenergie in den Abgasstrang kann dazu dienen, eine Emissionen reduzierende Reaktion einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zu ermöglichen und/oder zu begünstigen. Beispielsweise kann ein Katalysator auf seine einen hohen Stoffumsatz gewährleistende Betriebstemperatur gebracht werden. Ergänzend oder alternativ kann ein Partikelfilter regeneriert werden, indem zurückgehaltene Partikel infolge des Eintrags der Wärmeenergie verbrannt werden. In einem gegebenen Fahrzyklus verkürzt sich die Dauer einer Partikelfilterregeneration, da für das Thermomanagement des Abgases ein besonders großer Wirkbereich zur Verfügung steht und dabei besonders hohe Temperaturen erreichbar sind. Dadurch ist auch ein vergleichsweise geringer Kraftstoffverbrauch erreichbar.
Der Mischbetrieb, nämlich das In-Bremsbetrieb-Nehmen mit gleichzeitiger Kompensation durch ein Beaufschlagen wenigstens eines Zylinders mit Kraftstoff kann auch mit weiteren Maßnahmen zur Temperaturerhöhung des Abgases kombiniert werden. Beispielsweise können zur Temperaturerhöhung des Abgases eine Ansaugdrosselung und/oder ein Aufstauen an einer Abgasklappe und/oder eine Winkelverschiebung der Nockenwelle und/oder eine Nacheinspritzung und/oder ein zusätzliches Brennersystem im Abgasstrang vorgesehen sein.
Zum Durchführen des Verfahrens, bei welchem eine ohnehin vorhandene Motorbremseinrichtung zum Einsatz kommt, brauchen in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Teile vorgesehen werden, und es fallen also auch keine erhöhten Teilekosten an.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der wenigstens eine in den Bremsbetrieb genommene Zylinder nicht mit Kraftstoff beaufschlagt und/oder nicht gezündet. Bevorzugt werden in dem Mischbetrieb also nicht befeuerte Zylinder in den Bremsbetrieb genommen. Dadurch lässt sich eine besonders hohe Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine erreichen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figur 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.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Mischbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine.
Nach einem Startschritt 1 erfolgt ein Prüfen 2, ob eine Abgasnachbehandlungseinrichtung eine erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat. Ist dies der Fall, so ist ein Ende 3 des Verfahrens erreicht. Andernfalls wird die Verbrennungskraftmaschine in einen Mischbetrieb 4 genommen.
In dem Mischbetrieb 4 werden nicht-befeuerte Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mittels einer Motorbremseinrichtung in einen Bremsbetrieb genommen. Gleichzeitig wird die durch das In-Bremsbetrieb-Nehmen erzeugte Last durch ein Beaufschlagen der übrigen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit zusätzlichem Kraftstoff ausgeglichen. Dadurch wird aus der Verbrennungskraftmaschine besonders heißes Abgas freigesetzt, welches dann zur Verfügung steht, um die Abgasnachbehandlungseinrichtung, beispielsweise einen Katalysator zum Verringern eines Gehalts an Stickoxiden in dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine, rasch auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen. Ebenso kann der Mischbetrieb 4 dazu benutzt werden, die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung oberhalb eines vorbestimmten Temperaturwerts zu halten.
Ergänzend oder alternativ kann der Mischbetrieb 4 zum Regenerieren eines Partikelfilters, insbesondere eines Dieselpartikelfilters, eingesetzt werden, wobei das Ausgleichen der Last dann in Abhängigkeit von einem Beladungszustand des Partikelfilters vorgenommen werden kann.
Als Motorbremseinrichtung kann insbesondere eine Dekompressionsbremse eingesetzt werden, welche, insbesondere zylinderindividuell oder zylinderbankindividuell, vor einem Erreichen des oberen Totpunkts des Kompressionstakts des Zylinders ein Ausströmen von Abgas aus dem Zylinder in den Abgastrakt ermöglicht. Hierfür kann ein Auslassventil frühzeitig geöffnet werden oder es kann ein Zusatzventil vorgesehen sein.
Ergänzend oder alternativ kann eine Staubremse zum Einsatz kommen, welche im Abgasstrang den Abgasgegendruck erhöht und so die Last verbrennungskraftmaschinenintern erhöht. Als Turbobremse (Turbobrake) kann ergänzend oder alternativ eine Varioeinrichtung zum Variieren der Durchströmbarkeit eines Abgasturboladers genutzt werden. Hierbei kann ein variabel einstellbares Leitgitter einen durchströmbaren Querschnitt der Turbine des Abgasturboladers verringern und so die Durchströmbarkeit des Abgasstrangs herabsetzen.
Bevorzugt sind die in den Bremsbetrieb genommene Zylinder nicht befeuert, jedoch kann auch eine, insbesondere geringe, Menge an Kraftstoff in den gebremsten Zylinder eingebracht werden. Gegebenenfalls kann diese geringe Menge an Kraftstoff sogar zünden.
Bei einer, insbesondere mit Diesel betriebenen, Verbrennungskraftmaschine mit sechs Zylindern kann eine Zylinderaufteilung in Feuern/Nicht-Feuern/Bremsen wie folgt vorgenommen werden, um den Mischbetrieb 4 zu realisieren: 3/0/3 oder 3/3/0 oder 2/2/2 oder 4/0/2. Die nicht befeuerten Zylinder werden durch die Bewegung der Kurbelwelle lediglich mitgeschleppt, während die gebremsten Zylinder mittels der Motorbremseinrichtung, insbesondere mittels der Dekompressionsbremse, bevorzugt im nichtbefeuerten Zustand, in den Bremsbetrieb genommen werden.
Ergänzend können weitere Maßnahmen zur Temperaturerhöhung des Abgases vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10352498 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein Zylinder mittels einer Motorbremseinrichtung in einen Bremsbetrieb genommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch das In-Bremsbetrieb-Nehmen erzeugte Last durch ein Beaufschlagen wenigstens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff zumindest teilweise ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine in den Bremsbetrieb genommene Zylinder nicht mit Kraftstoff beaufschlagt und/oder nicht gezündet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Motorbremseinrichtung eine, insbesondere zylinderindividuell oder zylinderbankindividuell wirkende, Dekompressionsbremse und/oder Staubremse und/oder Turbobremse eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichen der Last in Abhängigkeit von einer Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichen der Last in Abhängigkeit von einem Beladungszustand eines Partikelfilters vorgenommen wird.