DE102010009327A1

DE102010009327A1 - Motor mit Sauerstoff pumpendem Ansaugsystem und Verfahren zum Entfernen von Sauerstoff vom Ansaugluftstrom

Info

Publication number: DE102010009327A1
Application number: DE102010009327A
Authority: DE
Inventors: B. Jerry Novi Song
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: DE102010009327B4; CN101832203A; US9541042B2; US20100223920A1; CN101832203B

Abstract

Eine Motoranlage kann eine Spannungsquelle und eine Sauerstoffpumpenanordnung umfassen. Die Sauerstoffpumpenanordnung kann eine Ansaugleitung und einen Sauerstoffpumpmechanismus umfassen. Die Ansaugleitung kann mit einer Luftzufuhr und einem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung stehen. Der Sauerstoffpumpmechanismus kann eine Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfassen. Die erste Elektrode kann an einer ersten Seite der Zelle angeordnet sein und kann einem Inneren der Ansaugleitung ausgesetzt sein. Die zweite Elektrode kann an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet sein und von dem Inneren der Leitung isoliert sein. Der Sauerstoffpumpmechanismus kann beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom im Inneren der Ansaugleitung entfernen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und im Einzelnen das Steuern von Sauerstoffwerten in einem Ansaugluftstrom in Motoren.
Hintergrund
Die Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.
Dieselmotoren weisen typischerweise einen ungedrosselten Ansaugluftstrom auf. Der den Zylindern gelieferte Luftstrom kann eine größere Menge an Sauerstoff aufweisen, als für Verbrennung erforderlich ist. Diese erhöhten Sauerstoffwerte können zu erhöhten Stickoxid(NO_x)- und/oder Rußwerten in dem Abgasstrom führen. Die Stickoxid(NOx)- und/oder Rußwerte können zusätzliche Abgasnachbehandlungskomponenten und Abgasrückführungssysteme erfordern, um einen Abgasstrom vorzusehen, der Regelungen auf Bundesebene entspricht.
Zusammenfassung
Eine Motoranlage kann einen mit einem Brennraum in Fluidverbindung stehenden Ansaugkrümmer, eine Spannungsquelle und eine erste Sauerstoffpumpenanordnung umfassen. Die erste Sauerstoffpumpenanordnung kann eine erste Ansaugleitung und einen ersten Sauerstoffpumpmechanismus umfassen. Die erste Ansaugleitung kann einen Einlass in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer aufweisen. Der Sauerstoffpumpmechanismus kann eine Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfassen. Die erste Elektrode kann an einer ersten Seite der Zelle angeordnet sein und kann einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt sein. Der zweite Elektrolyt kann an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet und von dem Inneren der Leitung isoliert sein. Der erste Sauerstoffpumpmechanismus kann beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom im Inneren der ersten Ansaugleitung entfernen.
Eine Motorluftansauganordnung kann eine erste Ansaugleitung und einen ersten Sauerstoffpumpmechanismus umfassen. Die erste Ansaugleitung kann einen Einlass in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ansaugkrümmer eines Motors aufweisen. Der erste Sauerstoffpumpmechanismus kann eine erste Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit einer Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfassen. Die erste Elektrode kann an einer ersten Seite der Zelle angeordnet sein und kann einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt sein. Die zweite Elektrode kann an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet sein und kann von dem Inneren der Leitung isoliert sein. Der erste Sauerstoffpumpmechanismus kann beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom im Inneren der ersten Ansaugleitung entfernen.
Ein Verfahren zum Entfernen von Sauerstoff aus einem Ansaugluftstrom kann das Vorsehen einer Luftzufuhr zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors umfassen. Die Luftzufuhr kann durch eine erste Ansaugleitung vorgesehen werden, die einen Einlass in Fluidverbindung mit der Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer aufweist. Das Verfahren kann weiterhin das Verringern einer Sauerstoffkonzentration der dem Ansaugkrümmer mittels eines ersten Sauerstoffpumpmechanismus gelieferten Luft umfassen. Der erste Sauerstoffpumpmechanismus kann eine erste Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit einer Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfassen. Die erste Elektrode kann an einer ersten Seite der Zelle angeordnet sein und kann einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt sein. Die zweite Elektrode kann an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet und von dem Inneren der Leitung isoliert sein. Das Verringern kann das Anlegen einer Spannung von der Spannungsquelle über der Zelle umfassen, um Sauerstoff aus der Luft in dem Inneren der ersten Ansaugleitung zu entfernen.
Weitere Gebiete der Anwendbarkeit gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich den Zwecken der Veranschaulichung und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken.
1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranlage gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Motoranlage gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Sauerstoffpumpenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Eingehende Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Wie in 1 ersichtlich kann eine Motoranlage 10 eine Motorstruktur 12, die Zylinder 14 mit darin angeordneten Kolben 16 ausbildet, einen Ansaugkrümmer 18, einen Abgaskrümmer 20, eine Luftansauganordnung 22 und ein Steuermodul 24 umfassen. Es versteht sich, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl an Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von Motorkonfigurationen, einschließlich aber nicht ausschließlich V-Motoren, Reihenmotoren, Boxermotoren sowie Konfigurationen sowohl mit oben liegender Nockenwelle als auch mit Nocken im Block, gelten. Die Motoranlage 10 kann einen Dieselmotor umfassen. Es versteht sich aber, dass die vorliegende Offenbarung zusätzlich auf Benzinmotoren anwendbar ist.
Die Kolben 16 und die Zylinder 14 können zusammenwirken, um Brennräume festlegen. Die Brennräume können mittels (nicht gezeigter) Einlass- und Auslassventile mit dem Ansaug- und dem Abgaskrümmer 18, 20 in Fluidverbindung stehen. Durch den Ansaugkrümmer 18 kann ein Ansaugluftstrom (I) vorgesehen werden, und mittels des Abgaskrümmers 20 kann ein Abgasstrom (E) aus den Brennräumen austreten.
Die Luftansauganordnung 22 kann eine Sauerstoffpumpenanordnung 44 mit einer Ansaugleitung 46 und einem Sauerstoffpumpmechanismus 48 umfassen. Die Ansaugleitung 46 kann den Ansaugluftstrom (I) zu dem Ansaugkrümmer 18 liefern. Die Ansaugleitung 46 kann einen Einlass 50 in Fluidverbindung mit der Ansaugluftzufuhr und einen Auslass 52 in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 18 umfassen. Der Sauerstoffpumpmechanismus 48 kann sich an einer Wand der Ansaugleitung 46 befinden und kann eine Sauerstoffionen leitende Zelle 54, eine erste und eine zweite Elektrode 56, 58 und eine Spannungsquelle 60 umfassen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Sauerstoffionen leitende Zelle 54 einen Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyt, beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), umfassen. Die erste und die zweite Elektrode 56, 58 können jeweils poröse Strukturen sein, die aus einem Material wie Platin gebildet sind. Es versteht sich, dass die Zelle 54 und die erste sowie zweite Elektrode 56, 58 keineswegs auf die vorstehend erwähnten Materialien beschränkt sind und aus verschiedenen Materialien gemäß Vorgehensweisen gebildet werden können, die in dem Gebiet der Sauerstoffsensoren bestens bekannt sind.
Die erste Elektrode 56 kann sich an einer ersten Seite der Zelle 54 befinden und kann einem Inneren der Ansaugleitung 46 ausgesetzt sein, und die zweite Elektrode 58 kann sich an einer zweiten Seite der Zelle 54 befinden und kann einer Außenumgebung der Ansaugleitung 46, beispielsweise der umgebenden Atmosphäre, ausgesetzt sein. Die erste Elektrode 56 kann eine negative Elektrode sein, und die zweite Elektrode 58 kann eine positive Elektrode sein. Die erste und die zweite Elektrode 56, 58 können jeweils mit der Spannungsquelle 60 in elektrischer Verbindung stehen. Das Steuermodul 24 kann mit der Spannungsquelle 60 in Verbindung stehen, um eine über der Zelle 54 angelegte Spannung zu steuern. Wie hierin verwendet kann sich der Begriff Modul auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, kurz vom engl. Application Specific Integrated Circuit), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und/oder einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen, beziehen, Teil derselben sein oder diese einschließen.
Das Luftvolumen in der Ansaugleitung 46 kann Sauerstoff umfassen. Die Spannungsquelle 60 kann über der Zelle 54 eine Spannung anlegen, so dass die erste Elektrode 56 negativ ist und die zweite Elektrode 58 positiv ist. Die von der Spannungsquelle 60 anzulegende elektrische Gleichstrom-Potentialdifferenz kann eine Funktion der Temperatur der Zelle 54 sowie sowie der Eigenschaften und des Flächeninhalts der Zelle 54 und der für die erste und die zweite Elektrode 56, 58 verwendeten Materialien sein.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Spannungsquelle 60 eine Fahrzeugbatterie sowie Wechselrichter und zugehörige Komponenten umfassen, um die Batteriespannung zu erhöhen und die Ionenleitfähigkeit der Zelle 54 zu steigern. Im Einzelnen kann ein Wechselrichter verwendet werden, um ähnlich wie bei Hybridfahrzeuganwendungen hohen Gleichstrom zu erzeugen.
Daher kann als nicht einschränkendes Beispiel die von der Spannungsquelle 60 vorgesehene Spannung größer als fünf Volt (V) und insbesondere größer als zwölf Volt (V) sein. Beruhend auf der über der Zelle 54 angelegten Spannung können an der ersten Elektrode 56 Sauerstoffionen gebildet werden und über die Zelle 54 zu der zweiten Elektrode 58 wandern, was die Sauerstoffkonzentration in dem Luftvolumen in der Ansaugleitung 46 verringert. Die Sauerstoffionen an der zweiten Elektrode 58 können als Sauerstoffmoleküle in die Atmosphäre (Umgebungsluft) abgegeben werden. Der Ausgang der Spannungsquelle 60 kann beruhend auf einem Signal, das dem Steuermodul 24 von einem Sauerstoffsensor 62 geliefert wird, gesteuert werden. Der Sauerstoffsensor 62 kann sich stromabwärts der Sauerstoffpumpenanordnung 44 befinden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Sauerstoffsensor 62 mit einem aus der Sauerstoffpumpenanordnung 44 austretenden Ansauggasstrom (I) in Verbindung stehen, wie in 1 ersichtlich ist. Alternativ kann der Sauerstoffsensor 62 mit einem Abgasstrom (E) in Verbindung stehen.
In 2 ist eine andere Motoranlage 110 dargestellt. Die Motoranlage 110 kann mit Ausnahme der Sauerstoffpumpenanordnung 144 allgemein der Motoranlage 10 ähneln. Es versteht sich, dass die Beschreibung der Motoranlage 10 gleichermaßen auf die Motoranlage 110 zutrifft, wobei die Ausnahmen nachstehend erläutert werden.
Die Sauerstoffpumpenanordnung 144 kann eine Ansaugleitung 146, eine Abgasleitung 147 und einen Sauerstoffpumpmechanismus 148 umfassen. Die Ansaugleitung 146 kann den Ansaugluftstrom (I) zu dem Ansaugkrümmer 118 vorsehen. Die Ansaugleitung 146 kann einen Einlass 150 in Fluidverbindung mit einer Ansaugluftzufuhr und einen Auslass 152 in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 118 umfassen. Die Abgasleitung 147 kann sich benachbart zu der Ansaugleitung 146 erstrecken und kann einen Einlass 151 in Fluidverbindung mit dem Abgaskrümmer 120 und einen Auslass 153 umfassen. Der aus dem Abgaskrümmer 120 austretende Abgasstrom (E) kann durch die Abgasleitung 147 strömen. Die Ansaug- und die Abgasleitung 146, 147 können sich eine gemeinsame Wand teilen, die von dem Sauerstoffpumpmechanismus 148 ausgebildet ist. Der Sauerstoffpumpmechanismus 148 kann eine Sauerstoffionen leitende Zelle 154, eine erste und eine zweite Elektrode 156, 158 und eine Spannungsquelle 160 umfassen. Die Sauerstoffionen leitende Zelle 154 kann sich zwischen den Innenvolumina der Ansaug- und der Abgasleitung 146, 147 befinden. Der Abgasstrom (E) kann die Zelle 154 beheizen, um ein Entfernen von Sauerstoff aus der Ansaugleitung 146 zu steigern. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Sauerstoffionen leitende Zelle 154 einen Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyt, beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), umfassen. Die erste und die zweite Elektrode 156, 158 können jeweils poröse Strukturen sein, die aus einem Material wie Platin gebildet sind.
Die erste Elektrode 156 kann sich an einer ersten Seite der Zelle 154 befinden und kann dem Inneren der Ansaugleitung 146 ausgesetzt sein, und die zweite Elektrode 158 kann sich an einer zweiten Seite der Zelle 154 befinden und kann einem Inneren der Ansaugleitung 147 ausgesetzt sein. Die erste Elektrode 156 kann eine negative Elektrode sein, und die zweite Elektrode 158 kann eine positive Elektrode sein. Die erste und die zweite Elektrode 156, 158 können jeweils mit der Spannungsquelle 160 in elektrischer Verbindung stehen. Das Steuermodul 124 kann mit der Spannungsquelle 160 in Verbindung stehen, um eine über der Zelle 154 angelegte Spannung zu steuern.
Das Luftvolumen in der Ansaugleitung 146 kann Sauerstoffgas umfassen. Die Spannungsquelle 160 kann über der Zelle 154 eine Spannung anlegen, so dass die erste Elektrode 156 negativ ist und die zweite Elektrode 158 positiv ist. Beruhend auf der über der Zelle 154 angelegten Spannung können Sauerstoffionen an der ersten Elektrode 156 gebildet werden und über die Zelle 154 zu der zweiten Elektrode 158 wandern, was die Sauerstoffkonzentration in dem Luftvolumen in der Ansaugleitung 146 verringert. Die Sauerstoffionen an der zweiten Elektrode 158 können in das Abgas (E) in der Abgasleitung 147 abgegeben werden.
Während in 1 und 2 das Umfassen einer einzigen Sauerstoffpumpenanordnung 44, 144 veranschaulicht ist, versteht sich, dass mehrere Sauerstoffpumpanordnungen 44, 144 parallel zueinander angeordnet sein können. Ein nicht einschränkendes Beispiel der parallelen Anordnung ist in 3 unter Verwenden der Sauerstoffpumpanordnung 144 schematisch gezeigt. Es versteht sich aber, dass eine ähnliche Anordnung mit der Sauerstoffpumpenanordnung 44 verwendet werden kann.
Wie in 3 ersichtlich können mehrere Sauerstoffpumpenanordnungen 144 parallel zueinander positioniert sein. Ein erster Krümmer 164 kann sich an einem ersten Ende der Sauerstoffpumpanordnungen 144 befinden, und ein zweiter Krümmer 166 kann sich an einem zweiten Ende der Sauerstoffpumpenanordnungen 144 befinden. Der erste Krümmer 166 kann einen Einlass 168 und einen Auslass 170 umfassen. Der Einlass 168 kann einen gemeinsamen Einlass für Verbindung zwischen dem An saugluftstrom (I) und jedem der Einlässe 150 der Ansaugleitungen 146 vorsehen. Der Auslass 170 kann einen gemeinsamen Auslass für Abgasstrom (E) von jedem der Auslässe 153 der Abgasleitungen 147 vorsehen. Der zweite Krümmer 166 kann einen Einlass 172 und einen Auslass 174 umfassen. Der Einlass 172 kann einen gemeinsamen Einlass für den Abgasstrom (E) zu jedem der Einlässe 151 der Abgasleitungen 147 von dem Abgaskrümmer 120 vorsehen. Der Auslass 174 kann mit dem Ansaugkrümmer 118 in Fluidverbindung stehen und kann einen gemeinsamen Auslass für Ansaugluftstrom (I) von jedem der Auslässe 152 der Ansaugleitungen 146 vorsehen.

Claims

Motoranlage, umfassend: einen Ansaugkrümmer in Fluidverbindung mit einem Brennraum; eine Spannungsquelle; und eine erste Sauerstoffpumpenanordnung mit einer ersten Ansaugleitung und einem ersten Sauerstoffpumpmechanismus, wobei die erste Ansaugleitung einen Einlass in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer aufweist, wobei der Sauerstoffpumpmechanismus eine Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfasst, wobei die erste Elektrode an einer ersten Seite der Zelle angeordnet ist und einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt ist und wobei die zweite Elektrode an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet ist und von dem Inneren der der Leitung isoliert ist, wobei der erste Sauerstoffpumpmechanismus beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom in dem Inneren der ersten Ansaugleitung entfernt.
Motoranlage nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Abgaskrümmer in Fluidverbindung mit dem Brennraum umfasst, wobei die Sauerstoffpumpenanordnung eine erste Abgasleitung in Fluidverbindung mit dem Abgaskrümmer umfasst, wobei die zweite Elektrode einem Inneren der ersten Abgasleitung ausgesetzt ist, wobei der aus der ersten Ansaugleitung entfernte Sauerstoff zu der ersten Abgasleitung geliefert wird.
Motoranlage nach Anspruch 2, wobei ein der ersten Abgasleitung von dem Abgaskrümmer geliefertes Abgas die Zelle beheizt, um das Entfernen von Sauerstoff aus der ersten Ansaugleitung zu steigern.
Motoranlage nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode der Atmosphäre ausgesetzt ist und/oder welche weiterhin eine zweite Sauerstoffpumpenanordnung umfasst, die einen Einlass in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer aufweist, wobei die zweite Sauerstoffpumpenanordnung in paralleler Ausrichtung zur ersten Sauerstoffpumpenanordnung ist, und/oder wobei die Zelle aus Zirkoniumdioxid (ZrO₂) gebildet ist, und/oder wobei die Spannungsquelle über der Zelle eine Spannung von mehr als 12 Volt anlegt.
Motorluftansauganordnung, umfassend: eine erste Ansaugleitung, die einen Einlass in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ansaugkrümmer eines Motors aufweist; und einen ersten Sauerstoffpumpmechanismus, der eine erste Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit einer Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfasst, wobei die erste Elektrode an einer ersten Seite der Zelle angeordnet ist und einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt ist und die zweite Elektrode an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet ist und von dem Inneren der Leitung isoliert ist, wobei der erste Sauerstoffpumpmechanismus beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom im Inneren der ersten Ansaugleitung entfernt.
Motoranlage nach Anspruch 5, wobei die Sauerstoffpumpenanordnung eine erste Abgasleitung in Fluidverbindung mit einem Abgaskrümmer des Motors umfasst, wobei die zweite Elektrode einem Inneren der ersten Abgasleitung ausgesetzt ist, wobei der aus der ersten Ansaugleitung entfernte Sauerstoff der ersten Abgasleitung geliefert wird, wobei insbesondere ein Abgas in der ersten Abgasleitung die Zelle beheizt, um das Entfernen von Sauerstoff aus der ersten Ansaugleitung zu steigern.
Motoranlage nach Anspruch 5, wobei die zweite Elektrode der Atmosphäre ausgesetzt ist, und/oder weiterhin umfassend: eine zweite Ansaugleitung in paralleler Ausrichtung zu der ersten Ansaugleitung, die einen Einlass in Fluidverbindung mit der Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer des Motors aufweist; und einen zweiten Sauerstoffpumpmechanismus, der eine zweite Sauerstoffionen leitende Zelle, eine dritte Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle und eine vierte Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfasst, wobei die dritte Elektrode an einer ersten Seite der zweiten Zelle angeordnet ist und einem Inneren der zweiten Ansaugleitung ausgesetzt ist und die vierte Elektrode an einer zweiten Seite der zweiten Zelle angeordnet ist und von dem Inneren der zweiten Ansaugleitung isoliert ist, wobei der zweite Sauerstoffpumpmechanismus beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der zweiten Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom in dem Inneren der zweiten Ansaugleitung entfernt, und/oder wobei die Zelle aus Zirkoniumdioxid (ZrO₂) gebildet ist, und/oder wobei die Spannungsquelle über der Zelle eine Spannung von mehr als 12 Volt anlegt.
Verfahren, umfassend: Vorsehen einer Luftzufuhr zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors, wobei die Luftzufuhr von einer ersten Ansaugleitung vorgesehen wird, die einen Einlass in Fluidverbindung mit der Luftzufuhr und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer aufweist; und Verringern einer Sauerstoffkonzentration der dem Ansaugkrümmer mittels eines ersten Sauerstoffpumpmechanismus zugeführten Luft, wobei der erste Sauerstoffpumpmechanismus eine erste Sauerstoffionen leitende Zelle, eine erste Elektrode in elektrischer Verbindung mit einer Spannungsquelle und eine zweite Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle umfasst, wobei die erste Elektrode an einer ersten Seite der Zelle angeordnet ist und einem Inneren der ersten Ansaugleitung ausgesetzt ist und die zweite Elektrode an einer zweiten Seite der Zelle angeordnet ist und von dem Inneren der Leitung isoliert ist, wobei das Verringern das Anle gen einer Spannung von der Spannungsquelle über der Zelle umfasst, um Sauerstoff aus der Luft in dem Inneren der ersten Ansaugleitung zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 8, welches weiterhin das Liefern eines Abgasstroms von einem Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors zu einer ersten Abgasleitung umfasst, wobei die zweite Elektrode einem Inneren der ersten Abgasleitung ausgesetzt ist und der aus der ersten Ansaugleitung entfernte Sauerstoff der ersten Abgasleitung geliefert wird, wobei insbesondere der der ersten Abgasleitung gelieferte Abgasstrom die Zelle beheizt, um eine Rate der Entfernung von Sauerstoff aus der ersten Ansaugleitung zu steigern.
Motoranlage nach Anspruch 8, wobei die zweite Elektrode der Atmosphäre ausgesetzt ist, wobei der aus der ersten Ansaugleitung entfernte Sauerstoff durch die über der Zelle angelegte Spannung der Atmosphäre geliefert wird, und/oder wobei das Verringern der Sauerstoffkonzentration das Entfernen von Sauerstoff aus einer zweiten Ansaugleitung mittels eines zweiten Sauerstoffpumpenmechanismus umfasst, wobei die zweite Ansaugleitung in einer paralleler Ausrichtung zu der ersten Ansaugleitung ist und einen zweiten Einlass in Fluidverbindung mit der Luftzufuhr und einen zweiten Auslass in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer umfasst, wobei der zweite Sauerstoffpumpmechanismus eine zweite Sauerstoffionen leitende Zelle, eine dritte Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Spannungsquelle und eine vierte Elektrode in elektrischer Verbindung mit der Span nungsquelle umfasst, wobei die dritte Elektrode an einer ersten Seite der zweiten Zelle angeordnet ist und einem Inneren der zweiten Ansaugleitung ausgesetzt ist und wobei die vierte Elektrode an einer zweiten Seite der zweiten Zelle angeordnet ist und von dem Inneren der zweiten Ansaugleitung isoliert ist, wobei der zweite Sauerstoffpumpmechanismus beruhend auf einer von der Spannungsquelle über der Zelle angelegten Spannung Sauerstoff aus einem Luftstrom im Inneren der zweiten Ansaugleitung entfernt, und/oder wobei die von der Spannungsquelle über der Zelle angelegte Spannung größer als 12 Volt ist.