DE102015009475A1

DE102015009475A1 - Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102015009475A1
Application number: DE102015009475.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Benz; Roland Fauser; Stephan Krätschmer; Paul Löffler; Michael Stiller; Siegfried Sumser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2016-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Zylinder, mit dem Zylinder zugeordneten Gaswechselventilen, mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt (30), mit wenigstens einer in dem Abgastrakt (30) angeordneten und ein Turbinengehäuse und ein in dem Turbinengehäuse drehbar angeordnetes Turbinenrad (40) aufweisenden Turbine (38) eines Abgasturboladers (18), mit einer in dem Abgastrakt (30) stromab der Turbine (38) angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (50), und mit einer Recheneinrichtung (66), welche dazu ausgebildet ist, zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (50) einen Aufheizbetrieb zu bewirken, in welchem mittels der Recheneinrichtung (66) eine höhere Temperatur des Abgases als in einem sich an den Aufheizbetrieb anschließenden Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) eingestellt ist, wobei eine Motorbremseinrichtung (68) mit einem stromauf des Turbinenrads (40) in dem Turbinengehäuse angeordneten und an dem Turbinengehäuse in axialer Richtung der Turbine (38) relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbar gehaltenen Leitgitter, einem Aktor zum Verschieben des Leitgitters und wenigstens einer zusätzlich zu den Gaswechselventilen vorgesehenen Konstantdrossel (78), über welche dem Zylinder Gas zuführbar und Gas aus dem Zylinder abführbar ist, vorgesehen ist, wobei die Recheneinrichtung (66) dazu ausgebildet ist, zum Bewirken des Aufheizbetriebs die Motorbremseinrichtung (68) anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Verbrennungskraftmaschinen für Kraftwagen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders sowie dem Zylinder zugeordnete Gaswechselventile auf, mittels welchen der sogenannte Gaswechsel des Zylinders, das heißt das Einströmen von Gas in den Zylinder sowie das Ausströmen des Gases aus dem Zylinder gesteuert, das heißt eingestellt wird. Die Verbrennungskraftmaschine weist ferner einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt sowie wenigstens eine im Abgastrakt angeordnete Turbine auf, welche ein Turbinengehäuse und ein in dem Turbinengehäuse drehbar angeordnetes Turbinenrad aufweist. Die Turbine ist dabei Bestandteil eines Abgasturboladers. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine in dem Abgastrakt stromab der Turbine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Nachbehandeln des Abgases und eine Recheneinrichtung, welche üblicherweise auch als Steuergerät, insbesondere Motorsteuergerät, bezeichnet wird. Die Recheneinrichtung ist dazu ausgebildet, zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Aufheizbetrieb der Verbrennungskraftmaschine zu bewirken, wobei in dem Aufheizbetrieb mittels der Recheneinrichtung eine höhere Temperatur des Abgases als in einem sich an den Aufheizbetrieb anschließenden Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eingestellt ist.
Hintergrund der Realisierung des Aufheizbetriebs ist, dass, um eine Emissionsreduktion mit hohen Wirkungsgraden nach kurzen Anlaufzeiten aus dem niederen Abgastemperaturbereich der Verbrennungskraftmaschine heraus mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu bewältigen, die Notwendigkeit besteht, den Abgastrakt wirkungsvoll zum Erreichen einer unteren vorteilhaften Gas-Reaktionstemperatur aufzuheizen. Neben der Denoxierung, das heißt Entstickung, mit hohen Wirkungsgraden, zum Beispiel über die Einspritzung von Harnstoff in einen SCR-Reaktor bei angehobenen Gastemperaturen, wünscht man sich ebenfalls eine gewichtige Einflussnahme auf ein gezieltes Abbrennen eines Rußbelags in einem Rußfilter durch hohe Sauerstoffzuführung, um den Ladungswechsel der Verbrennungskraftmaschine innerhalb kleiner Zeiträume günstig zu beeinflussen.
Üblicherweise ist es vorgesehen, zum Bewirken des Aufheizbetriebs den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine gezielt zu verschlechtern, indem eine Späteinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder erfolgt. Ferner ist es bekannt, Stauklappen im Abgastrakt zu nutzen, um den Aufheizbetrieb zu realisieren. Im Allgemeinen jedoch sinken das Luft-Kraftstoffverhältnis und die absolute Luftmenge so weit ab, dass die damit transportierte Absolut-Wärmemenge für eine schnellstmögliche Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht in allen gewünschten Betriebsbereichen des Kennfelds der Verbrennungskraftmaschine vollständig befriedigend ausreicht.
Des Weiteren offenbart die DE 197 27 141 C1 ein Brennkraftmaschinen-Turbolader-System, bei dem die Brennkraftmaschine mit zumindest einem volumenveränderlichen Brennraum versehen ist und ein durch die Summe der Differenzvolumina zwischen kleinstem und größtem Volumen der Brennräume einer Brennkraftmaschine bestimmtes Brennkraftmaschinen-Hubvolumen aufweist.
Ferner ist der DE 198 36 677 A1 eine Motorbremseinrichtung für eine Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen, mit einem Abgasturbolader, der eine von Abgas der Brennkraftmaschine angetriebene Turbine im Abgastrakt und einen von der Turbine angetriebenen Verdichter im Ansaugtrakt umfasst. Ferner ist eine Bremsklappe in einer Abgasleitung des Abgastrakts stromauf der Turbine vorgesehen, wobei die Bremsklappe zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Darüber hinaus ist eine Entlastungsleitung vorgesehen, die stromauf des Turbinenrads der Turbine abzweigt und die über ein Sperrventil zu öffnen und zu schließen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effektiver und effizienter Aufheizbetrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effektiver und effizienter Aufheizbetrieb realisierbar ist, ist erfindungsgemäß eine Motorbremseinrichtung mit einem stromauf des Turbinenrads in dem Turbinengehäuse angeordneten und an dem Turbinengehäuse in axialer Richtung der Turbine relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbar gehaltenen Leitgitter, einem Aktor zum Verschieben des Leitgitters und wenigstens einer zusätzlich zu den Gaswechselventilen vorgesehenen Konstantdrossel vorgesehen, über welche dem Zylinder Gas zuführbar und Gas aus dem Zylinder abführbar ist. Dabei ist die Recheneinrichtung, welche auch als Motorsteuergerät bezeichnet wird, dazu ausgebildet, zum Bewirken des Aufheizbetriebs die Motorbremseinrichtung, das heißt den Aktor zum Verschieben des Leitgitters und die Konstantdrossel zum Einstellen der Zuführung und Abführung des Gases, anzusteuern.
Die Konstantdrossel und das Leitgitter sind Bestandteile der Motorbremseinrichtung, mittels welcher üblicherweise ein Motorbremsbetrieb, das heißt eine Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine, realisierbar ist. In diesem Motorbremsbetrieb wird der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine gebremst. Die Motorbremseinrichtung wird dabei auch als Turbobrake bezeichnet, die das axial verschiebbare und als Motorbremsgitter wirkende Leitgitter direkt vor dem Turbinenrad und die Konstantdrossel umfasst. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, die Motorbremseinrichtung (Turbobrake) nicht beziehungsweise nicht nur zur Realisierung des Motorbremsbetriebs, sondern auch zur Realisierung beziehungsweise zum Bewirken des Aufheizbetriebs zu nutzen. Es wurde nämlich gefunden, dass durch das Zurückgreifen auf die Motorbremseinrichtung zum Bewirken des Aufheizbetriebs der Aufheizbetrieb besonders effizient und effektiv bewirkt werden kann. Dies bedeutet, dass mit einem besonders geringen Kraftstoff-Aufwand besonders vorteilhafte Temperaturen des Abgases und somit Reaktionstemperaturen in der Abgasnachbehandlungseinrichtung in besonders kurzen Zeiträumen realisiert werden können.
Dies bedeutet, dass es bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine möglich ist, dass Abgas und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung in besonders kurzer Zeit und mit einem nur geringen Kraftstoff-Aufwand aufgeheizt werden können, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung in besonders kurzer Zeit beispielsweise nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine auf eine vorteilhafte Temperatur und somit in einen vorteilhaften Betriebsbereich gebracht werden kann, in welchem das Abgas mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders gut nachbehandelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, das Abgas in besonders kurzer Zeit mit einem nur geringen Kraftstoff-Aufwand derart aufzuheizen, dass beispielsweise ein Rußbelag eines Rußfilters der Abgasnachbehandlungseinrichtung abgebrannt werden kann. Die effektive und effiziente Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann ferner durch besonders hohe Wärmeübergangszahlen von dem Abgas zum Abgastrakt beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung unterstützt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, bei welcher zur Realisierung eines effektiven und effizienten Aufheizbetriebs auf eine Motorbremseinrichtung rückgegriffen wird, welche auch zum Bewirken eines Motorbremsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine genutzt wird;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Aufheizbetriebs; und
3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, wobei im Rahmen des Verfahrens der Aufheizbetrieb mittels der Motorbremseinrichtung bewirkt wird.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Zylindergehäuse 12 auf, durch welches wenigstens ein in 1 nicht erkennbarer Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders gebildet ist. Vorliegend weist die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen ersten Zylinder und wenigstens einen zusätzlich dazu vorgesehenen, zweiten Zylinder auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Mehrzahl von ersten Zylindern und eine Mehrzahl von zweiten Zylindern aufweist. Die ersten Zylinder bilden dabei eine erste Zylindergruppe, wobei die zweiten Zylinder eine zweite Zylindergruppe bilden.
In die jeweiligen Zylinder werden Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, sowie Luft eingebracht. Hierzu umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 einen von der Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 14, über welchen die Verbrennungskraftmaschine 10 während ihres Betriebs die Luft aus der Umgebung ansaugt. In dem Ansaugtrakt 14 ist ein Luftfilter 16 zum Filtern der Luft angeordnet.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen Abgasturbolader 18, welcher einen in dem Ansaugtrakt 14 angeordneten Verdichter 20 aufweist. Der Verdichter 20 umfasst ein in 1 nicht erkennbares Verdichtergehäuse sowie ein Verdichterrad 22, welches drehbar in dem Verdichtergehäuse angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Verdichterrad 22 um eine Drehachse 24 relativ zu dem Verdichtergehäuse drehbar ist. Die von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugte und den Ansaugtrakt 14 durchströmende Luft wird mittels des Verdichters 20, insbesondere mittels des Verdichterrads 22, verdichtet und dadurch erwärmt. Um einen besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, ist in dem Ansaugtrakt 14 stromab des Verdichters 20 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 26 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Im Ansaugtrakt 14 ist ferner ein Ansaugmodul in Form eines Ladeluftverteilers 28 angeordnet. Mittels des Ladeluftverteilers 28 wird die verdichtete und auch als Ladeluft bezeichnete Luft auf die jeweiligen Zylinder verteilt, sodass die verdichtete Luft (Ladeluft) über den Ladeluftverteiler 28 in den Zylinder einströmt.
Der Kraftstoff wird beispielsweise mittels jeweiliger Injektoren direkt in die Zylinder eingespritzt. Aus diesem Zuführen von Kraftstoff und Luft in den jeweiligen Zylinder resultiert im jeweiligen Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches gezündet wird. Die Zündung erfolgt beispielsweise durch Fremdzündung oder Selbstzündung. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet. Die vorigen und folgenden Ausführungen können jedoch auch ohne weiteres auf andere Verbrennungskraftmaschinen übertragen werden.
Aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst dabei einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 30, mittels welchem das Abgas aus den jeweiligen Zylindern abgeführt wird. In dem Abgastrakt 30 ist ein Abgaskrümmer 32 angeordnet, mittels welchem die ersten Zylinder zu einer ersten Flut 34 und die zweiten Zylinder zu einer zweiten Flut 36 des Abgastrakts 30 zusammengeführt werden. Die erste Flut 34 ist von Abgas aus den ersten Zylindern, nicht jedoch von Abgas aus den zweiten Zylindern durchströmbar, wobei die zweite Flut 36 von Abgas aus den zweiten Zylindern, nicht jedoch von Abgas aus den ersten Zylindern durchströmbar ist. Die Fluten 34 und 36 sind dabei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt.
Der Abgasturbolader 18 umfasst ferner eine in dem Abgastrakt 30 angeordnete Turbine 38, welche ein in 1 nicht erkennbares Turbinengehäuse und ein in dem Turbinengehäuse drehbar angeordnetes Turbinenrad 40 umfasst. Das Turbinenrad 40 ist dabei um die Drehachse 24 relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar. Das Verdichterrad 22 und das Turbinenrad 40 sind Bestandteile eines im Ganzen mit 42 bezeichneten Rotors des Abgasturboladers 18. Der Rotor 42 umfasst dabei eine Welle 44, mit welcher das Verdichterrad 22 und das Turbinenrad 40 drehfest verbunden sind. Das im Abgastrakt 30 angeordnete Turbinenrad 40 ist dabei von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar, wobei das Verdichterrad 22 über die Welle 44 von dem Turbinenrad 40 angetrieben werden kann. Dadurch wird mittels des Verdichterrads 22 die Luft verdichtet, sodass im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.
Vorliegend ist die Turbine 38 als zweiflutige Turbine ausgebildet und umfasst demzufolge zwei zumindest teilweise voneinander getrennte Fluten 46 und 48, wobei die Flut 46 fluidisch mit der Flut 34 und die Flut 48 fluidisch mit der Flut 36 verbunden ist. Dadurch kann das die Flut 34 durchströmende Abgas aus der Flut 34 aus- und in die Flut 46 einströmen, wobei das die Flut 36 durchströmende Abgas aus der Flut 36 aus- und in die Flut 48 einströmen kann. Das die Fluten 46 und 48 durchströmende Abgas kann schließlich zu dem Turbinenrad 40 strömen und dieses antreiben. Beispielsweise ist die Turbine 38 als zweiflutige, asymmetrische Turbine ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Fluten 46 und 48 hinsichtlich ihres jeweiligen, von dem Abgas durchströmbaren Querschnitts asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
In dem Abgastrakt 30 ist stromab der Turbine 38, insbesondere des Turbinenrads 40, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet. Das den Abgastrakt 30 durchströmende Abgas wird mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 nachbehandelt, bevor es beispielsweise an die Umgebung entlassen wird. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 umfasst beispielsweise wenigstens einen Rußfilter, mittels welchem Rußpartikel aus dem Abgas gefiltert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 einen Katalysator, insbesondere einen SCR-Katalysator (SCR – selektive katalytische Reduktion), umfassen. Mittels eines solchen SCR-Katalysators kann das Abgas denoxiert beziehungsweise entstickt werden. Darunter ist zu verstehen, dass Stickoxide (NO_x) mittels des SCR-Katalysators aus dem Abgas entfernt werden können. Hierzu wird beispielsweise ein Reduktionsmittel insbesondere in Form einer wässrigen Harnstofflösung in den Abgastrakt 30, insbesondere die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50, dosiert.
In den Zylindern sind jeweilige Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Die Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit einer als Kurbelwelle 52 ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 10 gekoppelt, sodass infolge der gelenkigen Kopplung die translatorischen Bewegungen der Kolben in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 52 umgewandelt werden können. Diese rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 52 ist in 1 durch einen Richtungspfeil 54 veranschaulicht.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen in dem Abgastrakt 30 angeordneten Temperatursensor 56, mittels welchem eine Temperatur des Abgases beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 erfassbar ist. Die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 wird auch als Betriebstemperatur sowie mit T_AGN bezeichnet.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst in der in 1 veranschaulichten Ausführungsform optional eine Abgasrückführeinrichtung 58, mittels welcher eine Abgasrückführung (AGR) durchführbar ist. Die Abgasrückführeinrichtung 58 kann jedoch auch entfallen, sodass die Verbrennungskraftmaschine 10 keine Abgasrückführeinrichtung aufweist.
Die Abgasrückführeinrichtung 58 umfasst wenigstens eine Abgasrückführleitung 60, welche an einer Abzweigstelle mit dem Abgastrakt 30 verbunden ist. Vorliegend ist die Abgasrückführleitung 60 an der Abzweigstelle mit der Flut 34 fluidisch verbunden. Die Abgasrückführleitung 60 ist darüber hinaus an einer Zuführstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden. Dadurch kann an der Abzweigstelle zumindest ein Teil des die Flut 34 durchströmenden Abgases abgezweigt werden. Das an der Abzweigstelle abgezweigte Abgas strömt in die Abgasrückführleitung 60 ein und durchströmt die Abgasrückführleitung 60. Das die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Abgas wird mittels der Abgasrückführleitung 60 zur Zuführstelle geführt und kann an der Zuführstelle in den Ansaugtrakt 14 einströmen. Das in den Ansaugtrakt 14 einströmende, rückgeführte Abgas wird mittels der den Ansaugtrakt 14 durchströmenden Luft mitgenommen und in die Zylinder transportiert.
Die Abgasrückführeinrichtung 58 umfasst ein in der Abgasrückführleitung 60 angeordnetes Ventilelement 62, welches auch als AGR-Ventil (Abgasrückführ-Ventil) bezeichnet wird. Mittels des Ventilelements 62 ist eine Menge des die Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases einstellbar. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 58 eine in der Abgasrückführleitung 60 angeordnete Kühleinrichtung 64, welche auch als AGR-Kühler (Abgasrückführ-Kühler) bezeichnet wird. Die Kühleinrichtung 64 ist in Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 60 stromab des Ventilelements 62 angeordnet und zum Kühlen des rückzuführenden Abgases ausgebildet.
Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Recheneinrichtung 66, welche auch als Steuergerät oder Motorsteuergerät bezeichnet wird. Mittels der Recheneinrichtung 66 wird die Verbrennungskraftmaschine 10 betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt. Vorliegend ist die Recheneinrichtung 66 mit dem Ventilelement 62 verbunden, sodass das Ventilelement 62 von der Recheneinrichtung 66 ansteuerbar ist. Unter diesem Ansteuern ist zu verstehen, dass das Ventilelement 62 mittels der Recheneinrichtung 66 betrieben wird, sodass mittels der Recheneinrichtung 66 über das Ventilelement 62 die Menge des die Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases einstellbar ist. Ferner ist die Recheneinrichtung 66 mit dem Temperatursensor 56 verbunden, sodass der Temperatursensor 56 ein die erfasste Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 charakterisierendes Signal bereitstellt. Dieses Signal wird an die Recheneinrichtung 66 übertragen und von der Recheneinrichtung 66 empfangen. Ferner ist beispielsweise ein in 1 nicht erkennbarer Drehzahlsensor vorgesehen, mittels welchem die Drehzahl der Kurbelwelle 52 erfassbar ist beziehungsweise erfasst wird. Der Drehzahlsensor stellt ein die erfasste Drehzahl der Kurbelwelle 52 charakterisierendes Drehzahlsignal bereit, welches – da der Drehzahlsensor mit der Recheneinrichtung 66 gekoppelt ist – an die Recheneinrichtung 66 übertragen und von der Recheneinrichtung 66 empfangen wird. Dadurch ist es möglich, dass mittels der Recheneinrichtung 66 Komponenten der Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 56 erfassten Temperatur und/oder in Abhängigkeit von der mittels des Drehzahlsensors erfassten Drehzahl angesteuert und somit betrieben, das heißt geregelt oder gesteuert, werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Ventilelement 62 von der Recheneinrichtung 66 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 und/oder in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl angesteuert, das heißt geregelt oder gesteuert, wird.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 hat einen vorteilhaften Temperaturbereich beziehungsweise eine vorteilhafte Betriebstemperatur, in welchem beziehungsweise bei welcher das Abgas mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 besonders effektiv nachbehandelt werden kann. Dieser Temperaturbereich beträgt beispielsweise mehrere 100 Grad, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 beispielsweise bei einem Kaltstart beziehungsweise unmittelbar nach einem solchen Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 nicht in dem vorteilhaften Temperaturbereich liegt. Um das Abgas und über dieses die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 besonders schnell aufzuheizen und somit in kurzer Zeit in den Temperaturbereich zu bringen, ist die Recheneinrichtung 66 (Motorsteuergerät) dazu ausgebildet, einen Aufheizbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu bewirken. In diesem Aufheizbetrieb ist mittels der Recheneinrichtung 66 eine höhere Temperatur des Abgases als in einem sich an den Aufheizbetrieb anschließenden Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus eine im Ganzen mit 68 bezeichnete Motorbremseinrichtung auf, welche ein in 1 nicht erkennbares und stromauf des Turbinenrads 40 in dem Turbinengehäuse angeordnetes und an dem Turbinengehäuse in axialer Richtung der Turbine, das heißt entlang der Drehachse 24, relativ zum Turbinengehäuse verschiebbar gehaltenes Leitgitter aufweist. Ein solches Leitgitter geht beispielsweise aus der DE 197 27 141 C1 hervor, deren Offenbarung vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung aufgenommen ist und somit als Teil der vorliegenden Offenbarung anzusehen ist. Das Leitgitter wird in der DE 197 27 141 C1 als rohrförmige Hülse bezeichnet. Die Motorbremseinrichtung 68 weist einen in 1 nicht erkennbaren Aktor auf, mittels welchem das Leitgitter – wie in 1 durch einen Doppelpfeil 70 veranschaulicht ist – relativ zum Turbinengehäuse in axialer Richtung der Turbine 38 verschiebbar ist.
Die Fluten 46 und 48 münden beispielsweise über eine sogenannte Düse in einen Aufnahmeraum, in welchem das Turbinenrad 40 aufgenommen ist. Somit wird dem Turbinenrad 40 das Abgas aus den Fluten 46 und 48 über die genannte Düse zugeführt. Das Leitgitter ist dabei zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verschiebbar. In der Schließstellung ist das Leitgitter in der Düse angeordnet, sodass das die Düse durchströmende Abgas durch das Leitgitter hindurchströmt und das Abgas über das Leitgitter dem Aufnahmeraum beziehungsweise dem Turbinenrad 40 zugeführt wird. In der Offenstellung ist das Leitgitter beispielsweise nicht in der Düse und somit außerhalb der Düse angeordnet, sodass das Abgas das Leitgitter dann nicht durchströmt und nicht durch das Leitgitter beeinflusst wird. In der Schließstellung ist ein stromauf des Turbinenrads 40 angeordneter, engster und effektiver und von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt wesentlich geringer als in der Offenstellung, sodass das Abgas wesentlich stärker als in der Offenstellung aufgestaut wird.
Somit ist das Aufstauverhalten der Turbine 38 durch Verschieben des Leitgitters einstellbar, sodass insbesondere der in 2 mit ϕ_3t bezeichnete Turbinendurchsatz-Parameter der Turbine 38 mittels des Leitgitters einstellbar ist. Ferner ist in 2 mit MP der Massenstrom des Abgases, mit T_3t die Temperatur des Abgases stromauf der Turbine 38 und stromab der Zylinder und mit P_3t der Druck des Abgases stromauf der Turbine 38 und stromab der Zylinder bezeichnet. Mit P₄ ist ferner der Druck des Abgases stromab der Turbine 38 und stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 bezeichnet. Ferner ist in 2 mit H_AGN der Enthalpie-Strom des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 bezeichnet.
2 zeigt ein Diagramm 72, auf dessen Ordinate 74 der Enthalpie-Strom H_AGN sowie der Turbinendurchsatz-Parameter ϕ_3t aufgetragen sind. Auf der Abszisse 76 des Diagramms 72 ist das Turbinendruckverhältnis π_t-s aufgetragen.
Die Motorbremseinrichtung 68 umfasst ferner wenigstens eine Konstantdrossel 78. Aus 1 ist erkennbar, dass vorliegend zwei Konstantdrosseln 78 vorgesehen sind. Eine erste der Konstantdrosseln 78 ist beispielsweise genau einem der ersten Zylinder zugeordnet, wobei die zweite Konstantdrossel 78 beispielsweise genau einem der zweiten Zylinder zugeordnet ist. Über die jeweilige Konstantdrossel 78 ist dem jeweiligen Zylinder Gas insbesondere in Form von Luft zuführbar sowie Gas aus dem jeweiligen Zylinder abführbar. Mit anderen Worten kann – wenn die Konstantdrossel 78 freigegeben ist – Gas, insbesondere Luft, mittels des jeweiligen Kolbens aus dem jeweiligen Zylinder über die jeweilige Konstantdrossel 78 ausgeschoben sowie in den jeweiligen Zylinder eingesaugt werden.
Dem jeweiligen Zylinder sind ferner Gaswechselventile in Form von Einlassventilen und Auslassventilen zugeordnet. Mittels dieser Gaswechselventile wird der sogenannte Gaswechsel des jeweiligen Zylinders gesteuert. Darunter ist zu verstehen, dass die Luft beispielsweise in den jeweiligen Zylinder einströmen kann, wenn die Einlassventile geöffnet sind. Sind die Auslassventile geöffnet, so kann der jeweilige Kolben das jeweilige Abgas aus dem jeweiligen Zylinder über Auslasskanäle ausschieben.
Die jeweilige Konstantdrossel 78 ist dabei zusätzlich zu den jeweiligen Gaswechselventilen vorgesehen und weist gegenüber den Einlasskanälen und Auslasskanälen einen wesentlich geringeren, von dem Gas durchströmbaren Strömungsquerschnitt auf, sodass durch die jeweilige Konstantdrossel 78 eine Motorbremse in Form einer Dekompressionsbremse darstellbar ist. Mittels der die Konstantdrosseln 78 umfassenden Motorbremseinrichtung 68 ist ein Motorbremsbetrieb beziehungsweise eine Motorbremse realisierbar. In dem Motorbremsbetrieb wird die jeweilige Konstantdrossel 78 mit besonders kleinem Querschnitt parallel zu den Auslassventilen beispielsweise nicht nur am Ende des Kompressionstaktes, sondern während des gesamten Motorbremsbetriebs geöffnet. Hierdurch erfolgt eine Dekompression des mittels des jeweiligen Kolbens komprimierten Gases kontinuierlich, jedoch aufgrund des geringen Querschnitts der jeweiligen Konstantdrossel 78 bei hohem Gegendruck. Auch in der folgenden Expansionsphase ist eine hohe Motorbremswirkung vorhanden, da das Gas gegen den Widerstand der jeweiligen Konstantdrossel 78 in den jeweiligen Zylinder einströmt beziehungsweise angesaugt wird.
Zum Bewirken des Motorbremsbetriebs wird ferner beispielsweise das Leitgitter in seine Schließstellung bewegt, wodurch für die Verbrennungskraftmaschine 10 ein hoher Gegendruck, insbesondere Abgasgegendruck, in dem Abgastrakt 30 eingestellt ist. Dadurch kann eine besonders hohe Motorbremswirkung realisiert werden.
Darüber hinaus umfasst die Turbine 38 wenigstens einen Umgehungskanal 80, über welchen das Turbinenrad 40 von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Darunter ist zu verstehen, dass das den Umgehungskanal 80 durchströmende Abgas das Turbinenrad 40 nicht antreibt. Der Umgehungskanal 80 wird somit auch als Bypass-Kanal oder Bypass bezeichnet. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 ein als Drehventil oder Drehschieber ausgebildetes Stellelement 82 zum Einstellen einer Menge des den Umgehungskanal 80 durchströmenden Abgases. Dabei umfasst die Motorbremseinrichtung 68, welche als sogenannte Turbobrake ausgebildet ist, das axial verschiebbare und als Motorbremsgitter fungierende Leitgitter direkt von dem Turbinenrad 40, die jeweilige Konstantdrossel 78 sowie das als Drehschieber zur Bypassierung des Turbinenrads 40 ausgebildete Stellelement 82, mittels welchem beispielsweise eine Tempomat-Regelung und die Beeinflussung der Verbrennungsluftmenge über den Verdichter 20 durch die einstellbare Turbinenleistung möglich wird.
Es wurde gefunden, dass die Turbobrake ein besonders großes Potential zur Erzeugung von hohen Luftmengen und negativen Ladungswechseln, das heißt hohen Motorgegendrücken hat, wodurch eine besonders schnelle Aufheizung beziehungsweise Aufwärmung des Abgastrakts 30 und somit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 realisierbar ist. Darüber hinaus weist die Turbobrake eine besonders hohe Robustheit gegenüber hohen Abgasmassenströmen und hohen Wärmeübergangszahlen auf.
Um nun die beschriebene Aufheizphase besonders effizient und effektiv durchzuführen, das heißt den Abgastrakt 30 beziehungsweise das Abgas und über dieses die Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 mit einem nur geringen Kraftstoff-Aufwand sowie in kurzer Zeit stark erwärmen zu können, ist die Recheneinrichtung 66 dazu ausgebildet, zum Bewirken des Aufheizbetriebs die Motorbremseinrichtung 68, das heißt die jeweilige Konstantdrossel 78, den Drehschieber (Stellelement 82) und den Aktor beziehungsweise das Leitgitter anzusteuern. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, die Turbobrake für ein Aufheizverfahren des Abgastrakts 30 mitzunutzen. Der Turbobrake kommt somit eine Doppelfunktion zu, da sie zum einen zum Bewirken des Motorbremsbetriebs und zum andern zum Bewirken des Aufheizbetriebs genutzt wird. Das Aufheizverfahren beziehungsweise der Aufheizbetrieb kann somit auch bei relativ niederen Motorlasten stattfinden, wodurch hohe absolute Wärmemengen erzeugbar sind, die aufgrund der gesteigerten Abgasmengen und Strömungsgeschwindigkeiten gute Wärmeübergangszahlen für die überströmten Oberflächen der aufzuwärmenden Bauteile des Abgastrakts 30 und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 verursacht werden.
Zur Beeinflussung des Motorwirkungsgrads und des Turboladerwirkungsgrads dienen zum einen die als Motorbremsventile fungierenden Konstantdrosseln 78, die auch in der Befeuerung der Zylinder in die Öffnungsposition fahrbar sind, und zum anderen der als Turbinenbypassventil fungierende Drehschieber, der die Druck-Exergie der Abblasemenge ungenutzt vollständig vernichtet beziehungsweise in die gewünschte Wärmemenge bei hohen Temperaturen umsetzen kann. Das Umgehen des Turbinenrads 40 wird auch als Abblasen bezeichnet, da das den Umgehungskanal 80 durchströmende Abgas das Turbinenrad 40 nicht antreibt. Somit wird die Menge des den Umgehungskanal 80 durchströmenden Abgases auch als Abblasemenge bezeichnet.
Der Drehschieber, der auch als Abblasedrehschieber bezeichnet wird, ist beispielsweise Bestandteil der als Turbobrake-Turbine ausgebildeten Turbine 38, wobei der Abblasedrehschieber eine beispielsweise zweiflutige, sensibel einstellbare Abblasung ohne wesentliche Gaskrafteinflüsse bei höchsten Motorgegendrücken erlaubt. Aus 1 ist erkennbar, dass der Umgehungskanal 80 mit beiden Fluten 34 und 36 fluidisch verbunden ist, sodass Abgas aus beiden Fluten 34 und 36 in den Umgehungskanal 80 einströmen kann. Durch die Robustheit der Turbine 38 mit dem beispielsweise als angepasstes Dickschaufler-Turbinenrad ausgebildeten Turbinenrad 40, wobei die Turbine 38 auch Eintrittsdrücke bis über 10 bar ohne mechanische Probleme erträgt, ergibt sich ein gewünscht hohes Aufheiz-Potential, das bei üblichen Turbinen mit variabler Turbinengeometrie schon aufgrund der mechanischen Funktionalitäten zur Beherrschung der betreffenden Druck-Pulsation und den Gaskraftwirkungen bei weitem nicht vorhanden ist.
Der Aufheizbetrieb wird beispielsweise durch eine spezielle Aufheiz-Regelung bewerkstelligt, welche mittels der Recheneinrichtung 66 durchgeführt wird, die die entsprechenden Aktoren beziehungsweise die betreffenden Komponenten aktiviert oder deaktiviert. Je nach den zu fahrenden Motorbetriebspunkten der Aufheizphasen ergeben sich vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der Bauteile in Form der Konstantdrosseln 78, von Kraftstoff-Einspritzzeitpunkten, des Leitgitters und/oder des Leitgitters hinsichtlich seiner Positionen, da das Leitgitter beispielsweise zwischen der Offenstellung und der Schließstellung sowie gestuft oder stufenlos in jeweilige Zwischenstellungen zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bewegt werden kann. Der Regelalgorithmus wird im Abgleich zu den Sollwerten der charakteristischen Temperaturen T_AGN in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 auch die absoluten Wärmemengen H_AGN des Abgases im Abgastrakt 30 über die Kraftstoff-Einspritzmengen für die Erreichung der zeitlich dominierten Optimierungsziele kontrollieren. Hierbei wird entsprechend der Aufgabenstellung naturgegeben unterschieden, ob die Denoxierung durch schnelles Aufheizen oder der Rußfilter-Abbrand mit noch zusätzlich hohen Sauerstoffmengen optimal bedient werden soll.
Aus 1 ist erkennbar, dass die Recheneinrichtung 66 mit dem Drehschieber gekoppelt ist, sodass der Drehschieber von der Recheneinrichtung 66 angesteuert, das heißt betrieben beziehungsweise geregelt oder gesteuert werden kann. Somit ist es möglich, den Drehschieber mittels der Recheneinrichtung 66 in jeweilige Positionen zu bewegen, um dadurch die Menge des den Umgehungskanal 80 durchströmenden Abgases einzustellen. Ferner sind auch die Konstantdrosseln 78 mit der Recheneinrichtung 66 gekoppelt und somit von der Recheneinrichtung 66 ansteuerbar. Die Konstantdrosseln 78 können somit mittels der Recheneinrichtung 66 geöffnet und geschlossen werden. Im geöffneten Zustand können die Konstantdrosseln 78 von dem beschriebenen Gas durchströmt werden, wobei das Gas im geschlossenen Zustand der Konstantdrosseln 78 nicht durch diese strömen kann.
In das Diagramm 72 in 2 ist ein erster Verlauf 84 eingetragen, welcher den Verlauf des Turbinendurchsatz-Parameters ϕ_3t veranschaulicht, wenn sich das als Turbobremsgitter ausgebildete Leitgitter in der Offenstellung, das heißt außerhalb der Düse, befindet. Ferner ist in das Diagramm 72 ein Verlauf 86 eingetragen, welcher den Verlauf des Turbinendurchsatz-Parameters ϕ_3t veranschaulicht, wenn sich das Leitgitter in der Schließstellung, das heißt in den Düse, befindet. Durch das Zurückgreifen auf die Turbobrake zum Bewirken des Aufheizbetriebs kann der Enthalpie-Strom H_AGN deutlich gesteigert werden.
Die Turbobrake-Turbine, die ihr als Turbobremsgitter fungierendes Leitgitter beispielsweise unterhalb einer Zwischenwandung des zweiflutigen Turbinengehäuses in der Haupt-Ringdüse durchschiebt, ist unabhängig davon, ob sich stromauf ein symmetrisches oder asymmetrisches zweiflutiges Spiralgehäuse befindet. Somit sind die Funktionen des Turbobremsbetriebs, der Abgasrückführung und der Aufheizung des Abgastrakts 30 sehr vorteilhaft auf dieses breite Anforderungsprofil durch die vorliegende Funktionstrennung der Gehäuse- und Gittergestaltung mittels Asymmetrie günstig auslegbar. Das Konzept der Asymmetrie lässt sich in der Gestaltung des Drehschiebers mit unterschiedlich großen Öffnungsquerschnitten der beiden Abblaseöffnungen weiterführen.
Durch die Auftragung der Turbinendurchsatzparameter-Hüllkurven über dem Turbinendruckverhältnis im Diagramm 72, insbesondere ohne Berücksichtigung der Abblasedurchsatz-Kapazität, werden Zuordnungen gegeben, die sich von der Schluckfähigkeit der Turbine 38 her ergeben, wenn das Turbobremsgitter in den Ringdüsenkanal geschoben oder vollständig aus dem Düsenkanal (Düse) gezogen wird.
Die Aufgabenstellung eines günstigen Aufheizverhaltens wie auch einer vorteilhaften Motorbremsleistungsbeeinflussung bei geöffneter Konstantdrossel 78 in den Motorzylindern ist in dem Verhältnis Durchsatzparameter in dem Auslegungsbereich 0,25 < ϕ_3t-TB-in/ϕ_3t-TB-out < 0,5 bei guten Kompromissen erfüllbar. Mit ϕ_3t-TB-in ist der Turbinendurchsatz-Parameter bezeichnet, der sich einstellt, wenn sich das Leitgitter in der Düse, das heißt in der Schließstellung, befindet. Ferner ist mit ϕ_3t-TB-out der Turbinendurchsatz-Parameter bezeichnet, der sich einstellt, wenn das Leitgitter außerhalb der Düse angeordnet ist, das heißt sich in der Offenstellung befindet. In dem Diagramm 72 wird als Prinzip-Beispiel ein Motorbetriebspunkt mit eingefahrenem und ausgefahrenem Turbobremsgitter hinsichtlich des sich einstellenden Druckverhältnisses und des sich ergebenden Enthalpie- beziehungsweise Wärmestroms H_AGN-TB-in und H_AGN-TB-out aufgrund der vorliegenden Durchsatzparameter-Charakteristik dargelegt. Mit H_AGN-TB-out ist somit der Enthalpie-Strom bezeichnet, der sich einstellt, wenn sich das Leitgitter in der Offenstellung, das heißt außerhalb der Düse, befindet, wobei mit H_AGN-TB-in der Enthalpie-Strom bezeichnet ist, der sich einstellt, wenn sich das Leitgitter in der Düse, das heißt in der Schließstellung, befindet. Durch die hohe Aufstaufähigkeit der Turbine 38 bei eingeschobenem Bremsgitter (Leitgitter) sind hohe Motorgegendrücke verursachbar, die mittels der regelbaren Abblaseöffnungen insbesondere ein Form der Konstantdrosseln 78 eine Justierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Aufheiz- wie auch in der Turbobremsphase mit einer gezielten Einflussnahme auf die Abgastemperaturen T_AGN zur Erhöhung der Umsatzwirkungsgrade der chemischen Reaktionen in gewünschter Weise erlauben.
3 zeigt ein Flussdiagramm als Zusammenfassung der wesentlichen Größen zur Beeinflussung der Aufheizwirkung des Abgastrakts 30 mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50. Die Regelung der wichtigen Einflussparameter auf das Aufheizverhalten wird sich an den Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des zeitlichen Verlaufs der charakteristischen Temperaturen T_AGN und der Enthalpie beziehungsweise dem Wärmestrom H_AGN hinsichtlich deren Sollwerte orientieren. Insbesondere lässt sich durch das Zurückgreifen auf die Turbobrake eine Leistungsoptimierung des Enthalpie-Stroms, der die Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 in kurzen Zeiträumen auf ein Reaktionstemperaturniveau bewerkstelligen soll, realisieren, damit sehr schnell hohe Wirkungsgrade der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 wirksam werden können. Die Optimierung des Aufheizverfahrens setzt folgende Parameter ein: Einsatz, das heißt Einfahren des Leitgitters in die als Radzuströmdüse fungierende Düse, optimaler Öffnungsquerschnitt der Turbinenabblasevorrichtung in Form des Drehschiebers, Öffnen/Schließen der jeweiligen Konstantdrossel 78, Einspritz-Zeitpunkt nach spät Stellen, gegebenenfalls Öffnen des Ventilelements 62 zur Abgasrezirkulation. Unter der Optimierung ist der geringstmögliche Kraftstoff-Aufwand für die Erzielung optimaler Reaktionstemperaturen in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 in kürzesten Zeiträumen zu verstehen.
In 3 ist erkennbar, dass der Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 überwacht wird und insbesondere abgefragt wird, ob die aktuelle Temperatur T_AGN eine Soll-Temperatur T_AGN-soll erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, das heißt ist die aktuelle Temperatur T_AGN kleiner als die Soll-Temperatur, so wird bei einem Block 88 beispielsweise entschieden, ob das Ventilelement 62 geöffnet wird oder nicht. Im Hinblick auf die als Turbobrake-Turbine ausgebildete Turbine 38 wird bei einem Block 90 entschieden, ob das Leitgitter in die Düse eingefahren wird oder nicht. Ferner wird bei einem Block 92 entschieden, ob und in welchem Maße der Umgehungskanal 80 mittels des Drehschiebers freigegeben wird oder nicht. Hinsichtlich der Verbrennungskraftmaschine 10, welche beispielsweise mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten Mitteldruck und einer zumindest im Wesentlichen konstanten Drehzahl betrieben wird, wird bei einem Block 94 entschieden, ob der Einspritzzeitpunkt nach spät verstellt wird oder nicht. Ferner wird bei einem Block 96 entschieden, ob die jeweilige Konstantdrossel 78, welche auch als Konstantdrosselventil bezeichnet wird, geöffnet wird oder nicht.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
12: Zylindergehäuse
14: Ansaugtrakt
16: Luftfilter
18: Abgasturbolader
20: Verdichter
22: Verdichterrad
24: Drehachse
26: Ladeluftkühler
28: Ladeluftverteiler
30: Abgastrakt
32: Abgaskrümmer
34: Flut
36: Flut
38: Turbine
40: Turbinenrad
42: Rotor
44: Welle
46: Flut
48: Flut
50: Abgasnachbehandlungseinrichtung
52: Kurbelwelle
54: Richtungspfeil
56: Temperatursensor
58: Abgasrückführeinrichtung
60: Abgasrückführleitung
62: Ventilelement
64: Kühleinrichtung
66: Recheneinrichtung
68: Motorbremseinrichtung
70: Doppelpfeil
72: Diagramm
74: Ordinate
76: Abszisse
78: Konstantdrossel
80: Umgehungskanal
82: Stellelement
84: Verlauf
86: Verlauf
88: Block
90: Block
92: Block
84: Block
96: Block

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 19727141 C1 [0005, 0033, 0033]
DE 19836677 A1 [0006]

Claims

Verbrennungskraftmaschine (10) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Zylinder, mit dem Zylinder zugeordneten Gaswechselventilen, mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt (30), mit wenigstens einer in dem Abgastrakt (30) angeordneten und ein Turbinengehäuse und ein in dem Turbinengehäuse drehbar angeordnetes Turbinenrad (40) aufweisenden Turbine (38) eines Abgasturboladers (18), mit einer in dem Abgastrakt (30) stromab der Turbine (38) angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (50), und mit einer Recheneinrichtung (66), welche dazu ausgebildet ist, zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung (50) einen Aufheizbetrieb zu bewirken, in welchem mittels der Recheneinrichtung (66) eine höhere Temperatur des Abgases als in einem sich an den Aufheizbetrieb anschließenden Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorbremseinrichtung (68) mit einem stromauf des Turbinenrads (40) in dem Turbinengehäuse angeordneten und an dem Turbinengehäuse in axialer Richtung der Turbine (38) relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbar gehaltenen Leitgitter, einem Aktor zum Verschieben des Leitgitters und wenigstens einer zusätzlich zu den Gaswechselventilen vorgesehenen Konstantdrossel (78), über welche dem Zylinder Gas zuführbar und Gas aus dem Zylinder abführbar ist, vorgesehen ist, wobei die Recheneinrichtung (66) dazu ausgebildet ist, zum Bewirken des Aufheizbetriebs die Motorbremseinrichtung (68) anzusteuern.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (66) dazu ausgebildet ist, die Motorbremseinrichtung (68) in Abhängigkeit von einer Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (50) anzusteuern.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (38) wenigstens einen Umgehungskanal (80), über welchen das Turbinenrad (40) von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen ist, und ein Stellelement (82) zum Einstellen einer Menge des den Umgehungskanal (80) durchströmenden Abgases aufweist, wobei die Recheneinrichtung (66) dazu ausgebildet ist, zum Bewirken des Aufheizbetriebs das Stellelement (82) anzusteuern.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (82) als Drehventil ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.