DE102015015794A1 - Verfahren zum Aufheizen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen wenigstens einer in einem Abgastrakt (18) eines eine Verbrennungskraftmaschine (10) umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine (10) antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere Hybridfahrzeugs, angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (20), wobei während Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine (10) unterbleiben, ein zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) durchströmender Luftstrom bewirkt wird, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements (74, 76, 78, 96, 98, 100) aufgeheizt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Ein solches Verfahren zum Aufheizen wenigstens einer in einem Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung ist beispielsweise bereits der DE 10 2013 200 856 A1 als bekannt zu entnehmen. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Bei der DE 10 2013 200 856 A1 ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung als Partikelfilter ausgebildet, welche aufgeheizt wird, um den Partikelfilter zu regenerieren. Mit anderen Worten wird der Partikelfilter aufgeheizt, um eine Regeneration des Partikelfilters durchzuführen.
  • Ferner offenbart die WO 2013 068 668 ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bei Hybridfahrzeugen.
  • Ferner ist der DE 10 2009 028 286 A1 eine Partikelfilteranlage mit Partikelfiltern zur Filterung von Partikeln aus Abgas einer Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen.
  • Der Partikelfilter ist von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar, wobei das Abgas den Abgastrakt durchströmen und mittels des Abgastrakts von der Verbrennungskraftmaschine abgeführt werden kann. Der Partikelfilter wird genutzt, um im Abgas enthaltene Partikel aus dem Abgas zu filtern. Im Abgas etwaig enthaltene Partikel lagern sich am Partikelfilter ab, so dass der Partikelfilter sukzessive mit Partikeln zugesetzt wird. Dieses Zusetzen des Partikelfilters mit Partikeln aus dem Abgas wird auch als Beladen oder Beladung des Partikelfilters bezeichnet.
  • Unter der Regeneration des Partikelfilters ist zu verstehen, dass die Beladung des Partikelfilters zumindest reduziert wird. Die Regeneration des Partikelfilters erfolgt üblicherweise derart, dass das den Abgastrakt durchströmende Abgas erwärmt und dadurch auf eine Temperatur gebracht wird, so dass die Partikel, die sich am Partikelfilter abgelagert haben, verbrannt werden. Dadurch wird der Partikelfilter im Rahmen der Regeneration freigebrannt. Die Regeneration des Partikelfilters wird auch als Reinigung bezeichnet.
  • Ferner ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, Abgasnachbehandlungseinrichtungen wie beispielsweise Katalysatoren aufzuheizen beziehungsweise zu erwärmen, um dadurch den Katalysator in einen vorteilhaften Temperaturbereich beziehungsweise auf eine vorteilhafte Temperatur zu bringen, so dass der Katalysator beispielsweise im Abgas enthaltene Bestandteile effektiv und effizient konvertieren, insbesondere oxidieren und/oder reduzieren, kann.
  • Üblicherweise erfolgt das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mithilfe der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere unter Einsatz von Kraftstoff, welcher in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, verbrannt wird. Dabei handelt es sich um eine motorische, insbesondere innermotorische, Maßnahme, mittels welcher eine besonders hohe Temperatur des Abgases der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. Infolge eines Wärmeübergangs von dem Abgas an die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung erwärmt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, Kraftstoff stromab der Verbrennungskraftmaschine in den Abgastrakt und somit in das den Abgastrakt durchströmende Abgas einzubringen, insbesondere einzuspritzen. Der eingespritzte Kraftstoff, wobei es sich beispielsweise um flüssigen Kraftstoff handelt, kann beispielsweise an heißen Oberflächen der Abgasnachbehandlungseinrichtung exotherm oxidiert werden, wodurch die Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgeheizt wird. Dies bedeutet, dass herkömmlicherweise zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung Kraftstoff verwendet wird, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Hybridfahrzeugs insgesamt führt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders effizient aufgeheizt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders effizient aufgeheizt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass – während Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben – ein zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmender Luftstrom bewirkt wird, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist, eine für das Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung ausreichende beziehungsweise hinreichende Temperatur des Luftstroms mithilfe von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, das heißt mittels des elektrischen Heizelements zu realisieren, indem der Luftstrom mittels des elektrischen Heizelements beheizt, das heißt elektrisch aufgeheizt wird, ohne dass hierzu Kraftstoff, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine betreibbar ist, in der Verbrennungskraftmaschine verbrannt wird. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um einen flüssigen Kraftstoff wie beispielsweise Diesel oder Benzin. In einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wird der Kraftstoff in wenigstens einen Brennraum, insbesondere in Brennräume, der Verbrennungskraftmaschine eingebracht, wobei der Kraftstoff in dem jeweiligen Brennraum, insbesondere mit Luft, verbrannt wird.
  • Aus der Verbrennung des Kraftstoffes resultiert Abgas, das in dem jeweiligen Brennraum entsteht. Im Rahmen des gefeuerten Betriebs kann das Abgas der Verbrennungskraftmaschine aus dem jeweiligen Brennraum abgeführt werden und den Abgastrakt durchströmen, mittels welchem das Abgas von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem jeweiligen Brennraum abgeführt wird.
  • Ein solcher gefeuerter Betrieb, in welchem der Kraftstoff in dem jeweiligen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine verbrannt wird, unterbleibt, während der Luftstrom bewirkt und mittels des elektrischen Heizelements aufgeheizt wird. Dadurch ist es möglich, die Abgasnachbehandlungseinrichtung hinreichend aufzuheizen und somit beispielsweise zu regenerieren, ohne dass hierzu Kraftstoff verbrannt werden muss.
  • Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet ist. Ein solches Hybridfahrzeug umfasst die Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sowie wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die elektrische Maschine wird auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Ein solches Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, welcher die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine umfasst, so dass der Antriebsstrang auch als teilelektrifizierter Antriebsstrang bezeichnet wird. Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei Kraftfahrzeugen mit teilelektrifiziertem Antriebsstrang ein deutlicher Verlust an Wärmeenergie im Abgas zu verzeichnen ist, was eine hinreichende Aufheizung der im Abgastrakt angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung mithilfe von konventionellen Methoden nahezu unmöglich macht.
  • Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens einen Partikelfilter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter, umfasst, welcher aufzuheizen und dadurch zu regenerieren ist. Eine solche Regeneration eines Partikelfilters ist bei Kraftfahrzeugen mit teilelektrifiziertem Antriebsstrang mithilfe von konventionellen Methoden nahezu unmöglich, außer durch Unterbindung eines elektrischen Fahrbetriebs, was nicht wünschenswert ist. Des Weiteren ist bei Kraftfahrzeugen mit teilelektrifiziertem Antriebsstrang eine besonders hohe elektrische Betriebszeit wünschenswert. Unter einer solchen elektrischen Betriebszeit ist eine Zeitdauer zu verstehen, während welcher das Kraftfahrzeug elektrisch, insbesondere rein elektrisch, von der elektrischen Maschine angetrieben wird.
  • Um bei herkömmlichen Hybridfahrzeugen die Abgasnachbehandlungseinrichtung hinreichend aufzuheizen, insbesondere einen Partikelfilter zu regenerieren beziehungsweise eine Regeneration eines Partikelfilters durchzuführen, wird ein verbrennungsmotorischer Betrieb aktiviert, in dessen Rahmen Kraftstoff, insbesondere in der Verbrennungskraftmaschine, verbrannt wird. Dadurch wird Abgas mit einer hinreichend hohen Temperatur erzeugt, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung hinreichend aufgeheizt werden kann. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein solcher verbrennungsmotorischer Betrieb zum hinreichenden Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht vorgesehen und nicht erforderlich, da die Abgasnachbehandlungseinrichtung hinreichend mittels des aufgeheizten Luftstroms erwärmt werden kann.
  • Dies bedeutet, dass es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, die Abgasnachbehandlungseinrichtung ohne verbrennungsmotorischen Einsatz und insbesondere während einer elektrischen Betriebszeit, das heißt während einer elektrischen Fahrt, bei welcher das Kraftfahrzeug elektrisch, insbesondere rein elektrisch, mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird, hinreichend aufzuheizen, das heißt auf eine hinreichend hohe Temperatur zu bringen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens einen Partikelfilter, welcher mittels des aufgeheizten Luftstroms aufgeheizt und dadurch regeneriert wird. Ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet, so kann der Partikelfilter als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet sein. Ist dabei das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet, so ist das Kraftfahrzeug als Diesel-Hybridfahrzeug ausgebildet.
  • Ferner ist es denkbar, dass der Partikelfilter zum Einsatz kommt, wenn die Verbrennungskraftmaschine als Ottomotor ausgebildet ist. Ist dabei ferner das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet, so ist das Kraftfahrzeug als Otto-Hybridfahrzeug ausgebildet.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, mittels des aufgeheizten Luftstroms zumindest einen Teil des Abgastrakts, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird, während einer elektrischen Fahrt aufzuheizen beziehungsweise ein gewisses Temperaturniveau des Abgastrakts zu halten, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise emissions- oder abgasreduzierende Komponenten insbesondere bei einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine eine vorteilhafte Temperatur aufweisen und somit das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandeln können. Unter dem Zustart der Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, ist zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine, welche während der elektrischen Fahrt, insbesondere während der rein elektrischen Fahrt, deaktiviert ist, so dass keine Verbrennungen in der Verbrennungskraftmaschine ablaufen, beim Beenden der elektrischen Fahrt beziehungsweise nach der elektrischen Fahrt aktiviert wird und dadurch in einem gefeuerten Betrieb betrieben wird, in welchem Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, verbrannt wird. Dann stellt die Verbrennungskraftmaschine in ihrem gefeuerten Betrieb Abgas bereit, das den Abgastrakt durchströmt. Dabei ist es wünschenswert, dass das Abgas mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung nachbehandelt wird.
  • Da die Abgasnachbehandlungseinrichtung während der im gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zeitlich vorweggehenden elektrischen Fahrt mittels des aufgeheizten Luftstroms aufgeheizt beziehungsweise warmgehalten wird, weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung bereits zum Zeitpunkt des Zustarts der Verbrennungskraftmaschine eine vorteilhafte Temperatur auf, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung das Abgas der Verbrennungskraftmaschine bereits zum Zeitpunkt des Zustarts der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft nachbehandeln kann.
  • Insbesondere ist es möglich, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens einen Katalysator, insbesondere einen Oxidationskatalysator, umfasst, mittels welchem das Abgas der Verbrennungskraftmaschine insbesondere während des gefeuerten Betriebs nachbehandelt werden kann. Mittels des Katalysators können im Abgas enthaltene Bestandteile oxidiert und/oder reduziert werden, was zusammenfassend auch als Konvertierung bezeichnet wird. Ein solcher Katalysator weist üblicherweise eine sogenannte Light-Off-Temperatur auf. Oberhalb der Light-Off-Temperatur sind besonders hohe Konvertierungsraten realisierbar, so dass das Abgas mittels des Katalysators besonders effektiv und effizient nachbehandelt werden kann. Dadurch, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung und somit der Katalysator während der elektrischen Fahrt und somit vor dem Zustart der Verbrennungskraftmaschine mittels des aufgeheizten Luftstroms aufgeheizt werden können, ist es möglich, die Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere den Katalysator, während der elektrischen Fahrt mindestens auf die Light-Off-Temperatur zu bringen, so dass der Katalysator bereits zum Zeitpunkt des Zustarts der Verbrennungskraftmaschine seine Light-Off-Temperatur aufweist oder die Light-Off-Temperatur überschritten hat. Dadurch kann der Katalysator im Abgas enthaltene Bestandteile zumindest nahezu ohne Verzug konvertieren.
  • Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit herkömmlichem Antriebsstrang werden Wärmeenergie und Sauerstoff genutzt, um Abgasnachbehandlungseinrichtungen aufzuheizen, insbesondere zu regenerieren beziehungsweise zu reinigen. Beispielsweise bei einer Regeneration eines herkömmlichen Partikelfilters werden die Wärmeenergie und der Sauerstoff über die motorische Verbrennung, welche in wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine abläuft, zur Verfügung gestellt. Um einen damit einhergehenden, erhöhten Kraftstoffverbrauch zu vermeiden, ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, elektrische Energie, die insbesondere bei Hybridfahrzeugen beziehungsweise teilelektrifizierten Antriebssträngen vorhanden ist, zur Wärmeerzeugung im Abgastrakt, welcher auch als Abgasstrang bezeichnet wird, zu nutzen.
  • Dabei ist es denkbar, entweder die Verbrennungskraftmaschine als Luft- beziehungsweise Sauerstofflieferer zu nutzen und/oder mittels wenigstens einer elektrischen Komponente Sauerstoff zur Verfügung zu stellen, um zum Aufheizen beziehungsweise Erwärmen der Abgasnachbehandlungseinrichtung auf einen verbrennungsmotorischen Betrieb, das heißt auf einen gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verzichten zu können beziehungsweise die zeitlichen Bedarfe für den verbrennungsmotorischen Betrieb habhaft zu verkürzen im Vergleich zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen.
  • Um die Verbrennungskraftmaschine als Luftlieferer zu verwenden, wird die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Abtriebswelle wie beispielsweise eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise mittels einer elektrischen Maschine angetrieben, während ein gefeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt. Durch das Antreiben der Abtriebswelle wird ein im Brennraum angeordneter Kolben angetrieben, so dass mittels des Kolbens Luft und somit in der Luft enthaltener Sauerstoff in den Brennraum angesaugt sowie aus dem Brennraum ausgeschoben und in der Folge durch den Abgastrakt gefördert wird. Durch dieses Fördern der Luft entsteht der zuvor beschriebene Luftstrom, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird.
  • Vorzugsweise stammt der Luftstrom aus einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten wird der Luftstrom derart erzeugt, dass er zumindest einen Teil des Ansaugtrakts durchströmt und von dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt geführt wird. Der Ansaugtrakt wird, insbesondere während des gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, genutzt, um Luft in den Brennraum zu führen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Antreiben der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kolbens mittels einer elektrischen Maschine ist es möglich, kinetische Energie des rollenden beziehungsweise des sich bewegenden Kraftfahrzeugs zu nutzen. Beispielsweise rollt das Kraftfahrzeug über Räder des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn ab. Um hierbei die Verbrennungskraftmaschine als Luftlieferer zu nutzen, während ein gefeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt, werden die Räder beziehungsweise wird zumindest ein Rad des Kraftfahrzeugs, welches über das Rad auf der Fahrbahn abrollt, mit der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere mit der Abtriebswelle, gekoppelt, so dass die Abtriebswelle und somit der Kolben von dem Rad und somit mittels kinetischer Energie des sich bewegenden Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Wie zuvor beschrieben, wird dann mittels des Kolbens Luft und somit in der Luft enthaltener Sauerstoff, insbesondere aus dem Ansaugtrakt, in den Brennraum angesaugt und aus dem Brennraum ausgeschoben und somit durch den Abgastrakt gefördert, wodurch der Luftstrom entsteht. Dieser Luftstrom wird mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt, um dadurch die in dem Abgastrakt angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung aufzuheizen beziehungsweise warmzuhalten.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens strömt somit kein aus einer Verbrennung des Kraftstoffs resultierendes Abgas, sondern Luft in Form des bewirkten Luftstroms durch den Abgastrakt, um die Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels des aufgeheizten Luftstroms zu erwärmen.
  • Hierdurch ist eine Gewährleistung einer verlässlichen Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere in einem hybridischen Betrieb in Verbindung mit sehr kaltem Abgas beziehungsweise Luft möglich. Ferner kann eine Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen während des Aufheizens der Abgasnachbehandlungseinrichtung realisiert werden, so dass der Gesamt-Kraftstoffverbrauch und somit die Gesamt-Emissionen reduziert werden können. Darüber hinaus ist es möglich, Zeitdauern, während welchen ein verbrennungsmotorischer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird, besonders gering zu halten, so dass der Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden kann. Ferner ist es möglich, die Abgasnachbehandlungseinrichtung in zumindest nahezu allen möglichen Fahrsituationen aufzuheizen. Ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung beispielsweise ein Partikelfilter, so können eine Überbeladung des Partikelfilters sowie die damit einhergehenden Folgen wie Filterbruch, nicht kontrollierbare Temperatur in der Abgasanlage vermieden werden.
  • Ferner ist es möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wenigstens einen in dem Abgastrakt angeordneten Katalysator zu heizen, so dass auf ein verbrennungsmotorisches Aufheizen des Katalysators verzichtet werden kann bei gleichzeitiger Sicherstellung einer schnellen und hinreichenden Konvertierung von im Abgas enthaltenen Bestandteilen. Das Verfahren kann brennverfahrensunabhängig genutzt werden. Mit anderen Worten kann das Verfahren sowohl bei einem Ottomotor als auch bei einem Dieselmotor zum Einsatz kommen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens einen Partikelfilter umfasst, welcher mittels des aufgeheizten Luftstroms aufgeheizt und dadurch regeneriert wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Luftstrom bewirkt wird, indem wenigstens ein in einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine angeordneter Kolben mittels einer elektrischen Maschine bewegt wird, wodurch Luft mittels des Kolbens aus dem Brennraum durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung gefördert wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Luftstrom bewirkt wird, indem wenigstens ein in einem Ansaugtrakt zum Führen von Luft zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnetes Förderelement mittels eines Elektromotors angetrieben wird, wodurch mittels des Förderelements Luft durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung gefördert wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Umgehungskanal vorgesehen, mittels welchem die mittels des Förderelements geförderte Luft unter Umgehen der Verbrennungskraftmaschine von dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt geführt wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als der Umgehungskanal eine Abgasrückführleitung zum Führen von Abgas aus dem Abgastrakt in den Ansaugtrakt verwendet wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als das Förderelement ein Verdichter zum Versorgen der Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft verwendet wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als das elektrische Heizelement eine Glühkerze zum Vorheizen des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als das elektrische Heizelement ein im Abgastrakt angeordnetes elektrisches Heizelement, insbesondere ein elektrisches Heizelement eines Katalysators, verwendet wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmende Luftstrom, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird, bewirkt wird, während Verbrennungen von Kraftstoff in dem Abgastrakt unterbleiben. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform durchgeführt wird, bei welchem ein Luftstrom bewirkt und mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird, um wenigstens eine in einem Abgastrakt angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung aufzuheizen; und
  • 2 eine schematische Darstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 ein Zylindergehäuse 12, durch welches eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet ist. Bei einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 werden den Zylindern 14 Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, so dass im jeweiligen Zylinder 14 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 resultiert. Dieser gefeuerte Betrieb wird auch als verbrennungsmotorischer Betrieb bezeichnet.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner eine in 1 nicht dargestellte Abtriebswelle, welche als Kurbelwelle ausgebildet ist. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 ein in 1 nicht erkennbares Kurbelgehäuse, welches einstückig mit dem Zylindergehäuse 12 ausgebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass das Kurbelgehäuse als separat von dem Zylindergehäuse 12 ausgebildetes und mit dem Zylindergehäuse 12 verbundenes Bauteil ausgebildet ist. Die Kurbelwelle ist dabei an dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert.
  • In dem jeweiligen Zylinder 14 ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben ist über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, so dass die translatorischen Bewegungen des jeweiligen Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden. Der jeweilige Kolben ist zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt translatorisch bewegbar.
  • Das Kraftfahrzeug umfasst ferner einen von der den Zylindern zuzuführenden Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 16, mittels welchem die Luft zu den Zylindern 14 geführt wird. Die Luft kann über jeweilige, in 1 nicht dargestellte Einlasskanäle in die Zylinder 14 einströmen. Dabei ist dem jeweiligen Einlasskanal ein Gaswechselventil in Form eines Einlassventils zugeordnet. Das jeweilige Einlassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung versperrt das Einlassventil den jeweils zugehörigen Einlasskanal, so dass keine Luft aus dem Einlasskanal in den jeweiligen Zylinder strömen kann. In der Offenstellung gibt das jeweilige Einlassventil den jeweiligen Einlasskanal frei, so dass die Luft aus dem jeweiligen Einlasskanal in den jeweiligen Zylinder 14 einströmen kann. Auf seinem Weg vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt saugt der jeweilige Kolben Luft in den jeweiligen Zylinder 14 ein, wenn das Einlassventil geöffnet ist.
  • Das Kraftfahrzeug umfasst ferner einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 18, mittels welchem das Abgas von der Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise vom jeweiligen Zylinder 14 abgeführt wird. Das Abgas kann über jeweilige, in 1 nicht dargestellte Auslasskanäle aus den Zylindern 14 ausströmen. Dem jeweiligen Auslasskanal ist ein Gaswechselventil in Form eines Auslassventils zugeordnet. Das jeweilige Auslassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar. In der Schließstellung ist der jeweils zugehörige Auslasskanal mittels des jeweils zugeordneten Auslassventils fluidisch versperrt, so dass kein Abgas aus dem Zylinder 14 in den Auslasskanal strömen kann. In der Offenstellung gibt das Auslassventil den Auslasskanal frei, so dass das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 14 in den jeweiligen Auslasskanal strömen kann. Über die Auslasskanäle kann das Abgas in den Abgastrakt 18 beziehungsweise in eine stromab der Auslasskanäle angeordnete Verrohrung des Abgastrakts 18 strömen. Auf seinem Weg vom unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt kann der jeweilige Kolben das im jeweiligen Zylinder 14 entstandene Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 14 ausschieben, wenn das jeweilige Auslassventil geöffnet ist. Dies bedeutet, dass dann das Abgas aus dem Zylinder 14 aus- und in den jeweiligen Auslasskanal einströmen kann.
  • In dem Abgastrakt 18 ist wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 angeordnet. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 umfasst vorliegend wenigstens einen Partikelfilter 22. Ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Dieselmotor ausgebildet, so ist der Partikelfilter 22 beispielsweise als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 als Ottomotor ausgebildet ist, wobei auch bei einem solchen Ottomotor ein Partikelfilter wie der Partikelfilter 22 zum Einsatz kommen kann.
  • Darüber hinaus umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 einen Katalysator 24. In Strömungsrichtung des Abgases durch den Abgastrakt 18 ist der Katalysator 24 stromab des Partikelfilters 22 angeordnet, wobei der Partikelfilter 22 und der Katalysator 24 in einer gemeinsamen Box beziehungsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 26 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 angeordnet sein können. Ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Dieselmotor ausgebildet, so ist der Katalysator 24 beispielsweise als SCR-Katalysator ausgebildet (SCR – selektive katalytische Reduktion). Mittels des SCR-Katalysators können beispielsweise im Abgas enthaltene Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden, was auch als Entsticken des Abgases bezeichnet wird.
  • Ferner ist es denkbar, insbesondere wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 als Ottomotor ausgebildet ist, dass der Katalysator 24 als Oxidationskatalysator ausgebildet ist. Mittels des Oxidationskatalysators können im Abgas enthaltene Bestandteile oxidiert und reduziert werden, was zusammenfassend als Konvertierung bezeichnet wird.
  • Das Kraftfahrzeug ist vorliegend als Hybridfahrzeug ausgebildet. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine 28, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die elektrische Maschine ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. In dem Motorbetrieb werden mittels der elektrischen Maschine 28 in 1 nicht dargestellte Räder, über welche das Kraftfahrzeug auf einer Fahrbahn abrollen kann, angetrieben, wodurch das Kraftfahrzeug angetrieben wird.
  • Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 28 in einem Generatorbetrieb betreibbar ist. Im Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine als Generator betrieben und dabei von den auf der Fahrbahn abrollenden Rädern des sich bewegenden Kraftfahrzeugs angetrieben, wodurch mittels des Generators kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Diese elektrische Energie kann beispielsweise wenigstens einem elektrischen Verbraucher bereitgestellt und/oder in einer Speichereinrichtung, insbesondere in einer Batterie, gespeichert werden. Im Motorbetrieb ist es denkbar, die elektrische Maschine 28 mit in der Speichereinrichtung gespeicherter elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom zu versorgen.
  • Da die elektrische Maschine 28 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wird die elektrische Maschine 28 auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Insbesondere ist es denkbar, dass mittels der elektrischen Maschine 28, das heißt mittels der Traktionsmaschine, und/oder mittels einer von der Traktionsmaschine unterschiedlichen, zusätzlich vorgesehenen und in 1 nicht erkennbaren elektrischen Maschine die Kurbelwelle und über diese die Kolben antreibbar sind. Somit ist es beispielsweise möglich, die Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise die Kurbelwelle und die Kolben zu schleppen, während ein gefeuerter beziehungsweise verbrennungsmotorischer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 unterbleibt. Ein Zustand beziehungsweise Betriebszustand, in welchem der gefeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere in den Zylindern 14, unterbleiben, wird beispielsweise als deaktivierter Zustand bezeichnet, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet ist.
  • Im Abgastrakt 18 ist stromab der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 eine Abgasklappe 30 angeordnet, mittels welcher beispielsweise ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt einstellbar ist. Dadurch kann mittels der Abgasklappe 30 ein Aufstauverhalten des Abgastrakts 18 eingestellt werden. Ist der Katalysator 24 als SCR-Katalysator ausgebildet, so ist es beispielsweise vorgesehen, dass im Abgastrakt 18 ein Oxidationskatalysator 32 angeordnet ist, welcher stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 angeordnet ist. Ist die Verbrennungskraftmaschine 10 dabei als Dieselmotor ausgebildet, so ist der Oxidationskatalysator 32 als Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildet.
  • Im Ansaugtrakt 16 ist ein Luftfilter 34 angeordnet, mittels welchem die den Brennräumen (Zylindern 14) zuzuführende Luft gefiltert wird. Ferner ist im Ansaugtrakt 16 eine Drosselklappe 36 angeordnet, mittels welcher eine in den Zylinder 14 einströmende Menge der Luft einstellbar ist. Dabei ist die Drosselklappe 36 stromab des Luftfilters 34 angeordnet. Ferner umfasst um die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Stelleinrichtung 38, welche als Einlasskanalabschaltung (EKAS) ausgebildet ist. Mittels der Stelleinrichtung 38 können die Einlasskanäle, insbesondere Teilbereiche der Einlasskanäle, beispielsweise bedarfsgerecht freigegeben und fluidisch versperrt werden.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist Bestandteil eines im ganzen mit 11 bezeichneten Antriebsaggregats, welches auch die Abgastrakt 18 und den Ansaugtrakt 16 umfasst. Das Antriebsaggregat 11 umfasst ferner wenigstens einen Abgasturbolader 40, welcher einen im Ansaugtrakt 16 angeordneten Verdichter 42 und eine im Abgastrakt 18 angeordnete Turbine 44 umfasst. Bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch den Abgastrakt 18 ist die Turbine 44 stromauf des Oxidationskatalysators 32 und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 angeordnet, so dass mittels des Abgasturboladers 40 eine sogenannte Hochdruckaufladung realisierbar ist. Die Turbine 44 umfasst ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad, wobei der Verdichter 42 ein Verdichterrad zum Verdichten der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft umfasst. Das Verdichterrad und das Turbinenrad sind mit einer Welle 46 des Abgasturboladers 40 drehfest verbunden, so dass Verdichterrad über die Welle 46 von dem Turbinenrad angetrieben werden kann. Da das Turbinenrad von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 angetrieben werden kann, und da durch das Antreiben des Verdichterrads die den Zylindern 14 zuzuführende Luft verdichtet wird, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden. Dadurch kann ein effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisiert werden.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Turbine eine variable Turbinengeometrie (VTG) umfasst. Dabei umfasst der Abgasturbolader 40 eine Stelleinrichtung 47, mittels welcher die Geometrie der Turbine 44 variabel einstellbar ist. Ferner umfasst das Antriebsaggregat 11 eine Abgasrückführeinrichtung 48 mit wenigstens einer Abgasrückführleitung 50, welche an einer Abzweigstelle A fluidisch mit dem Abgastrakt 18 und an einer Einleitstelle E fluidisch von dem Ansaugtrakt 16 verbunden ist. Mittels der Abgasrückführleitung 50 kann an der Abzweigstelle A zumindest ein Teil des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases abgezweigt werden. Das abgezweigte Abgas strömt durch die Abgasrückführleitung 50 und wird mittels der Abgasrückführleitung 50 zum Ansaugtrakt 16, insbesondere zu der Einleitstelle E, geführt. An der Einleitstelle E kann das die Abgasrückführleitung 50 durchströmende Abgas in den Ansaugtrakt 16 und somit in die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft strömen. Mittels der Luft wird das rückgeführte Abgas in die Zylinder 14 transportiert.
  • Die Abgasrückführeinrichtung 48 umfasst einen Abgasrückführkühler 52 zum Kühlen des die Abgasrückführleitung 50 durchströmenden und rückzuführenden Abgases. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 48 ein Ventil 54, welches auch als AGR-Ventil bezeichnet wird (AGR-Abgasrückführung). Mittels des Ventils 54 ist eine die Abgasrückführleitung 50 durchströmende Menge des abgezweigten Abgases einstellbar.
  • In Strömungsrichtung der Luft durch den Ansaugtrakt 16 ist stromab des Verdichters 42 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 56 angeordnet. Durch das Verdichten der Luft wird die Luft erwärmt. Um dennoch einen hohen Aufladegrad zu realisieren, wird die verdichtete Luft mittels des Ladeluftkühlers 56 gekühlt. Vorliegend ist der Ladeluftkühler 56 stromauf der Drosselklappe 36 angeordnet. Hierbei ist auch denkbar, den Ladeluftkühler via eines Ladeluftkühler-Bypasses zu umgehen. Da die Abzweigstelle A in Strömungsrichtung des Abgases stromab der Turbine 44 angeordnet ist, wird mittels der Abgasrückführeinrichtung 48 eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-Abgasrückführung) durchgeführt.
  • Das Antriebsaggregat 11 umfasst eine weitere Abgasrückführeinrichtung 58 zum Realisieren einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD-Abgasrückführung). Hierzu umfasst die Abgasrückführeinrichtung 58 eine Abgasrückführleitung 60, welche an einer Abzweigstelle B fluidisch mit dem Abgastrakt 18 und an einer Einleitstelle F fluidisch mit dem Ansaugtrakt 16 verbunden ist. Zur Realisierung der Hochdruck-Abgasrückführung ist die Abzweigstelle B stromauf der Turbine 44 angeordnet, da das Abgas stromauf der Turbine 44 einen höheren Druck als stromab der Turbine 44 aufweist.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit der Abgasrückführeinrichtung 48 beschrieben, kann mittels der Abgasrückführleitung 60 an der Abzweigstelle B zumindest ein Teil des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases abgezweigt werden. Das an der Abzweigstelle B abgezweigte Abgas kann die Abgasrückführleitung 60 durchströmen und wird mittels dieser zu dem Ansaugtrakt 16 geführt. Das die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Abgas kann an der Einleitstelle F in den Ansaugtrakt 16 und somit in die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft eingeleitet werden. Auch die Abgasrückführeinrichtung 58 umfasst einen Abgasrückführkühler 62 zum Kühlen des die Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases. Ferner umfasst auch die Abgasrückführeinrichtung 58 ein als AGR-Ventil fungierendes Ventil 64 zum Einstellen einer die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Menge des Abgases.
  • Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 58 eine Umgehungseinrichtung 66, welche wenigstens einen Umgehungskanal 68 aufweist. Der Umgehungskanal 68 ist an einer ersten Verbindungsstelle V1 sowie an einer zweiten Verbindungsstelle V2 fluidisch mit der Abgasrückführleitung 60 verbunden. In Strömungsrichtung des die Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases ist die erste Verbindungsstelle V1 stromauf des Abgasrückführkühlers 62 angeordnet. Ferner ist die zweite Verbindungsstelle V2 in Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 60 stromab des Abgasrückführkühlers 62 angeordnet. Dadurch kann beispielsweise an der ersten Verbindungsstelle V1 zumindest ein Teil des Abgasrückführleitung 60 durchströmenden Abgases abgezweigt werden. Dieses abgezweigte Abgas durchströmt den Umgehungskanal 68 und kann an der stromab des Abgasrückführkühlers 62 angeordneten, zweiten Verbindungsstelle V2 wieder in die Abgasrückführleitung 60 einströmen. Das den Umgehungskanal 68 durchströmende Abgas umgeht den Abgasrückführkühler 62. Darunter ist zu verstehen, dass das den Umgehungskanal 68 durchströmende Abgas nicht durch den Abgasrückführkühler 62 strömt. Die Umgehungseinrichtung 66 umfasst ferner ein Ventil 70 zum Einstellen einer den Umgehungskanal 68 durchströmenden Menge des Abgases.
  • Aus 1 ist erkennbar, dass – da die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 im Abgastrakt 18 angeordnet ist – die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 sowie der Oxidationskatalysator 32 von dem Abgas durchströmbar sind. Im Abgastrakt 18 ist ferner ein Dosierelement 72 und ein Reduktionsmitteldosierelement 73 angeordnet, wobei das Reduktionsmitteldosierelement 73 mit einem in 1 nicht dargestellten Tank fluidisch verbunden, in welchem ein Reduktionsmittel aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Das Reduktionsmitteldosierelement 73 ist im Abgastrakt 18 stromab des Oxidationskatalysator 32 angeordnet. Bei dem Reduktionsmittel handelt es sich beispielsweise um eine wässrige Harnstofflösung. Das Reduktionsmittel kann von dem Tank zu dem Reduktionsmitteldosierelement 73 geführt und mittels des Reduktionsmitteldosierelements 73 in das den Abgastrakt 18 durchströmende Abgas eindosiert werden. Das in das nach dem Oxidationskatalysator 32 strömende Abgas eindosierte Reduktionsmittel wird verwendet, um im Abgas enthaltene Stickoxide zumindest zum Teil aus dem Abgas zu entfernen. Mit anderen Worten dient das Reduktionsmittel dem Endsticken des Abgases.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Dosierelement 72 als sogenannter HC-Doser ausgebildet sein. Dabei ist das Dosierelement 72 beispielsweise mit einem Tank, in welchem der Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 aufgenommen ist, fluidisch verbunden, so dass der Kraftstoff zum Dosierelement 72 geführt werden kann. Mittels des Dosierelements 72 können der Kraftstoff und somit unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) in den Abgastrakt 18 eindosiert werden. Aus 1 ist erkennbar, dass das Dosierelement 72 in Strömungsrichtung des Abgases stromab der Turbine 44 und stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere stromauf des Oxidationskatalysators 32, angeordnet ist.
  • Dem jeweiligen Zylinder 14 ist eine Glühkerze 74 zugeordnet. Mittels der Glühkerze kann der jeweilige Zylinder 14, insbesondere bei kalten Umgebungsbedingungen, vorgeheizt werden. Unter dem Vorheizen ist zu verstehen, dass der jeweilige Zylinder 14 mittels der jeweiligen Glühkerze 74 zeitlich vor dem Durchführen des gefeuerten Betriebs, das heißt bevor Verbrennungen in den Zylindern 14 ablaufen, erwärmt wird.
  • Ferner ist dem Oxidationskatalysator 32 ein elektrisches Heizelement 76 zugeordnet, mittels welchem der Oxidationskatalysator 32 aufgeheizt werden kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, den Oxidationskatalysator 32 besonders schnell auf seine Light-Off-Temperatur mittels des elektrischen Heizelements 76 zu bringen, indem der Oxidationskatalysator 32 mittels des elektrischen Heizelements 76, das heißt mithilfe von elektrischer Energie, beheizt wird. Dabei ist das elektrische Heizelement 76 in Strömungsrichtung des Abgases stromab des Dosierelements 72 angeordnet.
  • Ferner ist stromab des elektrischen Heizelements 76 in dem Abgastrakt 18 ein weiteres elektrisches Heizelement 78 angeordnet, dessen Funktion im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die elektrischen Heizelemente 76 und 78 und das Dosierelement 72 sind in dem Abgastrakt 18 stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere stromauf des Partikelfilters 22, angeordnet. Da der Oxidationskatalysator 32 das elektrische Heizelement 76 aufweist, wird der beispielsweise als Dieseloxidationskatalysator ausgebildete Oxidationskatalysator 32 auch als eDOC bezeichnet. Das elektrische Heizelement 78 ist beispielsweise in einem Eintritt oder vor dem Eintritt des Partikelfilters 22 angeordnet.
  • Der Partikelfilter 22 wird genutzt, um das den Abgastrakt 18 durchströmende Abgas zu filtern. Darunter ist zu verstehen, dass mittels des Partikelfilters 22 im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas gefiltert werden können. Mit zunehmender Betriebsdauer lagern sich zunehmend Partikel, insbesondere Rußpartikel, in dem beziehungsweise an dem Partikelfilter 22 ab, wodurch der Partikelfilter 22 zunehmend mit Partikeln zugesetzt wird. Dieses Zusetzen wird auch als Beladen oder Beladung des Partikelfilters 22 bezeichnet.
  • Um ein übermäßiges Beladen des Partikelfilters 22 und einen dadurch bewirkten, übermäßigen Anstieg eines Strömungswiderstands für das Abgas zu vermeiden, wird der Partikelfilter 22 von Zeit zu Zeit regeneriert, das heißt gereinigt. Im Rahmen der Regeneration des Partikelfilters 22 werden die Partikel, die am Partikelfilter 22 abgelagert sind, exotherm oxidiert, insbesondere abgebrannt, so dass der Partikelfilter 22 im Rahmen der Regeneration freigebrannt wird.
  • Um nun eine besonders kraftstoffverbrauchsarme Regeneration des Partikelfilters 22 zu realisieren, ist es im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise im Rahmen eines Verfahrens zum Aufheizen des Partikelfilters 22 vorgesehen, dass – während Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere in den Zylindern 14, unterbleiben – ein zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 und somit den Partikelfilter 22 durchströmender, in 1 durch Richtungspfeile 80 veranschaulichter Luftstrom bewirkt wird, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements aufgeheizt wird. Dies bedeutet, dass der Luftstrom bewirkt und aufgeheizt wird, während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist beziehungsweise während ein gefeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 unterbleibt. Dabei wird der Luftstrom derart bewirkt, dass er zumindest einen Teil des Ansaugtrakts 16 durchströmt und somit beispielsweise aus dem Ansaugtrakt stammt beziehungsweise von diesem in den Abgastrakt 18 geführt wird.
  • Durch Bewirken und Aufheizen des Luftstroms ist es insbesondere möglich, den Partikelfilter 22 bei einer elektrischen Fahrt, insbesondere bei einer rein elektrischen Fahrt, des Kraftfahrzeugs zu regenerieren. Unter der rein elektrischen Fahrt des Kraftfahrzeugs ist zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug mittels der Traktionsmaschine angetrieben wird, während ein durch die Verbrennungskraftmaschine 10 bewirktes Antreiben des Kraftfahrzeugs unterbleibt. Mit anderen Worten wird das Kraftfahrzeug während der elektrischen Fahrt nicht mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 angetrieben, wobei die Verbrennungskraftmaschine 10 während der rein elektrischen Fahrt abgeschaltet ist. Somit stellt die Verbrennungskraftmaschine 10 während der elektrischen Fahrt kein Abgas bereit, das den Abgastrakt 18 durchströmen und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere den Partikelfilter 22, aufheizen könnte.
  • Da während der elektrischen Fahrt kein Abgas von der Verbrennungskraftmaschine 10 bereitgestellt wird, wird der Luftstrom bewirkt, welcher aufgeheizt wird. In der Folge kann ein Wärmeübergang von dem Luftstrom an die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere den Partikelfilter 22, erfolgen, wodurch der Partikelfilter 22 aufgeheizt und dadurch regeneriert wird. Der Luftstrom umfasst somit Luft, die ein Gas ist, das während der elektrischen Fahrt den Abgastrakt 18, insbesondere anstelle des Abgases durchströmt. Die Regeneration beziehungsweise Reinigung des Partikelfilters 22 von Ruß beruht auf einer chemischen Oxidation der Rußpartikel bei hohen Temperaturen von beispielsweise größer als 550 Grad Celsius zu Kohlendioxid (CO2).
  • Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen wird die Regeneration eines Partikelfilters per Wärmeenergie und Sauerstoff durchgeführt, wobei die Wärmeenergie und der Sauerstoff durch motorische Verbrennung, das heißt durch den gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 bereitgestellt werden. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens ist es nun jedoch vorgesehen, die Wärmeenergie und den Sauerstoff durch Nutzung wenigstens einer elektrischen Komponente ohne verbrennungsmotorischen Betrieb bereitzustellen. Der Partikelfilter 22 kann somit regeneriert werden, ohne dass hierzu der gefeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt wird. Der Sauerstoff wird durch den Luftstrom beziehungsweise dessen Luft, in der Sauerstoff enthalten ist, bereitgestellt.
  • Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, sind im Rahmen des Verfahrens unterschiedliche Wärmelieferanten und Sauerstofflieferanten denkbar, die auf der Nutzung elektrischer Systeme beziehungsweise Komponenten beruhen. Die Wärmeenergie kann beispielsweise mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements bereitgestellt werden. Sauerstoff zum Regenerieren des Partikelfilters 22 kann beispielsweise durch einen elektrischen Booster bereitgestellt werden, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die zuvor und im Folgenden geschilderten Möglichkeiten können in unterschiedlicher Varianz miteinander kombiniert werden.
  • Anhand von 1 ist eine erste Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht. Bei der ersten Ausführungsform wird als das elektrische Heizelement, mittels welchem der Luftstrom erwärmt wird, beispielsweise das elektrische Heizelement 76 verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, als das elektrische Heizelement zum Aufheizen des Luftstroms das elektrische Heizelement 78 zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, als das elektrische Heizelement zum Aufheizen des Luftstroms zumindest eine der Glühkerzen 74, mehrere der Glühkerzen 74 oder alle Glühkerzen 74 zu verwenden. Ferner ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, als das elektrische Heizelement zum Aufheizen des Luftstroms das Dosierelement 72 zu verwenden.
  • Die Glühkerzen 74 werden auch als Glühstifte bezeichnet, deren Glühleistung verwendet wird, um den Luftstrom aufzuheizen. Der ersten Ausführungsform liegt somit die Idee zugrunde, ohnehin existierende beziehungsweise zum Einsatz kommende Komponenten des Antriebsaggregats 11, insbesondere des Abgastrakts 18, zu verwenden, um den Luftstrom aufzuheizen. Das jeweilige elektrische Heizelement ist somit ein Wärmelieferant.
  • Im Rahmen der ersten Ausführungsform ist es beispielsweise vorgesehen, die Verbrennungskraftmaschine 10 als Sauerstoff- beziehungsweise Luftlieferant zu verwenden. Dabei wird zum Bewirken des Luftstroms die Kurbelwelle mittels der elektrischen Maschine 28, insbesondere in deren Motorbetrieb, angetrieben, wodurch die Kolben in den Zylindern 14 über die Kurbelwelle mittels der elektrischen Maschine 28 translatorisch bewegt werden. Dadurch saugen die Kolben Luft aus den Ansaugtrakt 16 in die Zylinder 14 ein und schieben die Luft aus den Zylindern 14 in den Abgastrakt 18 aus, wodurch die Luft mittels der Kolben durch den Abgastrakt 18 und somit durch den Partikelfilter 22 gefördert wird. Aus diesem Fördern der Luft resultiert der Luftstrom, welcher mittels des jeweiligen elektrischen Heizelements aufgeheizt wird. Dadurch kann der Partikelfilter 22 regeneriert werden, ohne dass Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine 10 verbrannt wird und ohne dass Kraftstoff im Abgastrakt 18 verbrannt wird. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gering gehalten werden.
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Antriebsaggregats 11 beziehungsweise des Verfahrens. Bei der zweiten Ausführungsform ist es beispielsweise vorgesehen, dass im Ansaugtrakt 16 wenigstens eine vom Verdichter 42 unterschiedliche, zusätzlich dazu vorgesehene Fördereinrichtung 82 angeordnet ist, mittels welcher die Luft durch den Ansaugtrakt 16 zu fördern ist. Beispielsweise ist die Fördereinrichtung 82 als weiterer Verdichter zum Verdichten der Luft ausgebildet. Die Fördereinrichtung 82 ist dabei der zuvor genannte eBooster, mittels welchem Luft durch den Ansaugtrakt 16 gefördert werden kann. Die Fördereinrichtung 82 ist vorliegend stromab des Luftfilters 34 und stromauf des Verdichters 42 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, eine vom Verdichter 42 unterschiedliche, zusätzlich dazu vorgesehene Fördereinrichtung 84 zu verwenden, mittels welcher die Luft durch den Ansaugtrakt 16 gefördert wird. Dabei kann die Fördereinrichtung 84 ebenfalls als eBooster ausgebildet sein, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zur Fördereinrichtung 82 auf die Fördereinrichtung 84 übertragen werden können und umgekehrt. Die Fördereinrichtung 84 ist dabei stromab des Verdichters 42 und insbesondere stromab des Ladeluftkühlers 56 angeordnet, wobei die Fördereinrichtung 84 stromauf der Drosselklappe 36 angeordnet ist.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Abgasturbolader 40 als elektrisch unterstützter Abgasturbolader ausgebildet ist. Dabei umfasst der Abgasturbolader 40 beispielsweise einen in 2 nicht erkennbaren Elektromotor, mittels welchem zumindest das Verdichterrad des Verdichters 42 antreibbar ist, um dadurch Luft durch den Ansaugtrakt 16 zu fördern. Durch den Einsatz des Elektromotors des elektrisch unterstützten Abgasturboladers ist es möglich, auch dann besonders hohe Drehzahlen des Verdichterrads zu realisieren, wenn kein Abgas zum Antreiben der Turbine 44 zur Verfügung steht.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Antriebsaggregat 11 eine Umgehungseinrichtung 86 mit wenigstens einer Umgehungsleitung 88 aufweist. Die Umgehungsleitung 88 ist an einer dritten Verbindungsstelle V3 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 16 und an einer vierten Verbindungsstelle V4 fluidisch mit dem Abgastrakt 18 verbunden. Mittels der Umgehungsleitung 88 kann zumindest ein Teil der den Abgastrakt 18 durchströmenden Luft an der Verbindungsstelle V3 abgezweigt werden. Die an der Verbindungsstelle V3 abgezweigte Luft kann die Umgehungsleitung 88 durchströmen und wird mittels der Umgehungsleitung 88 zur Verbindungsstelle V4 geführt. Die die Umgehungsleitung 88 durchströmende Luft kann an der Verbindungsstelle V4 in den Abgastrakt 18 einströmen. Dabei ist die Verbindungsstelle V3 stromab der Fördereinrichtung 82 angeordnet, so dass beispielsweise zumindest ein Teil der mittels der Fördereinrichtung 82 geförderten Luft an der Verbindungsstelle V3 abgezweigt werden und in die Umgehungsleitung 88 einströmen kann. Die Verbindungsstelle V4 ist stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere des Partikelfilters 22, angeordnet, so dass die die Umgehungsleitung 88 durchströmende Luft stromauf des Partikelfilters 22 in den Abgastrakt 18 einströmen und dann den Partikelfilter 22 durchströmen kann. In der Umgehungsleitung 88 ist ein elektrisches Heizelement 96 angeordnet, mittels welchem die die Umgehungsleitung 88 durchströmende Luft elektrisch erwärmt werden kann. Somit ist es möglich, die die Umgehungsleitung 88 durchströmende Luft mittels des elektrischen Heizelements 96 und/oder mittels des elektrischen Heizelements 78 aufzuheizen, um dadurch den Partikelfilter 22 besonders gut aufheizen und regenerieren zu können.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Umgehungseinrichtung 90 mit wenigstens einer Umgehungsleitung 92 vorgesehen. Die Umgehungsleitung 92 ist an einer fünften Verbindungsstelle V5 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 16 und an einer sechsten Verbindungsstelle V6 fluidisch mit dem Abgastrakt 18 verbunden. Mittels der Umgehungsleitung 92 kann zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft an der Verbindungsstelle V5 abgezweigt werden und die Umgehungsleitung 92 einströmen. Die die Umgehungsleitung 92 durchströmende Luft kann an der Verbindungsstelle V6 aus der Umgehungsleitung 92 aus- und in den Abgastrakt 18 einströmen. Dabei ist die Verbindungsstelle V6 stromauf des Partikelfilters 22 und stromauf des elektrischen Heizelements 76 angeordnet. Dadurch kann die die Umgehungsleitung 92 durchströmende Luft mittels des elektrischen Heizelements 76 erwärmt werden und durch den Partikelfilter 22 strömen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Abgasrückführeinrichtung 58 als Umgehungseinrichtung 94 zu nutzen beziehungsweise zu betreiben. Wird mittels der Abgasrückführeinrichtung 58 Abgas rückgeführt, so strömt das die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Abgas in eine erste Strömungsrichtung durch die Abgasrückführleitung 60. Beim Betrieb als Umgehungseinrichtung 94 durchströmt nicht Abgas, sondern Luft die Abgasrückführleitung 60, wobei die die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Luft in eine zweite Strömungsrichtung durch die Abgasrückführleitung 60 strömt. Dabei ist die zweite Strömungsrichtung der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt. Die Abzweigstelle B ist dabei stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, insbesondere des Partikelfilters 22, angeordnet, wobei die die Abgasrückführleitung 60 durchströmende Luft an der Abzweigstelle B in den Abgastrakt 18 einströmen kann. Ferner ist die Einleitstelle F beim Betrieb der Umgehungseinrichtung 94 eine Abzweigstelle, an welcher zumindest ein Teil der den Abgastrakt 18 durchströmenden Luft abgezweigt werden und in die Abgasrückführleitung 60 einströmen kann. Dabei ist die Einleitstelle F in Strömungsrichtung der Luft durch den Abgastrakt 18 stromab der Fördereinrichtung 84 und stromab des Verdichters 42 angeordnet.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird die Fördereinrichtung 82 und/oder die Fördereinrichtung 84 und/oder der Verdichter 42 als Luftlieferant zum Bewirken des Luftstroms verwendet, da mittels der Fördereinrichtung 82 und/oder mittels der Fördereinrichtung 84 und/oder mittels des Verdichters 42 Luft gefördert wird, wodurch der Luftstrom bewirkt wird. Hierzu umfasst die jeweilige Fördereinrichtung 82 beziehungsweise 84 beispielsweise ein Förderelement zum Fördern der Luft sowie einen Elektromotor zum Antreiben des Förderelements, wodurch die Luft gefördert wird. Wird alternativ oder zusätzlich der Verdichter 42 als Luftlieferant verwendet, so wird das Verdichterrad des Verdichters 42 mittels des Elektromotors des Abgasturboladers 40 angetrieben, da die Turbine 44 nicht angetrieben wird, da die Verbrennungskraftmaschine 10 kein Abgas bereitstellt.
  • Bei der Umgehungseinrichtung 94 kann alternativ oder zusätzlich zur Abgasrückführleitung 60 der Umgehungskanal 68 genutzt werden, um Luft vom Ansaugtrakt 16 zum Abgastrakt 18 zu führen. Die den Umgehungskanal 68 durchströmende Luft umgeht dabei den Abgasrückführkühler 62, das heißt den Umgehungskanal 68 durchströmende Luft strömt nicht durch den Abgasrückführkühler 62.
  • Wird beispielsweise Luft mittels der Fördereinrichtung 82 gefördert, so kann zumindest ein Teil der mittels der Fördereinrichtung 82 geförderten Luft an der Verbindungsstelle V3 abgezweigt werden und die Umgehungsleitung 88 einströmen. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der mittels der Fördereinrichtung 82 geförderten Luft an der Verbindungsstelle V5 abgezweigt werden und in die Umgehungsleitung 92 einströmen. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der mittels der Fördereinrichtung 82 geförderten Luft an der Einleitstelle F abgezweigt werden und in die Abgasrückführleitung 60 und/oder den Umgehungskanal 68 einströmen.
  • Wird alternativ oder zusätzlich der Verdichter 42 als Luftlieferant verwendet, so kann zumindest ein Teil der mittels des Verdichters 42 geförderten Luft auf die beschriebene Weise an der Einleitstelle F abgezweigt werden. Wird alternativ oder zusätzlich die Fördereinrichtung 84 als Luftlieferant verwendet, so kann zumindest ein Teil der mittels der Fördereinrichtung 84 geförderten Luft – wie zuvor beschrieben – an der Einleitstelle F abgezweigt und zum Abgastrakt 18 geführt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist in der Umgehungsleitung 92 ein elektrisches Heizelement 98 angeordnet, mittels welchem die die Umgehungsleitung 92 durchströmende Luft aufgeheizt werden kann. Dabei ist es möglich, die die Umgehungsleitung 92 durchströmende Luft mittels des elektrischen Heizelements 98 und/oder mittels des Dosierelements 72 und/oder mittels des elektrischen Heizelements 76 und/oder mittels des elektrischen Heizelements 78 aufzuheizen, um dadurch den Partikelfilter 22 aufheizen und regenerieren zu können.
  • Ferner ist in der Abgasrückführleitung 60 ein elektrisches Heizelement 100 angeordnet, mittels welchem die die Abgasrückführleitung 60 beziehungsweise den Umgehungskanal 68 durchströmende Luft erwärmt werden kann. Somit kann die die Abgasrückführleitung 60 beziehungsweise den Umgehungskanal 68 durchströmende Luft mittels des elektrischen Heizelements 100 und/oder mittels des Dosierelements 72 und/oder mittels des elektrischen Heizelements 76 und/oder mittels des elektrischen Heizelements 78 erwärmt werden, so dass dann der Partikelfilter 22 vorteilhaft erwärmt und regeneriert werden kann. Die anhand von 1 veranschaulichte erste Ausführungsform kann ohne Weiteres mit der zweiten Ausführungsform kombiniert werden und umgekehrt, so dass beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich die Verbrennungskraftmaschine 10 auf die beschriebene Weise als Luftlieferant verwendet werden kann.
  • Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass es mittels des Verfahren möglich ist, den Partikelfilter 22 vor und/oder nach einem Start der Verbrennungskraftmaschine 10, das heißt vor und/oder nach einem Start des gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 zu regenerieren, beziehungsweise vor und/oder nach einem Stopp der Verbrennungskraftmaschine 10, das heißt vor und/oder nach einem Stopp des gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 zu regenerieren, so dass die Regeneration des Partikelfilters 22 vollkommen unabhängig beziehungsweise zumindest nicht zwangsweise abhängig von einer Hybridantriebsstrategie erfolgen kann und eine Regeneration auch im rein elektrischen Fahrbetrieb erfolgen kann. Dadurch kann eine Regeneration bei elektrischer Fahrt durchgeführt, begonnen oder beendet werden. Somit spielt die Regeneration des Partikelfilters 22 keine einschränkende Rolle mehr hinsichtlich der Hybridbetriebsstrategie, welche dann besonders effizient gestaltet werden kann. Ineffizienzen zum Freibrennen des Partikelfilters 22 können somit vermieden werden.
  • Dabei wird der Sauerstoff enthaltende Luftstrom zum Freibrennen des Partikelfilters 22 verwendet. Dieser Luftstrom wird auf die beschriebene Weise aufgeheizt, ohne dass hierzu Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine 10 und in dem Abgastrakt 18 verbrannt wird.
  • Durch die Unabhängigkeit der Regeneration des Partikelfilters 22 von dem gefeuerten Betrieb des Verbrennungskraftmaschine 10 ist es für Regeneration des Partikelfilters 22 unerheblich, ob die Regeneration vollständig während der elektrischen Fahrt durchgeführt oder lediglich während der elektrischen Fahrt begonnen und während des gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 beendet wird oder ob die Regeneration während des gefeuerten Betriebs des Verbrennungskraftmaschine 10 begonnen und während der elektrischen Fahrt beendet wird. Die elektrische Fahrt wird auch als elektrischer Fahrmodus bezeichnet. Durch das Verfahren ist es möglich, dass die elektrische Fahrt aufgrund der Regeneration des Partikelfilters 22 nicht verschoben, angehalten oder beendet oder in sonst einer Weise nachteilig verzögert werden muss.
  • Werden die Kurbelwelle und die Kolben mittels der elektrischen Maschine 28 angetrieben, so ist es möglich, dass die elektrische Maschine 28 die Kurbelwelle direkt antreiben kann. Alternativ ist es denkbar, dass die Kurbelwelle über ein in 1 und 2 nicht dargestelltes Getriebe mittels der elektrischen Maschine 28 angetrieben wird. Dieses Antreiben der Kurbelwelle ist abhängig von der Anordnung der elektrischen Maschine 28. Werden die Kurbelwelle und die Kolben mittels der elektrischen Maschine 28 angetrieben, während ein gefeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 unterbleibt, so werden die Kurbelwelle und die Kolben geschleppt beziehungsweise mitgeschleppt, wodurch das Kraftfahrzeug beispielsweise angetrieben werden kann. Durch das Antreiben der Kolben arbeiten diese als Pumpe beziehungsweise Luftpumpe, insbesondere mit einem normalen Ventiltrieb. Dieser Ventiltrieb kann als variabler Ventiltrieb ausgebildet sein, so dass Steuerzeiten der Gaswechselventile eingestellt werden können.
  • Alternativ oder zusätzlich zum Verwenden der Verbrennungskraftmaschine 10 als Luftlieferant ist es möglich, ein elektrisches Aufladesystem, insbesondere einen elektrischen Verdichter, als Luftlieferant zu verwenden, so dass mittels des elektrischen Aufladesystems Luft gepumpt wird, wodurch der Luftstrom erzeugt wird. Auch hierbei ist die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist dabei nicht nur deaktiviert, sondern sie steht auch still beziehungsweise dreht sich nicht mit. Mit anderen Worten kann vermieden werden, die Kurbelwelle und die Kolben anzutreiben.
  • Ein solches elektrisches Aufladesystem kann beispielsweise durch die Fördereinrichtung 82 und/oder 84 beziehungsweise durch den Verdichter 42 des elektrisch unterstützten Abgasturboladers realisiert werden. Der durch das elektrische Aufladesystem erzeugte Luftstrom kann durch die Umgehungsleitung 88 und/oder 92 und/oder durch die Abgasrückführleitung 60 und/oder den Umgehungskanal 68 strömen. Dabei umgeht die Luft die Zylinder 14. Dies bedeutet, dass die Luft der Luftstrom dann nicht durch die Zylinder 14 strömt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, den Luftstrom durch wenigstens einen der Zylinder 14 zu leiten. Mit anderen Worten kann der durch das elektrische Aufladesystem bewirkte Luftstrom durch wenigstens einen Zylinder 14 strömen, wobei der Luftstrom insbesondere durch einen solchen Zylinder 14 strömt, bei dem, wenn sich der Kolben am unteren Totpunkt befindet, eine Ventilüberschneidung vorliegt, so dass das Einlassventil und das Auslassventil geöffnet sind. Dadurch ist ein Überströmen der Luft vom Einlasskanal durch den Zylinder 14 in den Auslasskanal möglich. Zur gezielten Positionierung eines Zylinders bietet die elektrische Maschine die Möglichkeit die Verbrennungskraftmaschine 10 solange zu drehen beziehungsweise mitzuschleppen, bis sich ein Zylinder genau im unteren Totpunkt befindet.
  • Das bezüglich der Abgasrückführeinrichtung 58 beschriebene Führen des Luftstroms über die Abgasrückführleitung 60 kann alternativ oder zusätzlich auf die Abgasrückführeinrichtung 48 übertragen werden, so dass beispielsweise zumindest ein Teil des Luftstroms durch die Abgasrückführleitung 50 strömen und über diese in den Abgastrakt 18 geführt werden kann, insbesondere dann, wenn die Abgasrückführleitung 50 mit dem Abgastrakt 18 an einer Stelle verbunden ist, welche stromauf des Partikelfilters 22 angeordnet ist. Die jeweilige Umgehungseinrichtung 86, 90 und 94 wird auch als Bypass oder Bypasseinrichtung bezeichnet, da die Luft über die jeweilige Umgehungseinrichtung 86, 90 beziehungsweise 94 die Zylinder 14 umgehen kann.
  • Beispielsweise ist es möglich, dass in der jeweiligen Umgehungsleitung 88 beziehungsweise 92 ein Ventilelement angeordnet ist, mittels welchem eine die Umgehungsleitung 88 beziehungsweise 92 durchströmende Menge der Luft einstellbar ist. Bezüglich der Umgehungseinrichtung 94 wird beispielsweise das Ventil 70 verwendet, um eine die Abgasrückführleitung 60 und den Umgehungskanal 68 durchströmende Menge der Luft einstellen zu können. Unter dem Einstellen ist ein Regeln oder Steuern zu verstehen.
  • Als Fördereinrichtung zum Bewirken des Luftstroms, insbesondere als elektrische Fördereinrichtung zum Bewirken des Luftstroms, kann ein Verdichter, insbesondere ein elektrisch antreibbarer Verdichter, und/oder ein elektrisch antreibbarer Kompressor oder Booster zum Einsatz kommen oder aber auch ein elektrisch unterstützter Abgasturbolader. Als elektrisches Heizelement zum Aufheizen des Luftstroms können bereits vorhandene und/oder zusätzlich vorgesehene Heizelemente an unterschiedlichen Positionen verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, beim Überströmen beziehungsweise Spülen des jeweiligen Zylinders 14 mit dem Luftstrom die Glühkerzen 74 als elektrisches Heizelement zu verwenden.
  • Das insbesondere als HC-Doser ausgebildete Dosierelement 72 kann derart zum Aufheizen des Luftstroms verwendet werden, dass mittels des Dosierelements 72 Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, in den Abgastrakt 18 und somit in den Luftstrom eindosiert wird. Dadurch fungiert das Dosierelement 72 beziehungsweise der mittels des Dosierelements 72 in den Luftstrom eindosierte Kraftstoff als, Nachbrenner zum starken Aufheizen des Luftstroms über eine Kraftstoffeinspritzung.
  • Grundsätzliche Idee des Verfahrens ist, insbesondere bei elektrischer Fahrt, im Abgastrakt 18 einen Luftstrom, welcher aus dem Ansaugtrakt 16 stammt, zu bewirken, und diesen Luftstrom durch wenigstens ein Heizelement, insbesondere elektrisches Heizelement, so weit aufzuheizen, dass der Luftstrom eine Temperatur aufweist, welche die Regeneration des Partikelfilters 22 ermöglicht oder zumindest aufrecht erhält. Die Heizleistung ist daher auch direkt vom Luftstromvolumen abhängig, was beides einzustellen ist beziehungsweise eingestellt wird. Hierbei kann die Temperatur des Luftstroms aber auch über eine Zeit der Regeneration variabel sein. Denn wenn zu Beginn der Regeneration ein Aufheizen des Partikelfilters 22 an sich stattfinden sowie eine Zündtemperatur erreicht werden muss, kann während der Regeneration die notwendige Temperatur geringer sein und somit die Aufheizung des Luftstroms energiesparender beziehungsweise reduziert verlaufen. Dabei ist die Temperatur jedoch immer hoch genug, um die Regeneration aufrechtzuerhalten.
  • Die Einstellung der Temperatur ist direkt mit dem Luftstromvolumen verbunden, so dass die Temperatur teilweise, insbesondere bei Heizelementen mit fester Heizleistung, auch über die Einstellung des Luftstromvolumens erfolgen kann. Dies kann dann aktiv durch Einstellung beziehungsweise Regelung oder Steuerung des elektrischen Luftlieferanten beziehungsweise der Drehzahl der mitgeschleppten Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgen oder passiv durch wenigstens eine Drossel und/oder wenigstens ein Ventilelement, mittels welcher beziehungsweise welchem der gelieferte Luftstrom eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt wird. So kann zum Beispiel die Pumpe auch nur grob einstellbar sein und die Ventile beziehungsweise Drosseln regeln den Luftstrom fein. Je nach Zieltemperatur und Luftstrom kann auch eine Auswahl der Luftwege über ein oder mehrere Heizelemente erfolgen. Wird die Verbrennungskraftmaschine 10 als Luftlieferant verwendet, so kann die beim Mitschleppen der Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellte Drehzahl durch einen Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine verändert beziehungsweise überstimmt werden, um einen Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine 10 vorzubereiten und diese zumindest auf Leerlaufdrehzahl oder sogar auf eine demgegenüber höhere Drehzahl eines Komfortstarts hochzuschleppen. Eine kurzzeitige Unterbrechung der Regeneration für den Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine 10 stellt für die Regeneration kein direktes Problem dar, solange die Temperatur im Partikelfilter 22 für die Regeneration hoch genug bleibt und die Verbrennungskraftmaschine 10 nach dem Startvorgang direkt in einem Modus betrieben, in welchem die Regeneration des Partikelfilters 22 fortgeführt werden kann. Dies erfolgt beispielsweise durch Lastanhebung und/oder Temperaturerhöhung und/oder einen Regenerationszyklus etc.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungskraftmaschine
    11
    Antriebsaggregat
    12
    Zylindergehäuse
    14
    Zylinder
    16
    Ansaugtrakt
    18
    Abgastrakt
    20
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    22
    Partikelfilter
    24
    Katalysator
    26
    Gehäuse
    28
    elektrische Maschine
    30
    Abgasklappe
    32
    Oxidationskatalysator
    34
    Luftfilter
    36
    Drosselklappe
    38
    Stelleinrichtung
    40
    Abgasturbolader
    42
    Verdichter
    44
    Turbine
    46
    Welle
    47
    Stelleinrichtung
    48
    Abgasrückführeinrichtung
    50
    Abgasrückführleitung
    52
    Abgasrückführkühler
    54
    Ventil
    56
    Ladeluftkühler
    58
    Abgasrückführeinrichtung
    60
    Abgasrückführleitung
    62
    Abgasrückführkühler
    64
    Ventil
    66
    Umgehungseinrichtung
    68
    Umgehungskanal
    70
    Ventil
    72
    Dosierelement
    73
    Reduktionsmitteldosierelement
    74
    Glühkerze
    76
    elektrisches Heizelement
    78
    elektrisches Heizelement
    80
    Richtungspfeil
    82
    Fördereinrichtung
    84
    Fördereinrichtung
    86
    Umgehungseinrichtung
    88
    Umgehungsleitung
    90
    Umgehungseinrichtung
    92
    Umgehungsleitung
    94
    Umgehungseinrichtung
    96
    elektrisches Heizelement
    98
    elektrisches Heizelement
    100
    elektrisches Heizelement
    A
    Abzweigstelle
    B
    Abzweigstelle
    E
    Einleitstelle
    F
    Einleitstelle
    V1
    Verbindungsstelle
    V2
    Verbindungsstelle
    V3
    Verbindungsstelle
    V4
    Verbindungsstelle
    V5
    Verbindungsstelle
    V6
    Verbindungsstelle
  • 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 102013200856 A1 [0002, 0002]
    • WO 2013068668 [0003]
    • DE 102009028286 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Aufheizen wenigstens einer in einem Abgastrakt (18) eines eine Verbrennungskraftmaschine (10) umfassenden und mittels der Verbrennungskraftmaschine (10) antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere Hybridfahrzeugs, angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (20, 32), dadurch gekennzeichnet, dass während Verbrennungen von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine (10) unterbleiben, ein zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20, 32) durchströmender Luftstrom bewirkt wird, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements (74, 76, 78, 96, 98, 100) aufgeheizt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) wenigstens einen Partikelfilter (22) umfasst, welcher mittels des aufgeheizten Luftstroms aufgeheizt und dadurch regeneriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom bewirkt wird, indem wenigstens ein in einem Brennraum (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneter Kolben mittels einer elektrischen Maschine (28) bewegt wird, wodurch Luft mittels des Kolbens aus dem Brennraum (14) durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20, 32) gefördert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom bewirkt wird, indem wenigstens ein in einem Ansaugtrakt (16) zum Führen von Luft zu der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordnetes Förderelement (42, 82, 84) mittels eines Elektromotors angetrieben wird, wodurch mittels des Förderelements (42, 82, 84) Luft durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20, 32) gefördert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umgehungskanal (60, 68, 88, 92) vorgesehen ist, mittels welchem die mittels des Förderelements (42, 82, 84) geförderte Luft unter Umgehen der Verbrennungskraftmaschine (10) von dem Ansaugtrakt (16) in den Abgastrakt (18) geführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als der Umgehungskanal (60, 68) eine Abgasrückführleitung (60, 68) zum Führen von Abgas aus dem Abgastrakt (18) in den Ansaugtrakt (16) verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als das Förderelement (42, 82, 84) ein Verdichter (42) zum Versorgen der Verbrennungskraftmaschine (10) mit verdichteter Luft verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das elektrische Heizelement (74, 76, 78, 96, 98, 100) eine Glühkerze (74) zum Vorheizen eines Brennraums (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das elektrische Heizelement (74, 76, 78, 96, 98, 100) ein im Abgastrakt (18) angeordnetes elektrisches Heizelement (76, 78, 96, 98, 100) einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (32), insbesondere eines Katalysator, verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest die Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) durchströmende Luftstrom, welcher mittels wenigstens eines elektrischen Heizelements (74, 76, 78, 96, 98, 100) aufgeheizt wird, bewirkt wird, während Verbrennungen von Kraftstoff in dem Abgastrakt (18) unterbleiben.
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