DE102015214404A1 - Drive device for a motor vehicle, method for operating a drive device - Google Patents

Drive device for a motor vehicle, method for operating a drive device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), dem ein Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10) zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor (2) zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem (19), und mit einer Sekundärlufteinrichtung (27) zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das Abgasnachbehandlungssystem (19). Es ist vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine (22) und einen dem Verdichter (10) nachgeschalteten und zu einem Abgaskanal (16) des Verbrennungsmotors (2) führenden Sekundärluftkanal (25) aufweist.The invention relates to a drive device (1) for a motor vehicle, with an internal combustion engine (2), which is assigned an exhaust gas turbocharger (9) with a turbine (11) and a compressor (10), with an exhaust gas aftertreatment system associated with the internal combustion engine (2). 19), and with a secondary air device (27) for promptly introducing fresh air into the exhaust aftertreatment system (19). It is provided that the secondary air device (27) has an electric machine (22) coupled to the exhaust gas turbocharger (9) and a secondary air channel (25) connected downstream of the compressor (10) and leading to an exhaust duct (16) of the internal combustion engine (2). having.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, dem ein Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem, und mit einer Sekundärlufteinrichtung zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das Abgas des Verbrennungsmotors. The invention relates to a drive device for a motor vehicle, with an internal combustion engine, which is associated with an exhaust gas turbocharger with a turbine and a compressor, with an internal combustion engine associated exhaust aftertreatment system, and with a secondary air means for promptly introducing fresh air into the exhaust gas of the internal combustion engine.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Antriebsvorrichtung. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a drive device.

Stand der Technik State of the art

Zur Reduzierung schädlicher Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, dem Verbrennungsmotor ein Abgasnachbehandlungssystem zuzuordnen, durch welches das Abgas des Verbrennungsmotors geführt wird. Bekannte Abgasnachbehandlungssysteme weisen insbesondere einen Katalysator auf, in welchem die Abgasemissionen reduziert werden. Häufig findet dies auch in Zusammenwirkung mit einem in das Abgas eingebrachten Abgasnachbehandlungsmittel statt. Abgasnachbehandlungssysteme, insbesondere Katalysatoreinrichtungen, benötigen eine Mindestbetriebstemperatur, um die Abgasemissionen in ausreichender Menge reduzieren zu können. Üblicherweise erfolgt das Erwärmen des Abgasnachbehandlungssystems und insbesondere des Katalysators durch das Abgas des Verbrennungsmotors selbst, wobei dazu der Abgaswärmestrom in einer einem Motorstart folgenden Katalysatorheizphase gezielt erhöht wird. Bei Ottomotoren kann dies bekanntermaßen durch zwei Verfahren realisiert werden. To reduce harmful exhaust emissions from motor vehicles, it is known to associate the internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system, through which the exhaust gas of the internal combustion engine is guided. Known exhaust aftertreatment systems have in particular a catalyst in which the exhaust emissions are reduced. Often, this also takes place in cooperation with an exhaust aftertreatment agent introduced into the exhaust gas. Exhaust aftertreatment systems, in particular catalyst devices, require a minimum operating temperature in order to be able to reduce the exhaust emissions in sufficient quantity. Usually, the heating of the exhaust aftertreatment system and in particular of the catalyst is carried out by the exhaust gas of the internal combustion engine itself, for which purpose the exhaust gas heat flow is selectively increased in a catalyst heating phase following an engine start. In gasoline engines, this can be known to be realized by two methods.

Gemäß einem ersten Verfahren ist es bekannt, den Verbrennungsmotor gezielt mit einem verschlechterten thermodynamischen Wirkungsgrad zu betreiben, insbesondere durch eine Erhöhung der Zylinderfüllung mit einer gleichzeitig Zündzeitverstellung auf spät, wodurch sich die Abgastemperatur und der Abgasmassenstrom und damit der Abgaswärmestrom erhöhen. Nachteilig hierbei sind die aufgrund der späten Zündung verschlechterte Motorlaufruhe und der verschlechterte Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Gemäß dem zweiten Verfahren ist es bekannt, die Antriebsvorrichtung mit einem fetten Brennstoff/Luft-Gemisch in Verbindung mit der Zugabe von Sekundärluft zu dem Abgas, insbesondere vor dessen Eintritt in den Katalysator, zu betreiben. Die im Abgas enthaltenen unvollständig oxidierten Schadstoffe reagieren exotherm mit der zudosierten Sekundärluft. Durch diese Nachreaktion ergibt sich eine starke Erhöhung der Abgastemperatur. Zudem erhöht sich der Abgasmassenstrom durch die zudosierte Sekundärluft beziehungsweise Frischluft. Zwar besteht hierbei nicht der Nachteil verspäteter Zündungen, jedoch macht die Bereitstellung der Sekundärluft eine separate Sekundärlufteinrichtung erforderlich, die insbesondere eine Sekundärluftpumpe umfasst. According to a first method, it is known to selectively operate the internal combustion engine with a reduced thermodynamic efficiency, in particular by increasing the cylinder charge with a simultaneous ignition timing to late, thereby increasing the exhaust gas temperature and the exhaust gas mass flow and thus the exhaust heat. The disadvantage here is the deterioration of the engine due to the late ignition and the deteriorated efficiency of the internal combustion engine. According to the second method, it is known to operate the drive device with a rich fuel / air mixture in conjunction with the addition of secondary air to the exhaust gas, in particular prior to its entry into the catalyst. The incompletely oxidized pollutants contained in the exhaust gas react exothermically with the added secondary air. This post-reaction results in a strong increase in the exhaust gas temperature. In addition, the exhaust gas mass flow increases due to the metered secondary air or fresh air. Although this is not the disadvantage of delayed ignition, but the provision of secondary air requires a separate secondary air device, which includes in particular a secondary air pump.

Aus der Offenlegungsschrift DE 103 27 686 A1 ist eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art bereits bekannt. Diese weist zusätzlich zu dem Abgasturbolader eine Sekundärluftpumpe auf, die Frischluft beziehungsweise Sekundärluft durch einen Sekundärluftkanal dem Abgasnachbehandlungssystem zuführt. Aus der Offenlegungsschrift DE 102 51 363 A1 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, bei welcher eine Sekundärluftpumpe vorgesehen ist, die durch einen dem Verbrennungsmotor zugeführten Frischluftstrom angetrieben wird. From the publication DE 103 27 686 A1 is a drive device of the type mentioned above already known. This has, in addition to the exhaust gas turbocharger on a secondary air pump that supplies fresh air or secondary air through a secondary air duct the exhaust aftertreatment system. From the publication DE 102 51 363 A1 a drive device is known in which a secondary air pump is provided which is driven by a fresh air flow supplied to the internal combustion engine.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Sekundärlufteinrichtung vorteilhaft in eine bekannte Antriebsvorrichtung integriert/integrierbar ist und sich im Betrieb durch Geräuschemissionen kaum oder nicht bemerkbar macht. Die erfindungsgemäße Antriebvorrichtung ist außerdem besonders bauraumsparend und auch kostengünstig herstellbar, da auf eine separate Sekundärluftpumpe verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung eine mit dem Abgasturbolader gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine und einen dem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten und zu dem Abgassystem führenden Sekundärluftkanal aufweist. Die Sekundärlufteinrichtung wird somit durch den Abgasturbolader selbst mitgebildet. Durch das Zuordnen einer elektrischen Maschine zu dem Abgasturbolader kann dieser elektromotorisch unterstützt werden, insbesondere im Bereich niedriger Drehzahlen. Darüber hinaus kann in der Aufwärmphase des Abgasnachbehandlungssystems der Abgasturbolader durch die elektrische Maschine angetrieben werden, um einen erhöhten Massenstrom zu erreichen. Durch den dem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten Sekundärluftkanal wird ein Teil des erhöhten Massenstroms beziehungsweise Frischluftmassenstroms abgezweigt und direkt dem Abgassystem beziehungsweise dem Abgas des Verbrennungsmotors zugeführt, insbesondere stromaufwärts des Katalysators eines Abgasnachbehandlungssystems. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Sekundärluft in das Abgasnachbehandlungssystem eingebracht, wobei durch die Zuordnung der elektrischen Maschine zu dem Abgasturbolader eine kompakte Lösung bereitgestellt wird, die keine zusätzliche Sekundärluftpumpe benötigt. Der Abgasturbolader mit der elektrischen Maschine kann außerdem im normalen Betrieb der Antriebsvorrichtung zur Erhöhung der Leistung des Verbrennungsmotors genutzt werden. The drive device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the secondary air device is advantageously integrated / integrated into a known drive device and makes hardly or not noticeable in operation by noise emissions. The drive device according to the invention is also particularly space-saving and also inexpensive to produce, since it can be dispensed with a separate secondary air pump. According to the invention, it is provided for this purpose that the secondary air device has an electric machine coupled to the exhaust gas turbocharger and a secondary air duct connected downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger and leading to the exhaust system. The secondary air device is thus mitgebildet by the exhaust gas turbocharger itself. By assigning an electric machine to the exhaust gas turbocharger, it can be assisted by an electric motor, in particular in the region of low rotational speeds. In addition, in the warm-up phase of the exhaust aftertreatment system, the exhaust gas turbocharger can be driven by the electric machine to achieve an increased mass flow. A portion of the increased mass flow or fresh air mass flow is branched off by the secondary air duct downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger and fed directly to the exhaust system or the exhaust gas of the internal combustion engine, in particular upstream of the catalytic converter of an exhaust aftertreatment system. As a result, the secondary air is introduced into the exhaust gas aftertreatment system in a simple manner, wherein a compact solution is provided by the assignment of the electric machine to the exhaust gas turbocharger, which requires no additional secondary air pump. The exhaust gas turbocharger with the electric machine can also during normal operation of the drive device for Increase the power of the internal combustion engine to be used.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Sekundärluftkanal wenigstens ein Ventil zum Verschließen und Freigeben des Sekundärluftkanals zugeordnet ist. Durch das Ventil wird insbesondere sichergestellt, dass im Normalbetrieb, also im aufgewärmten Betrieb der Antriebsvorrichtung beziehungsweise des Abgasnachbehandlungssystems, die von dem Abgasturbolader bereitgestellte Frischluft vollständig dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, um eine möglichst effiziente und wirkungsgradoptimierte Verbrennung zu gewährleisten. Das Ventil ist bevorzugt selbsttätig schließend ausgebildet. So kann das Ventil beispielsweise in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz über das Ventil geschlossen oder geöffnet werden. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the secondary air channel is assigned at least one valve for closing and releasing the secondary air channel. The valve ensures, in particular, that during normal operation, ie in the warmed up operation of the drive device or the exhaust aftertreatment system, the fresh air provided by the exhaust gas turbocharger is completely supplied to the internal combustion engine in order to ensure the most efficient and efficiency-optimized combustion possible. The valve is preferably formed automatically closing. For example, the valve can be closed or opened in dependence on a pressure difference across the valve.

Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass dem Ventil ein Aktuator zu seiner Betätigung zugeordnet ist. Durch den Aktuator kann das Ventil jederzeit bei Bedarf geöffnet oder geschlossen werden, um den Sekundärluftkanal freizugeben oder zu verschließen. Hierdurch wird ein sicherer und vorteilhafter Betrieb der Antriebvorrichtung insbesondere in Bezug auf die Aufwärmphase gewährleistet. However, it is particularly preferred that the valve is associated with an actuator for its actuation. The actuator allows the valve to be opened or closed at any time as needed to release or close the secondary air channel. This ensures a safe and advantageous operation of the drive device, in particular with respect to the warm-up phase.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sekundärluftkanal unmittelbar nach dem Verdichter abzweigt. Hierdurch wird erreicht, dass sich die verdichtete und durch den Sekundärluftkanal geführte Luft kaum abkühlt. Insbesondere zweigt der Sekundärluftkanal stromaufwärts einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors ab. Furthermore, it is preferably provided that the secondary air duct branches off immediately after the compressor. This ensures that the compressed and guided through the secondary air duct hardly cools. In particular, the secondary air duct branches off upstream of a throttle valve of the internal combustion engine.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sekundärluftkanal unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor, insbesondere nach Auslassventilen des Verbrennungsmotors in das Abgassystem beziehungsweise in einen Abgaskanal, der zu dem oder durch das Abgasnachbehandlungssystem führt, mündet. Damit wird die Frischluft beziehungsweise Sekundärluft dort dem Abgasnachbehandlungssystem zugeführt, wo eine möglichst hohe Abgastemperatur vorliegt, sodass die exotherme Nachreaktion sicher einsetzt. Furthermore, it is preferably provided that the secondary air duct opens directly after the internal combustion engine, in particular after exhaust valves of the internal combustion engine in the exhaust system or in an exhaust duct leading to or through the exhaust aftertreatment system. Thus, the fresh air or secondary air is there fed to the exhaust aftertreatment system, where the highest possible exhaust gas temperature is present, so that the exothermic post-reaction begins safely.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass die elektrische Maschine als Medienspaltmaschine ausgebildet und in den Verdichter, insbesondere in einen Saugkanal des Verdichters, integriert ausgebildet ist. Hierdurch erfolgt eine besonders kompakte und geräuschoptimale Anordnung und Verwendung der elektrischen Maschine. Durch die Anordnung in dem Abgasturbolader ist die elektrische Maschine akustisch gedämmt in der Antriebsvorrichtung angeordnet, sodass Sekundärluft sehr leise bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich durch die Integration in den Abgasturbolader eine kompakte und einfach zu handhabende Einheit, die auch die Montage erleichtert. According to a preferred embodiment of the invention is also provided that the electrical machine is designed as a media splitting machine and integrated in the compressor, in particular in a suction channel of the compressor, is formed. This results in a particularly compact and noise-optimized arrangement and use of the electrical machine. The arrangement in the exhaust gas turbocharger, the electric machine is acoustically insulated in the drive device arranged so that secondary air can be provided very quietly. In addition, the integration into the turbocharger results in a compact and easy-to-use unit, which also facilitates assembly.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass zur Ansteuerung der Sekundärlufteinrichtung eine elektrische Maschine mit dem Abgasturbolader gekoppelt und zum Antreiben des Abgasturboladers angesteuert und ein dem Verdichter nachgeschalteter Sekundärluftkanal zu einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors freigegeben wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. The inventive method with the features of claim 7 is characterized in that for controlling the secondary air device, an electric machine coupled to the exhaust gas turbocharger and driven to drive the exhaust gas turbocharger and the compressor downstream secondary air channel is released to an exhaust passage of the internal combustion engine. This results in the already mentioned advantages. Further advantages and preferred features will become apparent from the foregoing and from the claims.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung in einer Warmlaufphase, insbesondere eines Katalysators des Abgasnachbehandlungssystems, angesteuert wird, sodass in der Warmlaufphase der Abgaswärmestrom maximiert und damit eine besonders schnelle Aufwärmung/Aufheizung des Abgasnachbehandlungssystems erfolgt, wodurch bereits frühzeitig ein hoher Wirkungsgrad des Abgasnachbehandlungssystems nach Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung gewährleistet ist. In particular, it is provided that the secondary air device is controlled in a warm-up phase, in particular a catalyst of the exhaust aftertreatment system, so maximized in the warm-up phase of the exhaust heat and thus a particularly rapid warming / heating of the exhaust aftertreatment system, which already early high efficiency of the exhaust aftertreatment system after start-up of Drive device is ensured.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung in einer Abkühlphase, insbesondere Heißabstellphase, angesteuert wird. Dadurch wird in einer Abkühlphase die elektrische Maschine angesteuert, um den Abgasturbolader anzutreiben, wodurch ein insbesondere die Medienspaltmaschine kühlender Luftstrom erzeugt wird. Zusätzlich wird das Ventil zu dem Sekundärluftkanal geöffnet, so dass auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor der Luftmassenstrom abfließen kann und am Verdichter keine Pumpengeräusche entstehen. Bevorzugt ist dabei die den Verdichter mit der Turbine verbindende Welle des Abgasturboladers durch ein oder mehrere Wälzlager gelagert, um einen Weiterbetrieb des Abgasturboladers auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor und damit fehlender Schmiermittelversorgung zumindest für eine Weile sicher zu gewährleisten. Furthermore, it is preferably provided that the secondary air device is controlled in a cooling phase, in particular Heißabstellphase. As a result, the electric machine is driven in a cooling phase to drive the exhaust gas turbocharger, whereby a particular the media splitting machine cooling air flow is generated. In addition, the valve is opened to the secondary air channel, so that even with the internal combustion engine, the air mass flow can flow and no compressor noise on the compressor. Preferably, the shaft of the exhaust gas turbocharger connecting the compressor to the turbine is supported by one or more rolling bearings to ensure continued operation of the exhaust gas turbocharger even with the internal combustion engine at a standstill and thus lack of lubricant supply, at least for a while.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The only one shows

Figur eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung. Figure a drive device of a motor vehicle in a simplified representation.

Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Antriebvorrichtung 1 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 auf, der als Hubkolbenmotor ausgebildet ist und insofern mehrere in jeweils einem Zylinder 3 axial verlagerbare Kolben 4 aufweist, die durch einen Pleulgestänge mit einer Kurbelwelle verbunden sind. Jedem Zylinder 3 ist dabei wenigstens ein Einlassventil 5 sowie ein Auslassventil 6 zugeordnet, die jeweils durch eine Nockenwelle betätigt werden. Weiterhin ist jedem Zylinder 3 eine Zündeinrichtung 7, beispielsweise in Form einer Zündkerze, sowie ein Einspritzventil 8 zum Einspritzen von Brennstoff zugeordnet. Dem Verbrennungsmotor 2 ist weiterhin ein Abgasturbolader 9 zugeordnet, der einen Verdichter 10 und eine Turbine 11 aufweist, die miteinander drehfest gekoppelt sind. Dazu weisen Verdichter 10 und Turbine 11 jeweils ein Laufrad auf, die drehfest auf einer gemeinsamen Welle 12 angeordnet sind. Der Verdichter 10 ist dem Einlassventil 5 des Verbrennungsmotors 2 vorgeschaltet, sodass dem Einlassventil 5 verdichtete Frischluft durch den Abgasturbolader 9 zugeführt wird, wobei in dem Frischluftkanal zwischen Verdichter 10 und Verbrennungsmotor 2 vorliegend ein Ladeluftkühler 13, ein Temperatur- und/oder Drucksensor 14 sowie eine Drosselklappeneinrichtung 15 angeordnet sind. Von dem Abgasventil 6 führt ein Auslasskanal 16, insbesondere Auslasssammelkanal zu der Turbine 11 des Abgasturboladers 9. Der Turbine 11 ist dabei außerdem ein Bypass 17 zugeordnet, der durch Betätigung eines Wastegateventils 18 verschließbar oder freigebbar ist. Stromabwärts der Turbine 11 wird das Abgas des Verbrennungsmotors 2 einem Abgasnachbehandlungssystem 19 zugeführt, das einen Vorkatalysator 20 und einen Hauptkatalysator 21 aufweist. The figure shows a simplified illustration of a drive device 1 a motor vehicle not shown here. The drive device 1 has an internal combustion engine 2 on, which is designed as a reciprocating engine and thus several in each case a cylinder 3 axially displaceable piston 4 has, which are connected by a Pleulgestänge with a crankshaft. Every cylinder 3 is at least one inlet valve 5 and an exhaust valve 6 assigned, which are each actuated by a camshaft. Furthermore, every cylinder 3 an ignition device 7 , For example in the form of a spark plug, and an injection valve 8th assigned for injecting fuel. The internal combustion engine 2 is still an exhaust gas turbocharger 9 associated with a compressor 10 and a turbine 11 has, which are coupled together rotationally fixed. These have compressors 10 and turbine 11 in each case an impeller rotatably on a common shaft 12 are arranged. The compressor 10 is the inlet valve 5 of the internal combustion engine 2 upstream, so that the inlet valve 5 compressed fresh air through the exhaust gas turbocharger 9 is supplied, wherein in the fresh air passage between the compressor 10 and internal combustion engine 2 in this case, a charge air cooler 13 , a temperature and / or pressure sensor 14 and a throttle device 15 are arranged. From the exhaust valve 6 leads an exhaust duct 16 , in particular outlet collection channel to the turbine 11 the exhaust gas turbocharger 9 , The turbine 11 is also a bypass 17 assigned by pressing a wastegate valve 18 lockable or releasable. Downstream of the turbine 11 becomes the exhaust gas of the internal combustion engine 2 an exhaust aftertreatment system 19 supplied, which is a pre-catalyst 20 and a main catalyst 21 having.

Der Abgasturbolader 9 weist weiterhin eine elektrische Maschine 22 auf, die dazu ausgebildet ist, die Welle 12 des Abgasturboladers 9 bei Bedarf anzutreiben, um unabhängig von dem die Turbine 11 antreibenden Abgasstrom des Verbrennungsmotors 2 Frischluft durch den Verdichter 10 anzusaugen, zu verdichten und insbesondere dem Verbrennungsmotor 2 zuzuführen. Vorliegend ist die elektrische Maschine 22 als Medienspaltmaschine ausgebildet, die einen auf der Welle 12 angeordneten Rotor 23 und einen den Rotor 23 gehäusefest umgebenden Stator 24 umfasst. Zwischen Rotor 23 und Stator 24 verbleibt ein Medienspalt, durch welchen die Frischluft strömen kann. Die Medienspaltmaschine 22 ist in dem Saugkanal des Verdichters 10 angeordnet, sodass die angesaugte Luft, zunächst die Medienspaltmaschine 22 durchströmt und dann verdichtet wird. The turbocharger 9 also has an electric machine 22 on, which is trained to the wave 12 the exhaust gas turbocharger 9 to drive if necessary, regardless of which the turbine 11 driving exhaust gas flow of the internal combustion engine 2 Fresh air through the compressor 10 suck in, compress and in particular the internal combustion engine 2 supply. In the present case is the electric machine 22 designed as a media splitting machine, the one on the shaft 12 arranged rotor 23 and one the rotor 23 Housing fixed surrounding stator 24 includes. Between rotor 23 and stator 24 there remains a media gap through which the fresh air can flow. The media splitting machine 22 is in the suction channel of the compressor 10 arranged so that the sucked air, first the media splitting machine 22 is flowed through and then compressed.

Stromabwärts des Verdichters 10 zweigt von dem Frischluftkanal ein Sekundärluftkanal 25 ab, der stromabwärts des Auslassventils 9 und stromaufwärts der Turbine 11 in den Abgaskanal 16 mündet. Dabei mündet der Sekundärluftkanal 25 vorzugsweise möglichst nahe zu den Auslassventilen 5 und zweigt möglichst nahe zu dem Verdichter 10 ab, sodass die dem Abgaskanal 16 zugeführte Frischluft durch den Sekundärluftkanal 25 möglichst wenig abgekühlt ist und möglichst heißem Abgas zugeführt wird, sodass eine exotherme Nachreaktion von in dem Abgas verbliebenen Schadstoffbestandteilen mit der Frischluft sicher einsetzt und eine schnelle Aufwärmung des Abgasnachbehandlungssystems 19, insbesondere der Katalysatoren 20, 21 erfolgt. Downstream of the compressor 10 branches from the fresh air duct, a secondary air duct 25 from the downstream of the exhaust valve 9 and upstream of the turbine 11 in the exhaust duct 16 empties. The secondary air channel opens 25 preferably as close as possible to the exhaust valves 5 and branches as close as possible to the compressor 10 off, so that the exhaust duct 16 supplied fresh air through the secondary air duct 25 is cooled as little as possible and as hot exhaust gas is supplied, so that an exothermic reaction of remaining in the exhaust pollutants with the fresh air safely used and rapid warming of the exhaust aftertreatment system 19 , in particular the catalysts 20 . 21 he follows.

Bevorzugt weist der Sekundärluftkanal 25 ein betätigbares Ventil 26 auf, das beispielsweise elektrisch oder elektropneumatisch aktuierbar beziehungsweise betätigbar ist, um den Sekundärluftkanal 25 bei Bedarf zu verschließen oder freizugeben. Preferably, the secondary air channel 25 an actuatable valve 26 on, for example, electrically or electropneumatically actuated or actuated to the secondary air channel 25 if necessary to close or release.

Vorliegend wird somit bei dem elektrisch unterstützenden Abgasturbolader 9 verdichtete Frischluft nach dem Verdichter 10 und vor der Drosselklappeneinrichtung 15 aus dem Frischluftkanal und über den Sekundärluftkanal 25 bei geöffnetem Ventil 26 dem Abgaskanal 16 zugeführt. Dies erfolgt insbesondere in einer Warmlaufphase der Antriebsvorrichtung 1, insbesondere des Abgasnachbehandlungssystems 19. Ein hier nicht dargestelltes Steuergerät steuert in diesem Fall die elektrische Maschine 22 an, um in der Warmlaufphase den Abgasturbolader 9 zur Erhöhung des Massenstroms anzutreiben, und das Ventil 26, um den Sekundärluftkanal 25 freizugeben. Die Ansteuerung von elektrischer Maschine 22 und Ventil 26 erfolgt vorzugsweise geregelt und zwar so, dass möglichst genau nur die benötigte Menge an Sekundärluft gefördert und dem Abgas beigemischt wird. In the present case is thus in the electrically assisting exhaust gas turbocharger 9 compressed fresh air after the compressor 10 and in front of the throttle device 15 from the fresh air duct and via the secondary air duct 25 with the valve open 26 the exhaust duct 16 fed. This takes place in particular in a warm-up phase of the drive device 1 , in particular the exhaust aftertreatment system 19 , A control unit, not shown here controls the electric machine in this case 22 to in the warm-up phase, the exhaust gas turbocharger 9 to drive to increase the mass flow, and the valve 26 to the secondary air duct 25 release. The control of electrical machine 22 and valve 26 is preferably controlled and in such a way that as precisely as possible, only the required amount of secondary air is conveyed and admixed with the exhaust gas.

Vorteilhafterweise wird die Sekundärlufteinrichtung 27 auch dann angesteuert, so dass die elektrische Maschine 22 den Abgasturbolader 9 zur Erzeugung eines Luftmassenstroms und das Sekundärluftventil zur Leitung des Luftmassenstroms in das Abgasnachbehandlungssystem 19 betätigt wird, wenn sich die Antriebsvorrichtung 1, insbesondere der Abgasturbolader 9 oder die elektrische Maschine 22, in einer Abkühlphase befindet. Dadurch wird nämlich ein Luftmassenstrom erzeugt, der zwischen Rotor 23 und Stator 24 strömt und dadurch den Medienspaltmotor kühlt, wobei durch das Öffnen/Betätigen des Ventils 26 insbesondere bei Stillstand des Verbrennungsmotors 2 erreicht wird, dass der Luftmassenstrom abströmen kann und somit keine Pumpengeräusche durch den Verdichter 10 entstehen. Advantageously, the secondary air device 27 also controlled, so that the electric machine 22 the exhaust gas turbocharger 9 for generating an air mass flow and the secondary air valve for conducting the air mass flow in the exhaust aftertreatment system 19 is actuated when the drive device 1 , in particular the exhaust gas turbocharger 9 or the electric machine 22 , is in a cooling phase. As a result, an air mass flow is generated between the rotor 23 and stator 24 flows and thereby cools the media gap motor, wherein by opening / actuating the valve 26 especially at standstill of the internal combustion engine 2 is achieved that the air mass flow can flow and thus no pump noise through the compressor 10 arise.

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Claims (9)

Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), dem ein Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10) zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor (2) zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem (19), und mit einer Sekundärlufteinrichtung (27) zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das Abgasnachbehandlungssystem (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine (22) und einen dem Verdichter (10) nachgeschalteten und zu einem Abgaskanal (16) des Verbrennungsmotors (2) führenden Sekundärluftkanal (25) aufweist. Drive device ( 1 ) for a motor vehicle, with an internal combustion engine ( 2 ), to which an exhaust gas turbocharger ( 9 ) with a turbine ( 11 ) and a compressor ( 10 ), with a combustion engine ( 2 ) associated exhaust aftertreatment system ( 19 ), and with a secondary air device ( 27 ) for introducing fresh air as required into the exhaust aftertreatment system ( 19 ), characterized in that the secondary air device ( 27 ) one with the exhaust gas turbocharger ( 9 ) coupled / couplable electric machine ( 22 ) and a compressor ( 10 ) and to an exhaust duct ( 16 ) of the internal combustion engine ( 2 ) leading secondary air channel ( 25 ) having. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) wenigstens ein Ventil (26) zum Verschließen und Freigeben des Sekundärluftkanals (25) aufweist. Drive device according to claim 1, characterized in that the secondary air duct ( 25 ) at least one valve ( 26 ) for closing and releasing the secondary air channel ( 25 ) having. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventil (26) ein Aktuator zu seiner Betätigung zugeordnet ist. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 26 ) An actuator is assigned to its operation. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) unmittelbar nach dem Verdichter (10) abzweigt. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air duct ( 25 ) immediately after the compressor ( 10 ) branches off. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor (2), insbesondere nach Auslassventilen des Verbrennungsmotors (2), in einen zu dem oder durch das Abgasnachbehandlungssystem (19) führenden Abgaskanal (16) mündet. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air duct ( 25 ) immediately after the internal combustion engine ( 2 ), in particular after exhaust valves of the internal combustion engine ( 2 ) into or through the exhaust aftertreatment system ( 19 ) leading exhaust duct ( 16 ) opens. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (22) als Medienspaltmaschine ausgebildet und im Saugkanal des Verdichters (10) angeordnet ist. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 22 ) formed as a media splitting machine and in the suction channel of the compressor ( 10 ) is arranged. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und mit einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor (2) zugeordnetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, wobei die Sekundärlufteinrichtung (27) bei Bedarf angesteuert wird, um Frischluft dem Abgas des Verbrennungsmotors (2) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (22) zum Antreiben des Abgasturboladers (9) angesteuert und ein Sekundärluftkanal (25) stromabwärts des Verdichters (10) zu einem Abgaskanal (16) des Verbrennungsmotors (2) freigegeben wird. Method for operating a drive device ( 1 ), in particular according to one of claims 1 to 6, which is an internal combustion engine ( 2 ), an exhaust gas turbocharger ( 9 ) with a turbine ( 11 ) and with a compressor ( 10 ), an internal combustion engine ( 2 ) associated exhaust aftertreatment system ( 19 ) and a secondary air device ( 27 ), wherein the secondary air device ( 27 ) is controlled as needed to fresh air the exhaust gas of the internal combustion engine ( 2 ), characterized in that for driving the secondary air device ( 27 ) one with the exhaust gas turbocharger ( 9 ) coupled electric machine ( 22 ) for driving the exhaust gas turbocharger ( 9 ) and a secondary air duct ( 25 ) downstream of the compressor ( 10 ) to an exhaust passage ( 16 ) of the internal combustion engine ( 2 ) is released. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) in einer Warmlaufphase, insbesondere eines Katalysators (20, 21) des Abgasnachbehandlungssystems angesteuert wird. Method according to claim 7, characterized in that the secondary air device ( 27 ) in a warm-up phase, in particular a catalyst ( 20 . 21 ) of the exhaust aftertreatment system is driven. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) in einer Abkühlphase angesteuert wird. Method according to one of claims 7 and 8, characterized in that the secondary air device ( 27 ) is driven in a cooling phase.
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