DE102015216751A1

DE102015216751A1 - Kraftfahrzeug mit Abgasrückführung

Info

Publication number: DE102015216751A1
Application number: DE102015216751.8A
Authority: DE
Inventors: Monika Angst; Mario Balenovic; Frank Linzen; Matthew Schneider; Felix Göbel
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug (10) mit einem Motor (11), einem Zuluftstrang (12), einem Abgasstrang (13), einer in dem Abgasstrang (13) angeordneten ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (22), und einem Abgasrückführungsstrang (19), der ausgebildet ist, Abgas (36) aus dem Abgasstrang (13) von einer stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) angeordneten Abgasentnahmestelle (24) an eine in dem Zuluftstrang (12) angeordnete Abgaseinleitstelle (25) zu leiten, bereitgestellt. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug (10) zumindest einen ersten Injektor (29), der ausgebildet ist, Kraftstoff (31) in eine Brennkammer (34) des Motors (11) einzubringen, und einen zweiten Injektor (45), der ausgebildet ist, Kraftstoff (31) in den Abgasstrang (13) einzubringen, auf. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug (10) zumindest ein Ventil (26, 32, 33) zur Drosselung eines Massenstroms von Frischluft (30) sowie eine Steuereinheit (39), die ausgebildet ist, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs (10) zu erkennen und das zumindest eine Ventil (26, 32, 33) während des Schubbetriebs in der Weise zu stellen, dass dem Motor (11) Ladungsgas (35), das zurückgeführtes Abgas (37) aufweist, zuführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik ist beispielsweise aus der DE 10 2013 111 110 A1 bekannt, dass Motoren mit Abgasrückführungssystemen konfiguriert werden können, um zumindest einen Teil des Abgases von einer Motorauslasspassage zu einer Motoransaugpassage umzuleiten. Mittels Abgasrückführung können Motorpumparbeiten sowie NOx-Emissionen reduziert werden. So bedingt die Abgasrückführung bei Drosselarbeitsbedingungen, dass die Drossel für die gleiche Motorlast in einem größeren Ausmaß geöffnet wird. Durch Reduzieren der Drosselung des Motors können Pumpverluste reduziert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Ferner kann mit der Abgasrückführung die Verbrennungstemperatur reduziert werden, was eine während der Verbrennung generierte NOx-Menge reduziert.
Die DE 10 2011 101 079 A1 zeigt ein Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Stickoxid-Speicherkatalysatoren und ein entsprechend angepasstes Abgasreinigungssystem für Magermotoren. Insbesondere bezieht sich die DE 10 2011 101 079 A1 auf die Regeneration von Stickoxid-Speicherkatalysatoren während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs.
Die DE 10 2010 063 872 A1 offenbart Verfahren und Systeme zum Betreiben eines turbogeladenen Motors, der einen vor einer Turboladerturbine positionierten Partikelfilter, einen hinter der Turbine positionierten Katalysator und eine zwischen einem Motorauspuff und einem Motoreinlass gekoppelte AGR-Passage enthält. So umfasst das Verfahren das Umlenken von Abgas von einem Punkt hinter dem Filter zum Motoreinlass über die AGR-Passage und das Justieren einer Menge von umgelenktem Abgas auf der Basis von Filterarbeitsbedingungen.
Aus der DE 11 2008 003 421 T5 gehen ein Verfahren und ein System zum Regenerieren eines Partikelfilters, zum Desulfatieren eines Mager-NOx-Filters, zum Desulfatieren oder Regenerieren eines Reduktionskatalysators oder eine Kombination hervor. Ein Oxidationskatalysator befindet sich stromabwärts eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts des Partikelfilters, des Mager-NOx-Filters und des Reduktionskatalysators. Ein erster Sauerstoffsensor befindet sich stromaufwärts des Oxidationskatalysators. Ein zweiter Sauerstoffsensor befindet sich stromabwärts des Oxidationskatalysators. Ein Prozessor wählt und hält eine erwünschte Änderung der Sauerstoffkonzentration über dem Oxidationskatalysator einen ausgewählten Zeitraum lang aufrecht, um einen aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstrom vorzusehen, der eine Solltemperatur aufweist. Ein optionaler Temperatursensor kann einen zusätzlichen Regelkreis vorsehen. Der Partikelfilterwird durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstroms durch den Partikelfilter regeneriert, wobei die Temperatur des durch den Partikelfiltertretenden Abgasstroms und der ausgewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Partikelfilter zu regenerieren. Der Mager-NOx-Filter wird durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstroms durch den Mager-NOx-Filter desulfatiert, wobei die Temperatur des durch den Mager-NOx-Filter tretenden Abgasstroms und der ausgewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Mager-NOx-Filter zu desulfatieren. Und der Reduktionskatalysator wird durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysatoraustretenden Abgasstroms durch den Reduktionskatalysator desulfatiert oder regeneriert, wobei die Temperatur des durch den Reduktionskatalysator tretenden Abgasstroms und der ausgewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Reduktionskatalysator zu desulfatieren oder zu regenerieren.
Aus der DE 10 2011 107 692 B3 ist ein Verfahren zur Reaktivierung von Abgasreinigungsanlagen von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR bekannt. Die DE 10 2011 107 692 B3 betrifft dabei ein Verfahren zur Reaktivierung eines Systems aus einem Oxidationskatalysator (DOC) gefolgt von einem ggf. katalytisch beschichteten Partikelfilter (DPF) und ein entsprechend angepasstes Abgasreinigungssystem für Magermotoren. Insbesondere bezieht wird die Reaktivierung eines derartigen Systems während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs vorgenommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels der Abgasrückführung bessere Bedingungen für Abgasnachbehandlungseinrichtungen zu erzeugen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst einen Motor, einen Zuluftstrang, einen Abgasstrang, eine in dem Abgasstrang angeordnete erste Abgasnachbehandlungseinrichtung, und einen Abgasrückführungsstrang. Der Abgasrückführungsstrang ist ausgebildet, Abgas aus dem Abgasstrang von einer stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Abgasentnahmestelle an eine in dem Zuluftstrang angeordnete Abgaseinleitstelle zu leiten. Erfindungsgemäß umfasst das Kraftfahrzeug zumindest einen ersten Injektor, der ausgebildet ist, Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors einzubringen, und einen zweiten Injektor, der ausgebildet ist, Kraftstoff in den Abgasstrang einzubringen. Zudem weist das Kraftfahrzeug wenigstens ein Ventil zur Drosselung eines Massenstroms von Frischluft sowie eine Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs zu erkennen und das zumindest eine Ventil während des Schubbetriebs in der Weise zu stellen, dass dem Motor Ladungsgas, das zurückgeführtes Abgas aufweist, zuführbar ist. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung auf. Die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung ist dabei insbesondere ein Oxidationskatalysator oder ein Stickoxidadsorber (NOx Falle, engl. NOx Trap). Die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung ist insbesondere ein Partikelfilter.
Damit ist vorteilhaft ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit welchem es ermöglicht ist, eine Abgasrückführung während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs vorzunehmen und dadurch Einfluss auf die Betriebsparameter der ersten und zweiten Abgasnachbehandlungseinrichtung zu nehmen. Mit dem ersten und dem zweiten Injektor ist es ermöglicht, die Abgasrückführung mit einer Einspritzung von Kraftstoff zu kombinieren und Einfluss auf die Zusammensetzung des Abgasstroms zu nehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist das Kraftfahrzeug derart ausgebildet, dem Motor während des Schubbetriebs Ladungsgas, das komplett aus zurückgeführtem Abgas gebildet ist, zuzuführen.
Damit ist es ermöglicht, die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung im Schubbetrieb auf einem höheren Niveau zu erhalten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen im Abgasrückführungsstrang angeordneten Abgaskühler und einen Abgaskühlerbypass, der ausgebildet ist, zurückgeführtes Abgas um den Abgaskühler herum zu leiten, auf.
Mit dem Abgaskühler ist es ermöglicht, die Temperatur des zurückgeführten Abgases nach oben zu begrenzen.
Mit dem Abgaskühlerbypass ist es ermöglicht, das zurückgeführte Abgas um den Abgaskühler herumzuleiten und das zurückgeführte Abgas vom Einfluss des Abgaskühlers bei Bedarf auszunehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen im Zuluftstrang stromabwärts der Abgaseinleitstelle angeordneten Ladeluftkühler und einen Ladeluftkühlerbypass, der ausgebildet ist, Ladungsgas um den Ladeluftkühler herumzuleiten, auf.
Mit dem Ladeluftkühler ist es ermöglicht, die Temperatur des Ladungsgases nach oben zu begrenzen.
Mit dem Ladeluftkühlerbypass ist es ermöglicht, das Ladungsgas um den Ladeluftkühler herum zu leiten und das Ladungsgas vom Einfluss des Ladeluftkühlers auszunehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen Harnstofflösungsinjektor zur Einbringung von Harnstofflösung in den Abgasstrang auf.
Damit ist es ermöglicht, zusätzlich eine Selektive Katalytische Reduktion im SCR-Katalysator zu unterstützen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist geeignet, das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchzuführen.
Ausgestaltungs- und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer ersten beispielhaften Ausgestaltung;
2 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in Ausübung eines Betriebsverfahrens in einer ersten Ausführung;
3 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung in Ausübung des Betriebsverfahrens in einer zweiten Ausführung; und
4 das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in einer dritten beispielhaften Ausgestaltung in Ausübung des Betriebsverfahrens in einer dritten Ausführung.
In den 1 bis 4 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in beispielhaften Ausgestaltungen dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Motor 11 auf, der ein Verbrennungsmotor und insbesondere einer mit Kompressionszündung ist. Wie es üblich ist, ist das Kraftfahrzeug 10 mit einem Zuluftstrang 12, der ausgebildet ist, Ladungsgas 35 zum Motor 11 zu leiten, und einem Abgasstrang 13, der ausgebildet ist Abgas 36 vom Motor 11 weg zu leiten, versehen.
Das Kraftfahrzeug 10 ist ausgebildet eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung zu betreiben. Dazu weist das Kraftfahrzeug 10 einen Abgasrückführungsstrang 19 auf. Der Abgasrückführungsstrang 19 ist mit dem Abgasstrang 13 an einer Abgasentnahmestelle 24 und mit dem Zuluftstrang 12 an einer Abgaseinleitstelle 25 gekoppelt. Der Abgasrückführungsstrang 19 ist ausgebildet, zumindest einen Teil des durch den Abgasstrang 13 strömenden Abgases 36 zu dem Zuluftstrang 12 zu leiten. Dieser Teil ist hier als zurückgeführtes Abgas 37 bezeichnet. Der übrige Teil ist hier als abgegebenes Abgas 38 deklariert. Das Kraftfahrzeug 10 ist insbesondere in der Weise ausgebildet, dass der gesamte Massenstrom des Abgases 36 durch den Abgasrückführungsstrang 19 zu dem Zuluftstrang 12 zurückgeführt werden kann. Der Massenstrom des Abgases 36 ist dabei gleich dem Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37.
Das Ladungsgas 35 ist während der Abgasrückführung aus Frischluft 30 und zurückgeführtem Abgas 37 in beliebigen Verhältnissen erzeugbar. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug 10 in der Weise ausgebildet, das Ladungsgas 35 zu 100 % aus zurückgeführtem Abgas 37 zu bilden. Der Massenstrom des Ladungsgases 35 ist dabei gleich dem Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37. Der Massenstrom der Frischluft 30 beträgt dabei Null. In dieser Weise ist das Kraftfahrzeug 10 in den 2 bis 4 dargestellt.
Zum Einstellen des Verhältnisses von Frischluft 30 und zurückgeführtem Abgas 37 in dem Ladungsgas 35 weist das Kraftfahrzeug 10 wenigstens ein Ventil 26, 32, 33 auf. In den in den 1 bis 3 dargestellten Varianten weist das Kraftfahrzeug 10 ein Kombinationsventil 26 im Zuluftstrang 12 auf. In der 4 ist eine alternative Ausgestaltung dargestellt, bei der das Kraftfahrzeug 10 eine Einlassdrosselklappe 32 im Zuluftstrang 12 und eine Auslassdrosselklappe 33 im Abgasstrang 13 aufweist.
Das Kombinationsventil 26 ist im Zuluftstrang 12 an der Abgaseinleitstelle 25 angeordnet ist. Das Kombinationsventil 26 ist ausgebildet sowohl den Abgasrückführungsstrang 19 für ein Durchströmen von zurückgeführtem Abgas 37 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren als auch den Zuluftstrang 12 für ein Einströmen von Frischluft 30 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung des Kombinationsventils 26 sind die Massenstromanteile der Frischluft 30 und des zurückgeführten Abgases 37 in dem Massenstrom des Ladungsgases 35 variierbar.
Die Einlassdrosselklappe 32 ist im Zuluftstrang 12 stromaufwärts der Abgaseinleitstelle 25 angeordnet. Die Einlassdrosselklappe 32 ist ausgebildet, den Zuluftstrang 12 für ein Einströmen von Frischluft 30 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung der Einlassdrosselklappe 32 ist der Massenstrom der Frischluft 30 variierbar.
Die Auslassdrosselklappe 33 ist im Abgasstrang 13 stromabwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet. Die Auslassdrosselklappe 33 ist ausgebildet, den Abgasstrang 13 für ein Ausströmen von abgegebenem Abgas 38 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. In Abhängigkeit der Stellung der Auslassdrosselklappe 33 ist der Massenstrom des abgegebenen Abgases 38 variierbar.
Das Kraftfahrzeug 10 weist zumindest eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 und insbesondere eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 auf. Die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 und die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 sind im Abgasstrang 13 stromaufwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet. Die erste und die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 22, 23 können auch in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. In der Weise ist es in der 3 dargestellt. Zudem kann das Kraftfahrzeug 10 weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen aufweisen. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine dritte Abgasnachbehandlungseinrichtung 41, welche hier stromabwärts der Abgasentnahmestelle 24 angeordnet ist.
Die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 ist insbesondere ein Oxidationskatalysator. In der Weise ist es in den 1 und 2 dargestellt. Alternativ kann die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 als Stickoxidadsorber (NOx-Falle, engl. NOx Trap) ausgebildet sein. In dieser Weise ist es in den 3 und 4 dargestellt. Die zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 23 ist insbesondere ein Partikelfilter. Dieser kann mit einer SCR-Beschichtung versehen sein. SCR steht dabei, wie es bekannt ist, für Selektive Katalytische Reduktion. Der SCR-Katalysator kann in bekannter Weise als passives oder aktives System ausgebildet sein. Die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 kann auch aus einer Kombination aus einem Stickoxidadsorber und einem Oxidationskatalysator gebildet sein.
In der gezeigten Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug 10 ferner mit einem Turbolader 14 versehen. Dieser umfasst einen im Zuluftstrang 13 angeordneten Verdichter 15, der in bekannter Weise von einer im Abgasstrang 13 angeordneten Abgasturbine 16 antreibbar ist. Die Abgasturbine 16 ist dabei stromaufwärts der Abgasentnahmestelle 24 und stromaufwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 angeordnet.
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst insbesondere einen Ladeluftkühler 18 zum Kühlen des Ladungsgases 35. Der Ladeluftkühler 18 ist im Zuluftstrang 12 stromabwärts des Verdichters 15 und stromaufwärts des Motors 11 angeordnet. Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 einen Ladeluftkühlerbypass 17 umfassen, der ausgebildet ist, das Ladungsgas 35 am Ladeluftkühler 18 vorbei zu leiten. Der Ladeluftkühlerbypass 17 ist parallel zum Ladeluftkühler 18 angeordnet mit einer Abzweigung stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18 und einer Einmündung stromabwärts des Ladeluftkühlers 18. Zur Steuerung des Massenstroms des Ladungsgases 35 durch den Ladeluftkühlerbypass 17 ist insbesondere im Ladeluftkühlerbypass 17 ein Ladeluftkühlerbypassventil 27 vorgesehen. Das Ladeluftkühlerbypassventil 27 ist ausgebildet, das Ladungsgas 35 durch den Ladeluftkühler 18 oder den Ladeluftkühlerbypass 17 in verschiedenen Anteilen zu leiten. Das Ladeluftkühlerbypassventil 27 ist ausgebildet, den Ladeluftkühlerbypass 17 für ein Durchströmen von Ladungsgas 35 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. Das Ladeluftkühlerbypassventil 27 kann auch als Umschaltklappe stromabwärts oder stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18 ausgebildet sein. In der 2 ist ein Massenstrom des Ladungsgases 35 durch den Ladeluftkühlerbypass 17 dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 10 kann zudem einen Abgaskühler 20 zum Kühlen des Abgases 36, insbesondere zum Kühlen des zurückgeführten Abgases 37, aufweisen. Der Abgaskühler 20 ist insbesondere im Abgasrückführungsstrang 19 angeordnet. Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 einen Abgaskühlerbypass 21 umfassen, der ausgebildet ist, das zurückgeführte Abgas 37 am Abgaskühler 20 vorbei zu leiten. Der Abgaskühlerbypass 21 ist parallel zum Abgaskühler 20 angeordnet mit einer Abzweigung stromaufwärts des Abgaskühlers 20 und einer Einmündung stromabwärts des Abgaskühlers 20. Zur Steuerung des Massenstroms des zurückgeführten Abgases 37 durch den Abgaskühlerbypass 21 ist insbesondere im Abgaskühlerbypass 21 ein Abgaskühlerbypassventil 28 vorgesehen. Das Abgaskühlerbypassventil 28 ist ausgebildet, das zurückgeführte Abgas 37 durch den Abgaskühler 20 oder den Abgaskühlerbypass 21 in verschiedenen Anteilen zu leiten. Das Abgaskühlerbypassventil 28 ist ausgebildet, den Abgaskühlerbypass 21 für ein Durchströmen von zurückgeführtem Abgas 37 in verschiedenen Graden freizugeben beziehungsweise zu sperren. Das Abgaskühlerbypassventil 28 kann auch als Umschaltklappe stromabwärts oder aufwärts des Abgaskühlers 20 ausgebildet sein. In der 2 ist ein Massenstrom des zurückgeführten Abgases 37 durch den Abgaskühlerbypass 21 dargestellt.
Der Motor 11 des Kraftfahrzeugs 10 verfügt über eine Direkteinspritzung. Dazu weist er einen ersten Injektor 29 auf, der ausgebildet ist, Kraftstoff 31 in eine Brennkammer 34 des Motors 11 zu spritzen. Zusätzlich weist das Kraftfahrzeug 10 einen zweiten Injektor 45 auf, der ausgebildet ist, Kraftstoff in den Abgasstrang 13 einzubringen.
Ferner kann das Kraftfahrzeug einen Harnstofflösungsinjektor 42 umfassen, der ausgebildet ist, Harnstofflösung 43 (Urea) in den Abgasstrang 13 an einer Harnstofflösungseinbringstelle 44 einzubringen. Der Harnstofflösungsinjektor 42 ist insbesondere stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 angeordnet. Der Harnstofflösungsinjektor 42 kann stromaufwärts der Abgasentnahmestelle 24, gemäß der Abbildung in der 4, oder stromabwärts der Abgasentnahmestelle 24, gemäß den Abbildungen in den 1 und 2, positioniert sein. Die Position des Harnstofflösungsinjektors ist abhängig von den Ausgestaltungen der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41. Der Harnstofflösungsinjektor 42 kann ebenso ausgebildet sein, anstelle der Harnstofflösung 43, aus der im Abgas 36 Ammoniak gebildet wird, auch einen anderen Stoff einzubringen, der im SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel zur Verfügung stellt oder dieses selbst ist, insbesondere Ammoniak.
Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Steuereinheit 39, die insbesondere ein Motorsteuergerät ist. Die Steuereinheit 39 ist ausgebildet, die Ventile 26, 27, 28, 32, 33 zu stellen und die Injektoren 29, 42 zu betätigen. Dazu verfügt das Kraftfahrzeug 10 über geeignete Aktuatoren. Ferner ist die Steuereinheit 39 ausgebildet, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs 10 zu erkennen. Dazu kann die Steuereinheit 39 beispielsweise mit einem Fahrpedalsensor 40 verbunden sein, der signalisiert, wenn ein Kraftfahrzeugführer von einer Betätigung des Fahrpedals ablässt.
Das Kraftfahrzeug 10 ist ausgebildet ein Betriebsverfahren durchzuführen. In den 2 bis 4 ist dargestellt, wie das Kraftfahrzeug 10 das Betriebsverfahren in verschiedenen Ausführungen ausübt.
Bei dem Betriebsverfahren wird dem Motor 11 während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs 10 Ladungsgas 35 zur Verfügung gestellt, das zurückgeführtes Abgas 37 aufweist. Dazu wird der Abgasrückführungsstrang 19 im Unterschied zu der in der 1 dargestellten Situation, bei der kein Abgas 36 zurückgeführt wird, freigegeben.
Insbesondere wird dem Motor 11 ein Ladungsgas zur Verfügung gestellt, das ausschließlich aus zurückgeführtem Abgas 37 gebildet ist. In dieser Weise ist es in den 2 bis 4 dargestellt.
In den 2 und 3 wird das Kombinationsventil 26 in der Weise gestellt, dass der Massenstrom der Frischluft 30 gleich Null ist. Gleichzeitig ist der Abgasrückführungsstrang 19 freigegeben.
In der 4 wird der Massenstrom der Frischluft 30 dadurch auf Null gestellt, dass die Einlassdrosselklappe 32 geschlossen wird. Um gleichzeitig die Abgasrückführung herbei zu führen, wird auch die Auslassdrosselklappe 33 geschlossen.
In der 3 wird im Unterschied zu den übrigen Figuren gleichzeitig eine vordefinierte Menge an Kraftstoff 31 in die Brennkammer 34 eingebracht. Dies kann entweder durch einen einzigen oder durch mehrere Einspritzvorgänge durch den ersten Injektor 29 ausgeführt werden. Anstelle der Einspritzung in die Brennkammer 34 oder zusätzlich zur Einspritzung in die Brennkammer 34 kann auch eine Einspritzung von Kraftstoff 31 in den Abgasstrang 13 mittels des zweiten Injektors 45 vorgenommen werden.
In der 2 wird im Unterschied zu den übrigen Figuren gleichzeitig eine vordefinierte Menge an Harnstofflösung 43 in den Abgasstrang 13 eingebracht. Dieses Prinzip ist grundsätzlich bekannt. Hier wird es in Verbindung mit den übrigen Maßnahmen angewendet. Anstelle der Harnstofflösung 43, aus der im Abgas 36 Ammoniak gebildet wird, kann auch ein anderer Stoff eingebracht werden, der im SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel zur Verfügung stellt oder dieses selbst ist, insbesondere Ammoniak.
Mittels des Ladeluftkühlers 18 kann das Ladungsgas 35 während des Schubbetriebs gekühlt werden, siehe 3. Alternativ kann das Ladungsgas 35 durch den Ladeluftkühlerbypass 17 an dem Ladeluftkühler 18 vorbei geleitet werden, indem das Ladeluftkühlerbypassventil 27 entsprechend gestellt wird.
Mittels des Abgaskühlers 20 kann das zurückgeführte Abgas 37 während des Schubbetriebs gekühlt werden, siehe 3. Alternativ kann das zurückgeführte Abgas 37 durch den Abgaskühlerbypass 21 an dem Abgaskühler 20 vorbei geleitet werden, indem das Abgaskühlerbypassventil 28 entsprechend gestellt wird.
Es sind verschiedene Kombinationen von Kraftstoffeinbringung, Harnstofflösungseinbringung und Kühlmaßnahmen denkbar, die in Abhängigkeit des Zustands der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41 ausgeführt werden, um eine vordefinierte Temperatur in den Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41 und/oder eine vordefinierte Zusammensetzung des Abgases 36 zu erhalten. Diese Maßnahmen können auch zur Vorbereitung auf eine dem Schubbetrieb folgende Betriebsphase dienen.
Ist eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41 ein Partikelfilter, wird das Betriebsverfahren insbesondere in der Weise ausgeführt, dass der Partikelfilter erhitzt wird, insbesondere während einer Regenerationsphase des Partikelfilters.
Ist eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41 ein Stickoxidadsorber, wird das Betriebsverfahren insbesondere in der Weise ausgeführt, dass eine Anspringtemperatur des Stickoxidadsorbers erreicht wird.
Ist eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 23, 41 ein Oxidationskatalysator, wird das Betriebsverfahren insbesondere in der Weise ausgeführt, dass eine Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators erreicht wird.
Ist eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 32, 41 ein Stickoxidadsorber, wird das Betriebsverfahren insbesondere in der Weise ausgeführt, dass der Stickoxidadsorber in einem Temperaturfenster zwischen 200 °C und 250 °C gehalten wird, oder in dieses gebracht wird.
Ist eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 22, 32, 41 ein SCR-System, wird das Betriebsverfahren insbesondere in der Weise ausgeführt, dass im SCR-System eine Temperatur erreicht wird, die eine effektive Konvertierung ermöglicht, beispielsweise 180 °C.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
11: Motor
12: Zuluftstrang
13: Abgasstrang
14: Turbolader
15: Verdichter
16: Abgasturbine
17: Ladeluftkühlerbypass
18: Ladeluftkühler
19: Abgasrückführungsstrang
20: Abgaskühler
21: Abgaskühlerbypass
22: Erste Abgasnachbehandlungseinrichtung
23: Zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung
24: Abgasentnahmestelle
25: Abgaseinleitstelle
26: Kombinationsventil
27: Ladeluftkühlerbypassventil
28: Abgaskühlerbypassventil
29: Erster Injektor
30: Frischluft
31: Kraftstoff
32: Einlassdrosselklappe
33: Auslassdrosselklappe
34: Brennkammer
35: Ladungsgas
36: Abgas
37: Zurückgeführtes Abgas
38: Abgeleitetes Abgas
39: Steuereinheit
40: Fahrpedalsensor
41: Dritte Abgasnachbehandlungseinrichtung
42: Harnstofflösungsinjektor
43: Harnstofflösung
44: Harnstofflösungseinbringstelle
45: Zweiter Injektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013111110 A1 [0002]
DE 102011101079 A1 [0003, 0003]
DE 102010063872 A1 [0004]
DE 112008003421 T5 [0005]
DE 102011107692 B3 [0006, 0006]

Claims

Kraftfahrzeug (10) mit einem Motor (11), einem Zuluftstrang (12), einem Abgasstrang (13), einer in dem Abgasstrang (13) angeordneten ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (22), und einem Abgasrückführungsstrang (19), der ausgebildet ist, Abgas (36) aus dem Abgasstrang (13) von einer stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) angeordneten Abgasentnahmestelle (24) an eine in dem Zuluftstrang (12) angeordnete Abgaseinleitstelle (25) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) zumindest einen ersten Injektor (29), der ausgebildet ist, Kraftstoff (31) in eine Brennkammer (34) des Motors (11) einzubringen, und einen zweiten Injektor (45), der ausgebildet ist, Kraftstoff (31) in den Abgasstrang (13) einzubringen, umfasst, wobei das Kraftfahrzeug (10) zumindest ein Ventil (26, 32, 33) zur Drosselung eines Massenstroms von Frischluft (30) sowie eine Steuereinheit (39) aufweist, die ausgebildet ist, einen Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs (10) zu erkennen und das zumindest eine Ventil (26, 32, 33) während des Schubbetriebs in der Weise zu stellen, dass dem Motor (11) Ladungsgas (35), das zurückgeführtes Abgas (37) aufweist, zuführbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug (10) ausgebildet, dem Motor (11) während des Schubbetriebs Ladungsgas (35), das komplett aus zurückgeführtem Abgas (37) gebildet ist, zuzuführen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen Harnstofflösungsinjektor (42) aufweist, der ausgebildet ist, Harnstofflösung (43) in den Abgasstrang (13) einzubringen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen im Abgasrückführungsstrang (19) angeordneten Abgaskühler (20) und einen Abgaskühlerbypass (21), der ausgebildet ist, zurückgeführtes Abgas (37) um den Abgaskühler (20) herum zu leiten, aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen im Zuluftstrang (12) stromabwärts der Abgaseinleitstelle (25) angeordneten Ladeluftkühler (18) und einen Ladeluftkühlerbypass (17), der ausgebildet ist, Ladungsgas (35) um den Ladeluftkühler (18) herum zu leiten, aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) ein Oxidationskatalysator ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) ein Stickoxidadsorber ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kraftfahrzeug eine stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) angeordnete zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung (23) aufweist, die ein Partikelfilter ist.